25 máj

Dnešná ekologická doba priamo nabáda k siahnutiu po takom zdroji energie ako je slnečné žiarenie. Solárne systémy sú preto častejšou súčasťou projektov nízkoenergetických a pasívnych novostavieb. Nie je však solárne zariadenie ako zariadenie. Kým jedno je zacielené výlučne na ohrev vody, iné zase dokáže premeniť slnečnú energiu na elektrickú.

Solárne systémy – prehľad

Predtým, než sa podrobne pozrieme na dva základné druhy solárnych systémov vhodných pre rodinné domy – fotovoltaické a fototermické, je namieste spomenúť všetky doterajšie možnosti využívajúce solárnu energiu dopadajúcu na povrch obvodovej konštrukcie budovy. Je ich celkom sedem.

1. Presklené plochy a okná (transparentné prvky)

Okná a presklené plochy so schopnosťou pohlcovať a využívať slnečné žiarenie dokážu takto získané teplo sprostredkovať do miestnosti nachádzajúcej sa priamo za nimi. V prípade transparentných prvkov hovoríme o najlacnejších investičných nákladoch, pretože okná a presklené plochy do novostavby zaobstarávate tak či tak. Transparentné prvky však zahrnujú aj negatívum v podobe obmedzeného využitia v chladnej časti roka a malú tepelnoizolačnú schopnosť v čase bez slnečného svitu.

2. Transparentný vonkajší plášť oddelený vzduchovou dutinou od vnútorného súvrstvia

Tento systém s trochu komplikovaným názvoslovím dokáže zachytávať teplo prenášané vzduchom skrze dutinu. Vyžaduje si však vytvoriť okruh pre cirkuláciu vzduchu a to napríklad z ventilátorov, klapky alebo riadeného systému. Obmedzenie sa v tomto prípade skrýva v tom, že množstvo akumulácie je ovplyvnené zvoleným akumulačným systémom a jeho kapacitou.

3. Transparentná povrchová vrstva na netransparentnom podklade

Teplo vzniknuté slnečným žiarením je použité priamo v miestnosti za týmto systémom. Riziko transparentnej povrchovej vrstvy na netransparentnom podklade spočíva v tom, že v lete môže dochádzať k prehrievaniu priestorov.

4. Fofotermické systémy (solárne kolektory, FT-systémy)

Solárne konektory premieňajú slnečné žiarenie na teplo, ktoré je následne odvádzané pomocou kvapalného média alebo vzduchu do akumulátora. V súčasnosti je veľký dopyt po teplovodných solárnych kolektoroch, ktoré sú následne sústredené do šikmých striech alebo pomocných konštrukcií. Solárne termické systémy patria k obvyklej výbave ultra-nízkoenergetických domov, ak to miestne podmienky dovoľujú.

5. Fotovoltaické systémy (FV-systémy)

Fotovoltaické systémy dokážu premeniť slnečné žiarenie na elektrickú energiu. Tá sa potom užíva kdekoľvek v elektrickej sieti, prípadne v nezávislej prevádzke.

6. Semitransparentné FV-systémy

Semitransparetný fotovoltaický systém je skĺbením transparentných prvkov, teda okien a presklených ploch a fotovoltaického systému. Vie produkovať teplo aj elektrickú energiu, pričom teplo je distribuované priamo do miestnosti za systémom a elektrická energia sa užíva kdekoľvek v elektrickej sieti, prípadne v nezávislej prevádzke.

7. Kombinované FV-FT systémy

Kombinácia fotovoltaických a fototermických systémov stále prechádza vývojom, čoho dopadom je veľmi vysoká obstarávacia cena.

Fotovoltaiku či solárne kolektory?

Slnečný svit je možné užívať na získavanie tepla z termických solárnych kolektorov či na výrobu elektrickej energie fotovoltaickými panelmi. A práve pre tento účel je teraz najväčší dopyt po fototermických a fotovoltaických systémoch. V porovnaní s fototermickými kolektory sú však solárne panely aj dnes veľmi drahé.

  Fototermický systém (FT) Fotovoltaický systém (FV)
Zberná plocha Kolektor Panel
Médium pre prenos energie Kvapalná nemrznúca zmes/vzduch Elektrický rozvod
Akumulátor Vodný zásobník/zásobník pracujúci s teplom fázové zmeny Elektrická sieť (verejná)
Účinnosť v ročnom hodnotení ~ 50 % z dopadajúce solárnej energie ~10 %
Ročná produkcia z 1 m2 vo vertikálnej polohe ~400 – 500 kWh tepla, podľa druhu akumulátoru a kolektoru ~60 kWh elektrickej energie
Cena systému na 1m2 zberné plochy 550 EUR +- 25 % 750 EUR +- 25 %
Tendencia vývoje cien Stále Klesajúce
Energetická návratnosť 0,5 – 1,5 roku 3 – 5 rokov

 

Pokiaľ vám ide hlavne o ohrev vody, je najdôležitejším faktorom intenzita slnečného žiarenia v oblasti montáže. Intenzitu slnečného žiarenia v mieste vašej stavby si ľahko zistíte z máp na internete. Dobre skonštruovaný a navrhnutý solárny kolektor (FT) môže pokryť viac ako 75% nákladov na ohrev vody pre najrôznejšie účely, a to aj pre umývačky, automatické práčky, rýchlo varne kanvice apod. Ak máte dobre zateplený dom, možno tiež úspešne znížiť náklady na vykurovanie. Odporúča sa však vykurovanie pomocou vykurovacích telies s veľkou plochou (nízkoteplotné vykurovanie, podlahové vykurovanie a pod.)

