Klauzula informacyjna

W związku z odwiedzaniem naszych serwisów internetowych przetwarzamy Twój adres IP, pliki cookies i podobne dane nt. aktywności lub urządzeń użytkownika. Jeżeli dane te pozwalają zidentyfikować Twoją tożsamość, wówczas będą traktowane jako dane osobowe zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady 2016/679 (RODO).

Administratora tych danych, cele i podstawy przetwarzania oraz inne informacje wymagane przez RODO znajdziesz w Polityce Prywatności pod tym linkiem.

Jeżeli korzystasz także z innych usług dostępnych za pośrednictwem naszych serwisów, przetwarzamy też Twoje dane osobowe podane przy zakładaniu konta, rejestracji na eventy, zamawianiu prenumeraty, newslettera, alertów oraz usług online (w tym Strefy Premium, raportów, rankingów lub licencji na przedruki).

Administratorów tych danych osobowych, cele i podstawy przetwarzania oraz inne informacje wymagane przez RODO znajdziesz również w Polityce Prywatności pod tym linkiem. Dane zbierane na potrzeby różnych usług mogą być przetwarzane w różnych celach, na różnych podstawach oraz przez różnych administratorów danych.

Pamiętaj, że w związku z przetwarzaniem danych osobowych przysługuje Ci szereg gwarancji i praw, a przede wszystkim prawo do sprzeciwu wobec przetwarzania Twoich danych. Prawa te będą przez nas bezwzględnie przestrzegane. Jeżeli więc nie zgadzasz się z naszą oceną niezbędności przetwarzania Twoich danych lub masz inne zastrzeżenia w tym zakresie, koniecznie zgłoś sprzeciw lub prześlij nam swoje zastrzeżenia pod adres odo@ptwp.pl.

Zarząd Publikator Sp. z o.o.

Ciepły dom zasilany energią słoneczną

Autor: Radosław Zieniewicz
11 wrz 2018 13:02

Zastosowanie odnawialnych źródeł energii w domu to coś więcej niż bycie nowoczesnym i „eko”. To także doraźne korzyści finansowe dla naszego budżetu domowego. Jak zatem można skutecznie wykorzystać energię słoneczną w nowoczesnym domu?

Energię słoneczną możemy wykorzystać do ogrzania budynku oraz podgrzewania wody. Co więcej może też posłużyć do wytwarzania energii elektrycznej. Aby tego dokonać, potrzebujemy kolektorów słonecznych i paneli fotowoltaicznych wraz z dedykowaną instalacją, które pozyskają i odpowiednio przetworzą energię ze słońca. Jakimi parametrami powinny się one wyróżniać oraz czy sprawdzą się w polskich warunkach klimatycznych?

Kolektor ciepła

Wybierając kolektor słoneczny powinniśmy sprawdzić jego sprawność czyli ciepła są w stanie pozyskać absorbery kolektora przy wchłanianiu energii słonecznej i zamienianie ją w energię cieplną. W tym wypadku o efektywności kolektora decydują takie parametry jak sprawności optyczna. Przy określaniu wydajności, istotne są też straty przy wchłanianiu energii słonecznej poprzez absorbery kolektora. Każdy kolektor jest wykonany z materiałów, które wyróżnia się wysokim stopniem przewodzenia ciepła (niskim oporem), tak aby jak najwięcej energii zostało przekazane nośnikowi ciepła. W przypadku niskich temperatur otoczenia, nagrzane absorber (ze względu) na swoją przewodność, większą część ciepła mogą przekazywać do chłodniejszego powietrza otoczenia. Sprawność kolektora, a co za tym idzie także i oddawana moc cieplna z jego powierzchni czynnej do czynnika nośnego, jest zależna od otaczających warunków pogodowych i temperaturowych.

