Kolektor słoneczny to urządzenie do konwersji energii promieniowania słonecznego na ciepło. Energia
docierająca do kolektora zamieniana jest na energię cieplną nośnika ciepła, którym może być ciecz (
glikol, woda ), lub gaz ( powietrze ).
Kolektory słoneczne najczęściej są używane do:
• podgrzewania wody użytkowej,
• podgrzewanie wody basenowej,
• wspomagania centralnego ogrzewania,
• chłodzenia budynków,
• ciepła technologicznego.
Rozróżniamy kilka rodzajów kolektorów słonecznych:
• płaskie ( Układ cienkich rurek przymocowanych do metalowej płyty pokrytej tak zwaną powłoką
selektywną. Całość jest zamknięta w obudowie, która ma ograniczyć straty ciepła i chronić kolektor przed
uszkodzeniami, a jednocześnie nie utrudniać przenikania promieniowania słonecznego do wnętrza. Płynąca
rurkami kolektora ciecz (zwykle stosuje się trudno zamarzający roztwór glikolu) ogrzewa się od
rozgrzanej przez słońce powierzchni płyty i przylegających do niej ścianek rur. Od jakości użytych
materiałów i precyzji wykonania zależy sprawność kolektora, a także ilość energii jaką dostarczymy do
instalacji przy określonej powierzchni. Większość kolektorów płaskich może być stosowana ponad 25 lat.
Podstawowym zastosowaniem tej technologii jest montowanie jej w budynkach mieszkalnych, w których
zapotrzebowanie na ciepłą wodę ma duży wpływ na rachunki za energię. Technologia może być również
wykorzystywana do ogrzewania pomieszczeń, szczególnie jeśli budynek znajduje się poza siecią lub jeśli
występują przerwy w dostawach energii.
• próżniowe ( Kolektory, w których jako izolacja termiczna wykorzystywana jest próżnia, mają kształt
cylindryczny i noszą nazwę kolektorów próżniowych. Rury próżniowe są mocowane szeregowo w izolowanej
szynie zbiorczej, w której biegną rurki miedziane zbiorcze. Ogrzewanie płynu w rurach może działać na
dwa sposoby:
Poprzez kanały przepływowe z czynnikiem grzewczym które mają postać litery U w rurze próżniowej
(ogrzewanie płynu następuje przy jego przepływie przez kanał) Poprzez zamkniętą pojedynczą rurę nazywaną
także „ rurką ciepła” i działającą na zasadzie kondensatora. W rurkach tych znajduję się łatwo
odparowująca ciecz ( temp. Wrzenia ok 25-30’C). Przy ogrzewaniu rur przez słońce ciecz zaczyna parować,
powstała para konwekcyjnie przechodzi do końcówki rury umiejscowionej w kanale zbiorczym, który jest
wymiennikiem ciepła, poprzez kondensator ciepło jest oddawane do kanału głównego w szynie zbiorczej
kolektora. Para w kondensatorze schładza się, zamienia w ciecz i spływa na dół do ponownego
nagrzania.)
• skupiające ( W kolektorach skupiających promienie słoneczne są odbijane w kierunku absorbera, będącego
jednocześnie wymiennikiem ciepła. Jednak celność zwierciadeł jest uzależniona od kierunku padania
promieni słonecznych, co w praktyce oznacza, że aby utrzymać wysoką sprawność przez cały dzień, kolektor
musi poruszać się zgodnie z pozornym ruchem słońca. )
Korzyści płynące ze stosowania kolektorów słonecznych:
• Darmowe odnawialne źródło energii, przy coraz większej cenie jaką będziemy płacić za energię
wytwarzaną z paliwa kopalnianego ( szacuje się, że w przeciągu 40 – 120 lat zasoby naturalnych źródeł
gazu czy oleju się skończą).
