Jaki kolektor słoneczny wybrać?

Energia słoneczna to niewyczerpalne źródło energii, mogące z łatwością zastępować dotychczas wykorzystywane paliwa. Doskonałym przykładem zagospodarowania tych zasobów energetycznych są kolektory słoneczne do produkcji energii cieplnej. Typowym zastosowaniem energii cieplnej z kolektorów słonecznych jest przygotowanie ciepłej wody użytkowej i ogrzewanie basenów. Zdecydowanie rzadziej stosowanym rozwiązaniem jest wykorzystanie ich ciepła do wspomagania centralnego ogrzewania.

Rodzaje kolektorów słonecznych

Na rynku dostępnych jest wiele modeli kolektorów słonecznych które możemy zasadniczo podzielić na dwa typy: płaskie kolektory słoneczne i rurowe kolektory słoneczne.

Płaskie kolektory słoneczne

Wszystkie kolektory płaskie składają się z:

• szyby solarnej – przez którą promieniowanie słoneczne przenika wgłąb kolektora,
• absorbera – którego zadaniem jest transformacja energii promieniowania słonecznego w energię ciepła użytkowego,
• wymiennika ciepła (zazwyczaj rury miedziane przylutowane do absorbera) – służącego do odprowadzania powstałej energii cieplnej,
• obudowy – umożliwiającej szczelne zamknięcie wszystkich elementów kolektora,
• izolacja termiczna - montowana pomiędzy absorberem z wymiennikiem ciepła a obudową.

Płaskie kolektory słoneczne mogą być standardowej konstrukcji (ciśnienie we wnętrzu kolektora odpowiada atmosferycznemu) i konstrukcji próżniowej (ciśnienie we wnętrzu kolektora jest zdecydowanie niższe od atmosferycznego). Rolą izolacji w kolektorach słonecznych jest ograniczenie „ucieczki” powstałej energii cieplnej poza kolektor w inny sposób niż dzięki medium pośredniczącym tłoczonym w rurach do tego przeznaczonych. W kolektorach próżniowych rolę izolatora pełni powietrze o niskim ciśnieniu, tak zwana próżnia.

Porównaj ceny kolektorów słonecznych na krn.pl

Rurowe kolektory słoneczne

Klasyczne rurowe kolektory słoneczne (kolektor próżniowo-rurowy) składają się z transparentnych rur, w których panuje tzw. próżnia, absorbera wewnątrz tych rur, kolektora zbiorczego (łączy strumienie czynnika roboczego w poszczególnych rurach) i obudowy. Coraz częściej elementem kolektorów tego typu są zwierciadła umieszczone za rurami których zadaniem jest odbijanie promieni słonecznych w kierunku rur ze strony odsłonecznej.

Stosunkowo nowym produktem na runku solarnym są rurowe kolektory z wykorzystaniem rurki ciepła ang. heat-pipe. Budowa tego typu kolektorów słonecznych jest zbliżona do klasycznych z tą różnicą że przez rury tego typu kolektora nie przepływa czynnik roboczy instalacji solarnej, a czynnik roboczy rurki ciepła. W każdej rurze takiego kolektora znajdują się niezależne od siebie rurki ciepła które oddają energię cieplną do czynnika roboczego w górnej części rurki ciepła. Zasada działania rurki ciepła polega na nieustannym cyklu parowania i skraplania czynnika roboczego. W części rurki ciepła z absorberem następuje nagrzanie i odparowanie czynnika roboczego, który przemieszcza się do górnej części rurki połączonej ze skrzynią zbiorczą w której czynnik roboczy układu solarnego odbiera ciepło od pary powodując jej skroplenie i grawitacyjny spływ do dolnej części rurki ciepła do ponownego nagrzania.

Opłacalność technologii solarnych

Opłacalność instalacji solarnych jest zależna od kosztów inwestycji i wielkości uzyskanych korzyści. Zazwyczaj im instalacja solarna umożliwia większą produkcję energii cieplnej (większa sprawność lub większa powierzchnia) tym będzie droższa. Na wybór konkretnych rozwiązań (np. kolektor płaski zwykły) nie wpływa tylko stosunek ceny do sprawności, a w dużej mierze profil użytkownika. Np. dla ogrzewania otwartego basenu latem najlepszym rozwiązaniem będą tańsze proste płaskie kolektory słoneczne – pozwalają one na duże uzyski energii cieplnej w sezonie letnim, a ich słabsze możliwości w sezonie zimowym w tym przypadku nie mają większego znaczenia. Dla trzy osobowej rodziny na potrzeby przygotowania ciepłej wody użytkowej lepszym rozwiązaniem może być wykorzystanie kolektorów próżniowo-rurowych – które pozwolą niemal w pełni zaspokoić potrzeby w sezonie letnim i w znaczącym stopniu w sezonie zimowym.

Opłacalność inwestycji zależy mocno od stopnia wykorzystania wytworzonej w kolektorze energii cieplnej. Dobrze dobrane kolektory słoneczne pozwalają wykorzystać niemal w pełni wyprodukowaną w nich energię, co pozwala na zaspokojenie 100% potrzeb np. na przygotowanie ciepłej wody użytkowej w miesiącach o największym promieniowaniu słonecznym (czerwiec, lipiec i sierpień). Instalacje przewymiarowane, lub te do wspomagania instalacji centralnego ogrzewania zazwyczaj w najcieplejszych miesiącach letnich nie posiadają odpowiedniego popytu na podaż ciepła co skutkuje zmarnowaniem wyprodukowanej energii. Przy doborze wielkości instalacji (ilości pojedynczych kolektorów) każde zwiększenie instalacji (dobranie kolejnego kolektora), co prawda wpłynie na zwiększenie pokrycia potrzeb np. na przygotowanie ciepłej wody użytkowej, w okresie rocznym, ale zmniejszy udział wykorzystania wyprodukowanej energii w instalacji solarnej.

Łukasz Zywar - krn.pl