Dlatego sprawdzając parametry kolektora musimy zwrócić uwagę nie tylko na sprawność optyczną (η0), która jest względnie stała. Co to oznacza? Będzie ona z biegiem czasu ulegać pogorszeniu ze względu na starzenie i zużycie materiałów, z których wykonana jest powierzchnia czynna. Dlatego też bardzo ważne przy zakupie kolektora słonecznego jest sprawdzenie zmieniającej się wielkości współczynników strat (oznaczone jako a1 i a2) w zależności od pory roku. Szczególnie w okresie jesienno-wiosenny zauważalne będą wyższe wartości współczynników strat a1 i a2. Im wyższa sprawność optyczna i niższe straty do otoczenia, tym wydajność kolektora słonecznego jest większa, jednak nie zawsze większa sprawność optyczna kolektora jest równoznaczna, iż wygeneruje on wyższą moc. O realnej mocy kolektora świadczą, takie parametry jak ilość zaoszczędzonej energii w skali roku (z rozłożeniem na poszczególne miesiące) oraz tzw. roczny uzysk energetyczny z jednego 1 m2 instalacji solarnej. Ten ostatni parametr jest wskaźnikiem efektywności ekonomicznej całej instalacji solarnej.

Płaski czy próżniowy?

Wymiana ciepła pomiędzy ośrodkami, może zachodzić w jeden z trzech sposobów: przewodzenia, konwekcji oraz promieniowania. Proces konwekcji i przewodzenia wymaga istnienia ośrodka, chociażby powietrza czy cieczy. Jednak w przypadku promieniowania zachodzi on też w próżni. Wydałoby się więc, że kolektory próżniowe, które w swojej budowie wykorzystują najdoskonalszy izolator, czyli próżnię, zapewniają najlepszą skuteczność pozyskiwania ciepła z energii słonecznej. Czy aby na pewno? W praktyce ta bliska próżni atmosfera wypełniająca przestrzeń pomiędzy ściankami rury solarnej, całkowicie nie zapobiega stratom kolektora do otoczenia. Straty występują także w przestrzeni, w której łączą się rury absorbera (tzw. kolektorze zbiorczym), który przecież nie jest zaizolowany samą „próżnią”.

Czy są jeszcze jakieś słabe strony wykorzystania takiej technologii? Rury absorbera próżniowego wykonane są z dwóch wytrzymałych warstw szkła, aby trzymać próżnię w zamknięciu. Wadą takiego rozwiązania jest obniżona przepuszczalność promieni słonecznych, które muszą przeniknąć przez 2 warstwy anim trafią do absorbera. Wydajność kolektorów płaskich i próżniowych jest więc głównie zależna od warunków atmosferycznych. Przy większym rozproszeniu promieniowania słonecznego (zachmurzeniu) kolektory próżniowe nie będą tak wydajne jak kolektory płaskie.

Jak rodzaj kolektora najlepiej wybrać? Jeżeli latem zużywamy duże ilości ciepłej wody i równocześnie w budynku jest basen, to powinniśmy wybrać kolektory płaskie. Jeżeli zużycie wody latem i zimą jest porównywalne, a chcemy oszczędzać energię cieplną również zimą, to w takim przypadku warto zastanowić się nad wyborem kolektorów próżniowych. Należy pamiętać że rozwiązania próżniowo-rurowe są jednak znacznie droższe. Wybiera się je wtedy, gdy nie można zainstalować kolektor płaski w odpowiednim położeniu. Pozwolą one w niewielkim stopniu zaoszczędzić energię cieplną na podgrzewanie wody również w zimowe, ale bezchmurne dni. Należy jednak pamiętać, ze nie ma jednoznacznego i ogólnego zalecenia w odniesieniu do wyboru rodzaju kolektora słonecznego. Poza tym energię słoneczną można też wykorzystać do produkcji energii elektrycznej

Prąd ze słońca

Efekt PV, czy też efekt fotowoltaiczny, to zjawisko polegające na wytworzeniu energii elektrycznej między dwoma elementami wykonanych z podobnego materiału w wyniku bezpośredniego działania fotonów. Właśnie w ten sposób działają ogniwa fotowoltaiczne przetwarzając energie słoneczną na elektryczną. Zjawisko to odkrył francuski fizyk Edmund Becquerel w 1839 roku. Jednak pierwsze komercyjne zastosowanie efektu PV miało miejsce dopiero w 1954 roku, w Bell Laboratories – oddziale badawczym i wdrożeniowym amerykańsko-francuskiej korporacji telekomunikacyjnej Alcatel-Lucent. Wyprodukowano tam pierwsze krzemowe ogniwo słoneczne. Od tego czasu ogniwa fotowoltaiczne znalazły wiele zastosowań. Dalszy rozwój tej technologii spowodował, że ogniwa z powodzeniem wykorzystywane są w budownictwie energooszczędnym i plus energetycznym, gdzie służą do wytwarzania użytkowej energii elektrycznej. Jednym z ostatnich osiągnięć w tej dziedzinie jest wyprodukowanie półprzezroczystego modułu, który może być używany jako okno w budynkach.