• Kolektory nie emitują szkodliwych związków, nie powodują powiększania się dziury ozonowej, nie
zanieczyszczają środowiska
• Z badań wynika iż kolektory w Polsce mogą nagrzać od kwietnia do września. Przyjmując średnie dzienne
zużycie wody na osobę od 50 do 150 litrów, możemy oszacować iż w przypadku innych alternatywnych źródeł
ogrzewających wodę bez użycia kolektorów będziemy musieli zapłacić ok 200 – 400 zł. Przyjmując, że
kolektory słoneczne będą dla nas pracowały przez 4 pełne miesiące możemy zaoszczędzić nawet 1600 zł
rozpatrując tylko ciepłą wodę.
Dzisiaj coraz częściej w całej Polsce startują programy niskiej emisji, dzięki którym możemy dostać
zwrot do 75% poniesionych nakładów na materiały, wykonanie i projekt. Korzyści jest dużo, a czy z nich
skorzystamy?
Instalacja fotowoltaiczna składa się z modułów fotowoltaicznych Sunergy USA WORKS LLC model
SUN280-60M.
Moduł ten jest wykonany z ogniw monokrystalicznych. Posiada lepszą wydajność przy niższym
nasłonecznieniu w porównaniu z modułami polikrystalicznymi, umożliwiając tym samym większą produkcję
energii w miesiącach zimowych. Moduły posiadają odporność na szereg czynników takich jak mgła solna czy
amoniak, co umożliwia ich montaż np. na terenach wiejskich.
Moduły monokrystaliczne SUN280-60M połączone są ze sobą szeregowo za pomocą przewodów solarnych o
przekroju 4mm2 oraz za pomocą dedykowanych złączek MC4. Zostały zainstalowane za pomocą dedykowanych
konstrukcji montażowych fotowoltaice.
Następnie przed wpięciem przewodów do falownika, strona DC zostaje zabezpieczona ogranicznikami
przepięć. Ograniczniki przepięć zapewniają zabezpieczenie falownika min. od wyładowań
atmosferycznych.
Falownik fotowoltaiczny firmy Solax Power odpowiada za zmianę napięcia DC, na stronę AC zgodną z siecią
elektroenergetyczną. Dla każdej instalacji fotowoltaicznej został zainstalowany falownik, model X1-2.5.
X1 Air to wysokiej jakości falownik jednofazowy. Falownik oferuje szeroki zakres napięć MPPT, aby
umożliwić większe pozyskiwanie energii. Ponadto posiada maksymalne napięcie wejściowe 580 V, przy
maksymalnej wydajności 97,6%.
Falowniki jednofazowe SolaX posiadają chłodzenie konwekcyjne, mają stopień ochrony IP65. Instalacja
fotowoltaiczna od strony sieci elektroenergetycznej jest chroniona za pomocą wyłącznika nadprądowego
oraz ogranicznika przepięć.
Instalacja fotowoltaiczna jest wpięcia do istniejącej instalacji elektrycznej budynku. Dzięki
zapewnieniu dostępu do Internetu, każdy beneficjent ma możliwość zdalnej obserwacji produkcji i
parametrów falownika.
Już 5000 lat p.n.e energia wykorzystywana z wiatru stosowana była w statkach żaglowych jako rodzaj
napędu, poza tym wiatr wykorzystywany był do mielenia ziarna, pompowania wody, ciecia drewna i produkcji
papieru. Dzisiaj energię wiatru możemy wykorzystać w celu produkcji energii elektrycznej poprzez
korzystanie z elektrowni wiatrowych.
Wykorzystywanie elektrowni wiatrowych niesie wiele korzyści, również materialnych, do najważniejszych
należą:
• Ograniczanie gazów cieplarnianych
• Oszczędność paliw kopalnianych
• Oszczędność pieniędzy ( wiatr jest źródłem odnawialnym co za tym idzie darmowym )
• Technologia nie wymaga dużych powierzchni, w przeciwieństwie do technologii konwencjonalnych ( tereny
zajmowane przez kopalnie, elektrownie, linie transportowe do przewozu surowca.)
