Strona główna » Kolektory słoneczne – zasada działania i rodzaje kolektorów
Kolektory słoneczne - rodzaje, działanie, budowa, montaż

Kolektory słoneczne – zasada działania i rodzaje kolektorów

Śledząc uważnie doniesienia z rynku energetycznego, trudno jest być optymistą. Tradycyjne źródła energii, takie jak węgiel, czy ropa naftowa, wydobywane bez zahamowań przez dziesiątki lat, są na wykończeniu, energia atomowa cieszy się coraz mniejszym zaufaniem, a gospodarstwa domowe i przedsiębiorstwa z przerażeniem obserwują stale rosnące ceny energii. Doskonałym rozwiązaniem tego problemu jest sięgnięcie po odnawialne, alternatywne źródła energii.

Wykorzystanie energii słonecznej

Jednym z nich, ogólnodostępnym, jest energia słoneczna. Coraz więcej osób decyduje się na pozyskiwanie energii do ogrzania wody lub pomieszczeń właśnie z tego źródła.

Najpowszechniejszym urządzeniem służącym do przetwarzania energii słonecznej są kolektory słoneczne. Możemy wyróżnić dwa podstawowe kolektory słoneczne. Pierwszym z nich jest kolektor płaski, natomiast drugim kolektor rurowo-próżniowy. Różnią się one przede wszystkim budową kolektora, a także wydajnością.

Rodzaje kolektorów słonecznych

Kolektory płaskie

Decydując się na zakup i montaż kolektorów, możemy wybierać spośród dwóch rodzajów tego typu urządzeń. Mamy do wyboru kolektory rurowo-próżniowe oraz kolektory płaskie.

kolektorze słonecznym płaskim, za absorpcję promieni słonecznych odpowiada powłoka wykonana z blachy miedzianej, która nosi nazwę absorbera. Do spodniej części tego elementu kolektora, przymocowane są miedziane kanały przepływowe dla płynu grzewczego. Poprzez spiralny wymiennik znajdujący się w zbiorniku, płyn grzewczy oddaje ciepło do zbiornika, w którym znajduje się ciepła woda.

Sam absorber zwykle zbudowany jest z miedzianej blachy, która pokryta jest warstwą absorbującą. To właśnie od absorbera w głównej mierze zależy trwałość i sprawność kolektora.

Producenci kolektorów, jako warstwę absorbującą, najczęściej stosują czarny chrom lub tytan. Kolektory słoneczne z absorberem wykonanym z czarnego chromu należą do kolektorów starszej generacji. Ich sprawność jest niższa niż sprawność kolektorów z absorberami z tytanu. Jednak także one dobrze i sprawnie funkcjonują w naszych warunkach klimatycznych. Kolektory z absorberem pokrytym tytanem, są bardziej zaawansowane technologicznie. Ich podstawową zaletą jest wyższa sprawność, a co się z tym wiąże, do ogrzania takiej samej ilości wody potrzebna jest mniejsza powierzchnia kolektora.

Polskie warunki klimatyczne zapewniają średnie, roczne nasłonecznienie w granicach 1000 kWh/m2. Kolektory słoneczne, których absorber pokryty jest warstwą tytanową, uzyskują rocznie, nawet do 550 kWh z m2 powierzchni absorbera. Niestety, większa sprawność wiążę się także z wyższą ceną kolektorów z absorberem pokrytym tytanem. Wśród kolektorów płaskich, możemy wyróżnić kolektory płaskie gazowe, cieczowe oraz dwufazowe.

Kolektory rurowo-próżniowe

Energia słoneczna, jako jedno z alternatywnych źródeł energii, cieszy się coraz większą popularnością. Także coraz więcej zwykłych obywateli, głównie ze względów ekonomicznych, decyduje się na montaż kolektorów.

I choć cena kolektora nie jest niska, to za sprawą dofinansowania, a także szybkiego zwrotu kosztów zakupu i montażu, urządzenia te coraz częściej montowane są na dachach prywatnych domów.

Decydując się na zakup kolektora, mamy do wyboru kolektory płaskie i rurowo próżniowe.

Kolektory próżniowe należą do najnowszej, wysoko zaawansowanej techniki solarnej. W tego typu urządzeniach wykorzystuje się specjalne, podwójne szklane rury, między którymi znajduje się próżnia. W porównaniu z kolektorami płaskimi, kolektory rurowo próżniowe mogą wykazywać się sprawnością nawet do 30% większą. Sprawność ta jest zdecydowanie wyższa w okresach wiosennym i jesienno-zimowym.

