Słownik terminów używanych w tematyce związane z energią odnawialną (OZE) pochodzącą ze słońca.

Absorber – element kolektora słonecznego odpowiedzialny za pochłanianie promieniowania słonecznego. Przetwarza promieniowanie słoneczne w ciepło i przekazuje do czynnika obiegowego

Absorpcja – pochłanianie energii słonecznej przez kolektor słoneczny.

Panel fotowoltaiczny (ogniwo, bateria słoneczna) - urządzenie wykorzystujące promienie słoneczne zamieniając je na prąd elektryczny. Każde małe ogniwo na panelu wytwarza mały prąd, natomiast duża liczba ogniw połączona w ramach jednego układu jest w stanie wytworzyć prąd o użytecznej mocy. Ogniwa są zbudowane z cienkich warstw półprzewodników, najczęściej z krzemu.

Energia odnawialna (niekonwencjonalna) – jest to energia pozyskana z naturalnych źródeł, występujących w naturze w ilościach nieograniczonych. Są to m.in.: energia słoneczna, energia wiatrowa, energia wodna, energia geotermalna itp. Jest to energia zdecydowanie bardziej przyjazna środowisku, gdyż podczas jej uzyskiwania nie powstają trujące związki i gazy cieplarniane.

Energia słoneczna – energia zawarta w promieniach słonecznych oraz przetwarzanych przez specjalne urządzenia m.in. kolektory słoneczne i panele słoneczne. Przetworzona w ten sposób energia przez kolektory słoneczne jest wykorzystywana np. do podgrzewania ciepłej wody użytkowej i wspomagania centralnego ogrzewania. Ta sama energia przetworzona przez panele fotowoltaiczne wykorzystywana jest praktycznie przez wszystkie urządzenia elektryczne potrzebujące prądu.

Heat Pipe (rurka cieplna) – rurka zawierająca parującą i skraplającą się ciecz do transportu ciepła, umożliwiająca przekazywanie znacznych ilości ciepła przy niewielkiej różnicy temperatur. Jest to zazwyczaj miedziana rurka o średnicy 3-15 mm zawierająca odpowiednio dobraną do zastosowania ciecz, która w już przy niewielkiej temperaturze zaczyna parować. Efektywność przenoszenia ciepła w wyniku konwekcji połączonej z parowaniem jest znacznie wydajniejsza od przewodzenia ciepła przez ciała stałe. Heat Pipe wykorzystywany jest m.in. w kolektorach słonecznych rurowo-próżniowych. Najbardziej znaną firmą na świecie jest Apricus Solar, australijski producent markowych kolektorów próżniowych.

Naczynie wzbiorcze (przeponowe) – służy do utrzymania stałego ciśnienia w instalacji solarnej. Wraz ze wzrostem temperatury, objętość cieczy w instalacji solarnej rośnie. Przyrost objętości przejmowany jest właśnie przez naczynie przeponowe.

Nasłonecznienie – stosunek ilość energii słonecznej padająca na określoną powierzchnię w jednostce czasu do wielkości tej powierzchni [W/m2].

Odpowietrznik – zawór automatyczny lub ręczny umiejscowiony najczęściej w najwyższym punkcie instalacji, służy do usuwania ewentualnego powietrza znajdującego się w instalacji.

Powierzchnia apertury – powierzchnia absorbująca (pochłaniająca) promienie słoneczne przez kolektor słoneczny, płaski bądź próżniowy.

Powierzchnia absorbera – powierzchnia aktywna kolektora, na której następuje odbiór ciepła.

Powierzchnia brutto kolektora – powierzchnia kolektora wynikająca z jego wymiarów zewnętrznych wraz z ramą.

Sprawność kolektora - to stosunek energii odebranej przez czynnik roboczy do ilości promieniowania docierającego do kolektora. Sprawność kolektora spada wraz ze wzrostem różnicy temperatur pomiędzy czynnikiem roboczym a otoczeniem.

Temperatura stagnacji – jest to temperatura absorbera bez odbioru ciepła (w czasie postoju instalacji). Temperatura ta przybiera różne wartości w zależności od rodzaju kolektora słonecznego.

Ukierunkowanie kolektorów - najlepsze uzyski z promieni słonecznych osiąga się przy ustawieniu kolektorów w kierunku południowym względem linii horyzontu pod kątem 45^O. W praktyce jednak nawet przy kącie nachylenia między 30-50° nie odnotowuje się znacznego obniżenia efektywności pracy instalacji.

Nasłonecznienie – czas podany w godzinach, podczas którego na określone miejsce na powierzchni Ziemi pada określona ilość promieni słonecznych

Wymiennik ciepła (wężownica) – jest pośrednikiem w przekazywaniu ciepła pomiędzy czynnikiem solarnym, a wodą użytkową w zbiorniku wody.