Motivácia na použitie fotovoltaických systémov (FV) zase spočíva v snahe o zvýšenie energetickej nezávislosti budovy a v možnosti výrazne znížiť potrebu primárnej energie na prevádzku budovy. O ekologickom aspekte nehovoriac. Voľba fotovoltaiky tiež často spočíva v ekonomickom hľadisku, kedy sa ponúka predaj nespotrebovanej elektrickej energie za garantované výkupné ceny. Váš dom teda môže byť aj malou solárnou elektrárňou, ktorá vyrába energiu bez emisií a hluku. Napriek tomu, že jedinou viditeľnou súčasťou fotovoltaiky sú panely, skladá sa tiež z ďalších mnohých komponentov ukrytých v dome: DC / AC meniče napätia, rozvádzače, vonkajších i vnútorné ochranné prvky, akumulátory a jednotky riadiacich ich dobíjanie.

Účinnosť fototermických kolektorov a fotovoltaických panelov

Podľa plochy strechy, plochy solárnych panelov a kolektorov sa jedná o parameter, koľko je možné z inštalovanej plochy získať energie, či už tepelnej alebo elektrickej. Za štandardných podmienok je účinnosť fotovoltaických panelov medzi 5 až 20%. Účinnosť fototermických kolektorov je však niekoľkonásobne vyššia. Výhodou fotovoltaických panelov však býva ich vyšší zisk v zimnom období, kedy solárne kolektory pracujú menej.

Za štandardných testovacích podmienkok sa účinnosť fotovoltaických panelov pohybuje  zhruba od 5% u panelov tenkovrstvových až po 20% v prípade najlepších panelov monokryštalických. Účinnosť pritom vôbec nezávisí od teploty ohrievaného média. V závislosti od teploty panelov sa ich výkon zníži o 0,2% (tenkovrstvové) až 0,5% (kryštalickej) pri zvýšení teploty o jeden stupeň Celzia. Z uvedeného dôvodu je účinnosť fotovoltaiky v zime až o 20% vyššia ako v lete. Účinnosť solárnych termických kolektorov silne závisí od teplotného rozdielu medzi teplonosnou kvapalinou a okolím. Na rozdiel od fotovoltaických panelov preto účinnosť pri nízkych teplotách vzduchu klesá. Pokles je natoľko významný, že pri teplotách vzduchu pod bodom mrazu kolektory väčšinou nie sú schopné ohriať teplonosnú kvapalinu na vyššie teploty. V rozsahu bežných letných teplôt je však účinnosť solárnych tepelných kolektorov až niekoľkonásobne vyššia ako účinnosť fotovoltaických panelov.

S účinnosťou FV panelov aj FT konektorov veľmi silno súvisí ich vhodné umiestnenie na nezatienená miesta, spoločne s vhodným sklonom a orientáciou. Najideálnejšie riešenie vzíde taktiež z máp vytvorených priamo pre vašu lokalitu. Ak panely tak kolektory by mali byť ďalej riadne ukotvené tak, aby odolávali vetru a snehu.

Výnos energie FV-systému a FT-systému

Ak budeme počítať s dopadom slnečného žiarenia 1.000kW.m-2, potom možno u fotovoltaických panelov počítať s výnosom 50 až 200 kWh.m-2 elektriny ročne. Naproti tomu u solárnych kolektorov dochádza v našich klimatických podmienkach bežne k solárnym tepelným výnosom v pokrytí okolo 400 kW.m-2 a viac. Fototermické kolektory sú z pohľadu ohrevu vody niekoľkonásobne efektívnejšie.

Energia 1kWh vystačí na jeden z týchto výkonov:

  • zvariť asi 9 l vody
  • asi 7 hod. sledovať televíziu
  • asi 1 hod. žehliť
  • asi 4 minúty sprchovanie teplou vodou
  • asi 8 hod. zapnutý počítač
  • v práčke vyprať bielizeň na 60 ° C
  • jednodňová prevádzka chladničky

Životnosť FV-systému a FT-systému

U fotovoltaických panelov sa odhaduje životnosť okolo 30 rokov. Tu je nutné nezamieňať životnosť a záručnú dobu. Veľkou nevýhodou fotovoltaických panelov je aj ich pokles účinnosti, ktorý sa bežne uvádza až 20% a vyššia v období životnosti panelov. Najčastejšie dochádza k zničeniu laminačnej vrstvy a termickej fólie. Naproti tomu u fototermických kolektorov je degradácia absorpčnej vrstvy takmer nulová. Životnosť týchto kolektorov je bežne 30 a viac rokov.

Solárne systémy v zime

Rozhodujúce sú tu tieto faktory: teplota okolo nuly, nízke slnečné žiarenie a uhol dopadu slnečného žiarenia na solárne panely / kolektory. Pri intenzite slnečného žiarenia 100W.m-2 v zimnom období oba typy solárneho systému pracujú s minimálnymi zisky.

Čistá energia patrí budúcnosti a tak aj investície do nej je značne prezieravá. Na pomoc však prichádzajú štátne dotácie. Pokiaľ máte záujem o čo možno najväčšiu energetickú nezávislosť, stavte na ultra-nízkoenergetické montované domy TREE MONT. Ich už aj tak bohaté technické zariadenie môžete naviac doplniť o solárny systém, a žiť tak nielen zdravo – vďaka čerstvom vzduchu vo vnútri domu po celý deň, ale predovšetkým slobodne – vďaka minimálnym finančným prevádzkovým nákladom. Ohľaduplnosť k prírode vám potom nikto nemôže odopierať.

, , , , ,
Zdieľať