Kolektory próżniowe posiadają zdolność do absorbowania promieniowania rozproszonego. W znacznym stopniu ograniczają także straty ciepła. Wszystko to wynika z budowy kolektora, a przede wszystkim ze znajdującej się pomiędzy rurami próżni. Powłokę absorbującą w kolektorach rurowo próżniowych, stanowi najczęściej wąski pasek z przylutowaną od spodu rurką miedzianą. Absorber znajduje się wewnątrz rury kolektora. W niektórych kolektorach tego typu, stosuje się także powlekanie wewnętrznej powierzchni rury powłoką absorbującą.

W naszych, polskich warunkach klimatycznych, kolektory rurowo próżniowe uzyskują nawet do 600 kWh/m2 kolektora rocznie. Płyn znajdujący się w rurach próżniowych może być ogrzewany na dwa sposoby. Pierwszym sposobem jest ogrzewanie poprzez kanały przepływowe z czynnikiem grzewczym, które mają postać litery U i znajdują się w rurze próżniowej. Płyn ogrzewa się w trakcie przepływu przez kanał. Drugim sposobem są zamknięta pojedyncza rura, zwana „rurką ciepła”, która działa na zasadzie kondensatora.

Zasada działania kolektorów

Niezależnie od tego, czy posiadamy kolektor płaski, czy też rurowo-próżniowy, podstawowym jego zadaniem jest pobieranie energii słonecznej z promieniowania bezpośredniego, rozproszonego i odbitego, a następnie przekazywanie jej do instalacji grzewczej.

Zasada działania takiego kolektora jest niezwykle prosta. Najpierw słońce ogrzewa znajdujący się w kolektorze absorber, który pochłania promieniowanie słoneczne i zamienia je na ciepło. Od rodzaju absorbera zależy skuteczność pochłaniania energii słonecznej. Najbardziej skuteczny jest tzw. absorber selektywny, który pochłania 95% padającego na niego promieniowania, natomiast zwykły, czarny absorber odbija dużą część tego promieniowania.

Od absorbera ogrzewa się czynnik grzewczy, którym może być woda lub płyn niezamarzający, a który przepływa przez kolektor. Ogrzany przez promienie słoneczne płyn przepływa do zasobnika, gdzie oddaje ciepło ogrzewanej wodzie użytkowej, która znajduje się w tym zasobniku. Następnie ochłodzony czynnik grzewczy wpływa powtórnie do kolektora.

Energia cieplna może być przekazywana z warstwy absorpcyjnej do zasobnika także ciepłowodem, zwanym „rurką ciepła”. Tego rodzaju technologia zapewnia przede wszystkim wysoką sprawność wymiany ciepła odebranego z absorbera. Rurka ta jes zamkniętą kapilarą, w której stale zachodzą procesy parowania i skraplania.

Kolektory słoneczne mają kilka zastosowań. Mogą one służyć do wspomagania niskotemperaturowych instalacji centralnego ogrzewania, wspomaganie wytwarzania, a latem nawet wyłącznie wytwarzanie ciepłej wody użytkowej, a także do podgrzewania wody w basenie. Ciepło, które wytwarzane jest przez próżniowe kolektory słoneczne można wykorzystać także w procesach technologicznych do podgrzewania surowców, ścieków dla intensyfikacji procesów chemicznych itp.

Zalety kolektorów

Rosnące koszty energii, a także coraz większa świadomość ekologiczna Polaków sprawia, że na coraz większej liczbie budynków: firm, instytucji, fabryk, a także domów prywatnych, można zobaczyć kolektory słoneczne.

Te urządzenia wykorzystujące alternatywne źródła energii, mimo swojej ceny, cieszą się coraz większą popularnością, a różnego rodzaju dotacje na zakup kolektorów sprawiają, że kolektory słoneczne trafiają także pod, a raczej na, przysłowiowe strzechy.

A zalet kolektorów jest naprawdę wiele. Pierwszym i chyba najważniejszym, który przekonuje wielu użytkowników do montażu kolektorów jest znaczne zmniejszenie kosztów energii. Przeciętna instalacja solarna daje rocznie, średnio oszczędności odpowiadające kosztom wytworzenia 2800 kWh. W zależności od rodzaju kolektora, wskaźnik ten jest różny. Jednak przy obecnych, stale rosnących cenach energii elektrycznej, pozwala to na naprawdę duże oszczędności. Koszty, jakie ponieśliśmy w związku z zakupem i montażem kolektorów zaczną się zwracać niemal natychmiast.

Oszczędzić możemy nie tylko na zużyciu energii do ogrzania wody, ale także na ogrzewaniu pomieszczeń. Jeśli kolektory zostaną podłączone do układu centralnego ogrzewania, mogą dogrzewać pomieszczenia i zmniejszyć koszty ogrzewania pomieszczeń o 30-40%, a w przypadku kolektorów próżniowych, nawet o 70-80%.