Instalacje solarne - działanie i dobór urządzeń

Instalacje solarne ( solary ) z kolektorami słonecznymi to komplet urządzeń zapewniających ciepłą wodę w domu, podgrzewanie wody w basenie i opcjonalnie wspomaganie centralnego ogrzewania.

W skład zestawów solarnych SOLEKO POLSKA wchodzą wszystkie niezbędne elementy potrzebne do zbudowania kompletnej instalacji. Wyjątek stanowi orurowanie pozwalające na połączenie kolektorów słonecznych z podgrzewaczem, które należy dobrać indywidualnie, oraz konstrukcja wsporcza w przypadku zbyt płaskiego dachu. W instalacjach do ogrzewania wody w basenie stosowany jest dodatkowo wymiennik typu JAD.

Poszczególne elementy wchodzące w skład zestawów solarnych SOLEKO POLSKA zostały wybrane spośród najlepszych producentów w branży systemów solarnych. Wysoka jakość komponentów połączona z precyzją wykonania gwarantują trwałość i niezawodność całego systemu.

W najbardziej typowej instalacji solarnej w domu mieszkalnym (Rys. 3) kolektory słoneczne ogrzewają zbiornik wody poprzez dolną wężownicę. Natomiast w miesiącach zimowych o słabszym nasłonecznieniu ciepłą wodę ogrzewa kocioł C.O. poprzez górną wężownicę.

Przykładowe zdjęcia kolektorów słonecznych zamontowanych przez firmę SOLEKO POLSKA można zobaczyć w galerii zdjęć.

Istnieje również możliwość wykorzystania górnej wężownicy w celu kierowania nadwyżek ciepła wytworzonego przez kolektory na układ centralnego ogrzewania.

Montaż i dobór wielkości instalacji solarnych

Montaż każdej instalacji solarnej wymaga podłączenia do istniejącej instalacji hydraulicznej oraz montażu baterii kolektorów.

Kolektory słoneczne montuje się na połaci dachowej o kącie nachylenia do poziomu 45⁰ i ukierunkowaniu południowym. Zapewnia to optymalne wykorzystanie padających promieni słonecznych (Rys. 4).

W przypadku dachu zbyt płaskiego kolektory montuje się na konstrukcjach wsporczych. Jeśli nie ma w ogóle miejsca na połaci dachowej lub dom skierowany jest szczytem do południa, można zamontować kolektory na elewacji budynku (pod kątem a = 45⁰) lub na konstrukcji wolnostojącej na ziemi (Rys. 5). Konstrukcje wolnostojącą można także zamontować na płaskim dachu.

Ilość kolektorów oraz wielkość zbiornika w instalacji solarnej można dobrać na podstawie prostego przelicznika stosowanego przy większości instalacji solarnych przedstawionego w Tabeli 5.

Zbiornik instalacji solarnej montuje się z reguły w kotłowni lub na strychu, gdzie można go podłączyć do zasilania z pieca C.O. Obok zbiornika montuje się zespół pompowy wraz z grupą bezpieczeństwa oraz sterownik elektroniczny.

ENERGIA ZE SŁOŃCA W POLSCE

Wykorzystanie energii słonecznej przez cieczowe kolektory słoneczne, płaskie oraz rurowo-próżniowe

Kolektory słoneczne, zarówno płaskie jak i rurowo-próżniowe, wykorzystują ponad połowę całkowitego promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni ziemi. Przyjmując wg. normy średnie roczne nasłonecznienie w Polsce to około 1000 kWh/m2. Energię tę absorbują panele słoneczne, przy czym jej wartość zależna jest od ich powierzchni, sprawności oraz natężenia światła.

Podgrzewanie przez solary wody do celów użytkowych na potrzeby jednej rodziny (głównie do mycia) może pochłonąć kilka tysięcy kilowatogodzin rocznie. Sposobność zastąpienia drogiej energii elektrycznej, a jednocześnie tej uzyskiwanej z gazu lub oleju, darmową energią słoneczną to bardzo kusząca perspektywa i okazja do sporych oszczędności.
Kolektorami słonecznymi jako urządzeniami powszechnego użytku zaczęto się interesować na świecie w latach 70-tych minionego stulecia po kryzysie paliwowym spowodowanym przez organizację OPEC.
W Europie urządzenia wykorzystujące energię słoneczną są wykorzystywane z powodzeniem już od wielu lat i mają coraz większy udział w bilansach energetycznych tych państw. Zwłaszcza w Niemczech, Hiszpanii, Włoszech, Grecji, a nawet w krajach skandynawskich. 