Efektywna praca

Producenci oznaczają swoje panele i moduły fotowoltaiczne informacją, że osiągają określone parametry pracy w standardowych warunkach nazywanych STC (Standard Test Condition). Co to oznacza? STC to warunki laboratoryjne, w których producenci testują swoje ogniwa fotowoltaiczne, czyli w natężeniu promieniowania słonecznego 1000 W/m2, spektrum promieniowania dla gęstości atmosfery (poziom zachmurzenia) AM 1,5 o mocy i stałej temperaturze 25°C. Dodatkowo podają moc szczytową Wp (Watt peak) jaką osiągają ich produkty w tych warunkach.

W praktyce moduły, jak i ogniwa rzadko pracują w tak idealnych warunkach. Warto sprawdzić charakterystykę prądowo-napięciową wydajności modułów w różnych, niestandardowych warunkach pracy. Dlatego też część producentów modułów podają wydajność ogniw lub modułów w tzw. Warunkach normalnych czyli NOCT (normal operating cell temperature), czyli tych bardziej zbliżonych do naturalnych. Te normalne warunki zostały określone, jako temperatura otoczenia w zakresie 40-50°C; prędkość wiatru 1 m/s; natężenie promieniowania słonecznego 800 W/m2, przy spektrum promieniowania dla gęstości atmosfery AM 1,5. Każda bateria słoneczna traci efektywność w niskich warunkach natężenia promieniowania słonecznego ok. 3-4% w stosunku do warunków laboratoryjnych STC. Parametr sprawności modułu nie jest więc tak obiektywnym parametrem, biorąc pod uwagę, że rzeczywista sprawność modułów zmniejsza się nie tylko w przypadku większego zachmurzenia, ale wraz ze wzrostem temperatury panelu fotowoltaicznego. Dlatego też przy wyborze paneli fotowoltaicznych ważna jest nie tylko sama prawność czy też moc szczytowa, osiągnięta w laboratoryjnych warunkach, ale też i inne parametry.

Energooszczędne podłączenie

Jednym z najprostszych sposobów i zauważalnych trendów na obniżenie zużycia energii jest tworzenie systemów integrujących ze sobą kilka źródeł ciepła, np. pomp ciepła współpracujących z kotłami, czy kotłów z systemami solarnymi. Celem takiego połączenia jest optymalne wykorzystanie różnych źródeł energii. Śmiało można te stwierdzić, że wprowadzanie systemów hybrydowych pozwala też zwiększyć wydajność i żywotność instalacji wykorzystujących odnawialne źródła ciepła i energii elektrycznej. Połączenie np. panelu fotowoltaicznego z kolektorem słonecznym pozwala lepiej zagospodarować miejsce pod instalację słoneczną i wykorzystać w użyteczny sposób ciepło z ogniw PV. W efekcie wzrasta ogólna efektywność wykorzystania energii słonecznej. Takie połączenie daje też dwie ważne korzyści dla użytkowników. Pierwszą z nich jest wsparcie kolektorów słonecznych poprzez wykorzystanie, nadmiernego „odpadowego ciepła” powstałego przy pracy ogniw i inteligentnego przekierowania go np. do ogrzania c.w.u lub do c.o.

Kolejną korzyścią jest chłodzenie ogniw, w wyniku którego pracują one z wyższą sprawnością, co też zwiększa ich żywotność. Dzięki takiemu rozwiązaniu wydajność kolektora hybrydowego jest wyższa niż w przypadku tradycyjnego modułu fotowoltaicznego, a roczna ilość produkowanej energii elektrycznej jest większa o ok. 15-20%. Na tym nie kończą się innowacje.

Zobacz także Wybieramy projekt domu: praktyczny poradnik

Komentarze

Zaloguj się

Zobacz także