Jeśli względy ekonomiczne nas nie przekonują, to może uczynią to względy ekologiczne. Tylko jedna instalacja z kolektorami słonecznymi zapobiega emisji ponad tony dwutlenku węgla do atmosfery. Kolektory słoneczne wykorzystują odnawialne źródło energii, jakim jest energia słoneczna, co sprawia, że nie musimy mieć wyrzutów sumienia związanych z zanieczyszczaniem środowiska.

A jeśli i to nas nie przekonuje, to wystarczy pomyśleć o tym, że mimo rosnących cen energii, po zamontowaniu kolektorów, będzie Cię stać na długą gorącą kąpiel bez wyrzutów sumienia.

Ceny kolektorów

Kolektory słoneczne cieszą się coraz większą popularnością. Dzieje się tak głównie ze względu na stale rosnące ceny energii, a także coraz większą świadomość ekologiczną Polaków.

Jednak mimo takich zalet kolektorów, wiele osób zastanawia się, czy montaż instalacji solarnych na pewno się opłaca.

Trzeba przyznać, że cena kolektorów nie jest niska. Minimalny koszt zakupu najtańszego kolektora rozpoczyna się w granicach 1500 zł i może sięgać nawet ponad 2 tysięcy zł. Cena zleży oczywiście od wielkości, wielkości powierzchni absorbującej, oraz rodzaju kolektora, choć tak naprawdę różnica cenowa miedzy kolektorami płaskimi kolektorami próżniowymi nie jest taka duża.

Na cenę kolektora ma także wpływ marka. Jednak wydatek, jaki musimy ponieść na zakup kolektora to dopiero początek. Koszt zestawu solarnego składającego się z kolektora oraz innych elementów służących do montażu i prawidłowego funkcjonowania takiego zestawu, rozpoczyna się od 10 tysięcy złotych. Do ceny kolektora trzeba doliczyć także koszt zasobnika, którego cena zależy przede wszystkim od pojemności i rozpoczyna się już od 3 tysięcy złotych. Do tego dochodzą jeszcze koszty montażu kolektorów, co daje nam łączną sumę oscylującą w okolicach 20 tysięcy złotych.

Jednak przy stale rosnących cenach energii, koszty te zaczynają się zwracać już od samego początku użytkowania kolektorów, a całkowity zwrot kosztów poniesionych na zakup i montaż tego rodzaju urządzeń, zwraca się już po kilku-kilkunastu latach. Stale rosnące koszty energii sprawią, że zwrot ten może nastąpić jeszcze szybciej. Możemy skorzystać także z form dofinansowania zakupu kolektorów.

Kolektory słoneczne to inwestycja, która się naprawdę opłaca.

Dofinansowanie do kolektorów

Coraz więcej ludzi przekonuje się, że zakup i montaż kolektorów, to inwestycja, która naprawdę się opłaca. Wynika to głównie ze stale rosnących kosztów energii, a także z coraz większej świadomości ekologicznej.

Jednak nie każdego jest stać na sfinansowanie kosztów zakupu i montażu układów solarnych. Cena kolektorów rozpoczyna się w granicach 1,5 tysiąca złotych i pnie się w górę, a koszty całego przedsięwzięcia sięgają ponad 20 tysięcy złotych. Jednak każdy, kto chce korzystać z alternatywnych źródeł energii, może skorzystać z pomocy finansowej.

W Polsce każdy, kto wyrażą chęć posiadania kolektorów, może skorzystać z dwojakiego sposobu dofinansowania: w formie dotacji z gminy lub kredytów udzielanych na preferencyjnych warunkach.

Najkorzystniejsze są dotacje z gminy, o które warto zapytać w urzędzie gminy lub miasta. Środki na te inwestycje pochodzą m.in. z Programu Ograniczenia Niskiej Emisji PONE, który realizowany jest ze środków funduszy ochrony środowiska i gospodarki wodnej. Jednak większość środków z tego źródła przekazywane jest na modernizację budynków i wymianą starej instalacji grzewczej na nową. Jeśli budujemy nowy dom i chcemy wyposażyć go w kolektory, raczej nie uzyskamy dofinansowania z tego źródła.

Nie wszystkie gminy udzielają takiej pomocy finansowej. W takim przypadku można starać się o nisko oprocentowany kredyt na zakup systemu solarnego w Banku Ochrony Środowiska. Wymagane dokumenty, to: wypełniony wniosek kredytowy, dokumenty dotyczące zdolności kredytowej, dotyczące zabezpieczenia spłaty kredytu oraz akt własności nieruchomości. Każdy, kto posiada zdolność kredytową otrzyma taki kredyt.

Innym rodzajem dofinansowania, jest premia termoizolacyjna, która umożliwia spłatę 25% kredytu na realizację przedsięwzięć o charakterze termoizolacyjnym. Premii tej udziela Bank Gospodarstwa Krajowego.