Budowa oraz materiały stosowane do produkcji kolektorów są efektem kilkudziesięciu lat badań i ulepszeń od chwili, gdy zaczęto je stosować na masową skalę. Najważniejszym elementem kolektora słonecznego jest absorber czyli powłoka absorbująca energię słoneczną. Od jej stopnia absorpcji i współczynnika emisji zależy w dużym stopniu sprawność całego kolektora.

Zobacz galerię zdjęć instalacji solarnych wykonanych przez SOLEKO z kolektorami płaskich i próżniowymi.

kolektory płaskiekolektory rurowo-próżniowe

W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat stało się oczywiste, że dotychczasowe konwencjonalne i nieodnawialne źródła energii będą powoli zastępowane przez nowe, odnawialne źródła energii. Wynika to z faktu, że paliwa kopalne, będące podstawowym źródłem energii, zanieczyszczają środowisko oraz dlatego że większość złóż paliw kopalnych będzie się powoli wyczerpywać.
Jeśli przyjmiemy, że wydobycie paliw kopalnych utrzyma się na poziomie z początku lat 90-tych to wyczerpanie się złóż nastąpi: dla ropy naftowej w ciągu 35 lat, gazu ziemnego w ciągu 55 lat, węgla kamiennego 190 lat, zaś brunatnego - 285 lata. Oczywiście mówimy tu o globalnym zapotrzebowaniu, zaś dla Polski, w której podstawowe źródło energii to węgiel kamienny i brunatny, wyczerpanie złóż nastąpi jeszcze szybciej.

Największym źródłem nieograniczonej, darmowej i czystej energii jest Słońce. Jest ono źródłem energii o mocy 27*1.000.000.000 MW. Występuje powszechnie i bez granic, wysyłając w ciągu 14 dni do powierzchni Ziemi tyle energii, ile wynosi całoroczne zapotrzebowanie energetyczne naszej planety. Energia promieniowania słonecznego jest energią o ogromnym potencjale a jej zasób jest praktycznie niewyczerpalny - wystarczy na ok. 5 mld lat. Energia promieniowania słonecznego jest od wielu lat wykorzystywana za pomocą ogniw fotowoltaicznych i kolektorów słonecznych. Jednak powszechne zastosowanie tych urządzeń w domach nastąpiło wskutek spadku ich cen, co stało się możliwe dzięki postępowi technologicznemu i umasowieniu produkcji.

Wykorzystanie energii słonecznej

Słońce to podstawowe, niewyczerpalne i czyste źródło energii odnawialnej. W postaci promieniowania słonecznego do zewnętrznej warstwy atmosfery dociera energia o wartości 1.36 kW/m2. Jest to tzw. stała słoneczna. Podczas przechodzenia przez atmosferę, promieniowanie to jest osłabiane na skutek odbicia, rozproszenia i absorpcji na cząsteczkach gazów i pyłów. Ta część promieniowania, która dociera bez przeszkód do powierzchni ziemi jest nazywana "promieniowaniem bezpośrednim". Natomiast część, która jest odbita oraz absorbowana a później emitowana przez cząsteczki gazów i pyłów, dochodząc do powierzchni ziemi w sposób nieuporządkowany, nazywana jest "promieniowaniem rozproszonym". Suma promieniowania bezpośredniego (nasłonecznienia) i rozproszonego docierająca do ziemi to tzw. całkowite promieniowanie słoneczne - G [W/m2].

Natomiast suma energii napromieniowania bezpośredniego, rozproszonego i odbitego padająca w określonej jednostce czasu to nasłonecznienie - H [W/m2]. Kolejnym ważnym kryterium warunków heliocentrycznych jest usłonecznienie [h], czyli średnia liczba godzin z bezpośrednią operacją słońca w ciągu roku.

W naszych szerokościach geograficznych i przy optymalnych warunkach pogodowych (bezchmurne niebo, środek dnia) wartość energii całkowitego promieniowania słonecznego wynosi od 900 kWh/m2 na rok do 1200 kWh/m2 na rok.
Według normy przyjmuje się 1000 kWh/m2 na rok. Wartości nasłonecznienia w Polsce w godzinach 9-15 wynoszą od 600 - 800 [W/m2].

W skali roku w Polsce możemy liczyć na usłonecznienie w przedziale od 1390 do 1900 godzin, w zależności od regionu. Średnio przyjmuje się wartość około 1600 godzin.

Dowiedz się, jakie kolektory słoneczne będą dla Ciebie odpowiednie

Po podjęciu decyzji o instalacji systemu solarnego należy dokładnie zastanowić się nad wyborem właściwego rodzaju kolektora. Każdy z Państwa powinien dokładnie przeanalizować, czy woli typ płaski kolektorów, czy też próżniowy. Do niedawna wybór był stosunkowo trudny. Obecnie rosnący kurs dolara (USD) znacznie ułatwił podjęcie decyzji.

Te dwa rodzaje kolektorów mają inną budowę, która z kolei warunkuje parametry pracy i wydajności.

Kolektory płaskie możemy nazwać prostszymi, tańszymi, trwalszymi i najbardziej znanymi urządzeniami solarnymi dostępnymi na rynku. Idealnie nadają się do podgrzewania wody użytkowej, basenów oraz w pewnych warunkach wspomagania systemów centralnego ogrzewania. Najwyższą efektywność osiągają w okresie wiosny, lata i wczesnej jesieni, ze względu na bezpośrednie uzależnienie od nasłonecznienia.

Próżniowe kolektory słoneczne są nowoczesnym rozwiązaniem i równie wydajnym źródłem ciepła. Służą one głównie do podgrzewania wody użytkowej w domach jedno- i wielorodzinnych, hotelach, pensjonatach, obiektach służby zdrowia, obiektach sakralnych, jak i do podgrzewania wody basenowej. Ten rodzaj kolektorów jest bardziej wydajny w warunkach słabszego nasłonecznienia i w chłodniejsze dni.

W okresie letnim przy dużym nasłonecznieniu zarówno kolektor płaski jak i próżniowy spisują się podobnie. Paradoksalnie kolektor płaski może dawać w tym okresie większe uzyski energii cieplnej z uwagi na wyższą sprawność optyczną.
Zasadniczą przewagę kolektora próżniowego i jego dobrej izolacji widać dopiero w zimie, gdy energii słonecznej jest mało, a dodatkowo występują ujemne temperatury. Średnie wartości natężenia promieniowania słonecznego w grudniu czy styczniu mieszczą się w przedziale 50 – 100 W/m². W takich warunkach kolektor próżniowy będzie w stanie podgrzać wodę do wyższej temperatury niż kolektor płaski. Ze względu na ten atut kolektorów próżniowych wiele osób w naszym klimacie wybierało właśnie ten rodzaj instalacji solarnej.

Niestety korzyści ekonomiczne wynikające z wydajniejszej pracy próżniowych kolektorów słonecznych zostały zniwelowane rosnącym kursem dolara (USD). Przy obecnych cenach dobrych kolektorów próżniowych (nie mylić z tanimi zamiennikami niewiadomego pochodzenia zachwalanych przez niektórych przedstawicieli handlowych) ich opłacalność drastycznie spadła. Najczęściej zestaw solarny z próżniowymi kolektorami słonecznymi będzie się zwracał kilka lat dłużej w porównaniu do takiego samego zestawu z kolektorami płaskimi.

Kolektory płaskie charakteryzuje nieskomplikowana budowa, co ma przełożenie na ich znikomą awaryjność. Z kolei kolektory próżniowe mają bardziej złożoną budowę opartą na stosunkowo nowej technologii próżniowej.

Wśród polskich producentów kolektorów płaskich na uwagę zasługuje Hewalex, mający już kilkunastoletnie doświadczenie w ich produkcji.

Ogromnym atutem kolektorów próżniowych w przypadku ich uszkodzenia jest możliwość prostej wymiany pojedynczej uszkodzonej rury bez ingerencji w pozostałe podzespoły. W przypadku kolektorów płaskich należy wymienić cały kolektor. Jednak warto zaznaczyć, że uszkodzenia kolektorów płaskich zdarzają się niezwykle rzadko.

Minimalna żywotność deklarowana przez producentów obu rodzajów kolektorów kształtuje się na poziomie 20-25 lat. Oznacza to, że rzeczywisty czas ich pracy może znacznie wykroczyć poza ten okres.

Zapraszamy do obejrzenia przykładowych zdjęć  kolektorów słonecznych zamontowanych przez firmę SOLEKO w galerii zdjęć.

To właśnie nasza firma jest oficjalnym dystrybutorem jednego z największych producentów kolektorów słonecznych rurowo-próżniowych Apricus Solar i pionierem wdrażającym ten typ kolektora na rynku. SOLEKO POLSKA prowadzi nieprzerwanie współpracę z tym producentem na polskim rynku od wielu lat.

Cechą charakterystyczną kolektorów rurowo-próżniowych jest bardzo wysoka jakość wykonania oraz wydajność. Należy odróżnić kolektory próżniowe Apricus Solar od mnóstwa podobnych produktów na polskim rynku nieznanego pochodzenia i wątpliwej jakości. Korzystając z oferty firmy SOLEKO POLSKA masz pewność, że otrzymujesz towar najwyższej możliwej jakości na rynku z 7-10 letnią gwarancją, który będzie służył przez lata.