• Możliwość zastosowania małych turbin wirowych, dzięki czemu dostarczamy energię elektryczną w miejsca
trudno dostępne.
• Uzupełnienie systemów fotowoltaicznych. Systemy fotowoltaiczne wytwarzają więcej energii elektrycznej
w okresie występowania większej liczby godzin nasłonecznienia i nasłonecznienia o większej intensywności
(tj. w okresie letnim). Turbiny wiatrowe wytwarzają więcej energii elektrycznej w okresie występowania
większej liczby wietrznych godzin w cyklu dobowym i wiatrów o większej sile (tj. w okresie zimowym). Z
tego powodu energia wiatrowa stanowi doskonałe uzupełnienie ogniw fotowoltaicznych w ramach systemu
wytwarzania energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych.
W ciągu roku farmy wiatrowe o pojemności 100 GW są w stanie wyprodukować tyle samo energii co:
• 63 elektrownie węglowe
• 52 elektrownie gazowe
• 39 elektrownie jądrowe
Biomasa to najstarsze i najszerzej współcześnie wykorzystywane odnawialne źródło energii. Należą do niej
zarówno odpadki z gospodarstwa domowego, jak i pozostałości po przycinaniu zieleni miejskiej. Biomasa to
cała istniejąca na Ziemi materia organiczna, wszystkie substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego
ulegające biodegradacji. Biomasą są resztki z produkcji rolnej, pozostałości z leśnictwa, odpady
przemysłowe i komunalne.
W krajach Unii Europejskiej biomasa jest obecnie jednym z głównych źródeł energii odnawialnej do
produkcji ciepła, energii elektrycznej i dla celów transportowych. Jej wykorzystanie szybko
wzrasta.
Z uwagi na konieczność osiągnięcia celów wskaźnikowych zawartych w Dyrektywie, wymogi klimatyczne i
środowiskowe oraz stale rosnące ceny paliw kopalnych ocenia się, że w najbliższych dekadach
wykorzystanie biomasy dla celów energetycznych we wszystkich krajach Regionu Europy Środkowej będzie
szybko wzrastało.
Potencjał techniczny biomasy w Polsce jest szacowany na ok. 900 PJ/rok. Biomasa stanowi jedno z głównych
źródeł energii odnawialnej, a udział biomasy stałej w pozyskaniu wszystkich nośników energii odnawialnej
osiągnął w 2010 roku 85,4%..
W celu uzyskania biomasy stosowana jest uprawa specjalnych roślin jak np. wierzba wiciowa, rdest czy
trzcina pospolita, spowodowane jest to ich dużym rocznym przyrostem, oraz niedużymi wymaganiami odnośnie
jakości gleby.
W Polsce powstaje rocznie 2.5 mln ton osadów ściekowych i przemysłowych odpadów organicznych.
Specyficzne cechy biomasy spowodowały, że należało opracować wiele specjalizowanych palenisk do jej
spalania. Najbardziej powszechne to:
• spalanie słomy
• spalanie drewna w postaci: biedron, zrębków, pelletów, granulatów i trocin.
• spalanie odpadów produkcji roślinnej ( łusek, kaczanów, bagassy).
Zalety biomasy
Biomasę warto wykorzystywać z wielu powodów. Paliwo to jest nieszkodliwe dla środowiska: ilość dwutlenku
węgla emitowana do atmosfery podczas jego spalania równoważona jest ilością CO2 pochłanianego przez
rośliny, które odtwarzają biomasę w procesie fotosyntezy. Ogrzewanie biomasą staje się opłacalne - ceny
biomasy są konkurencyjne na rynku paliw. Wykorzystanie biomasy pozwala wreszcie zagospodarować nieużytki
i spożytkować odpady.
Promienie słoneczne cały czas nagrzewają ziemię. W okresie lata, cała ta energia jest magazynowana w
ziemi. Jest to energia niskotemperaturowa, część instalacji na pompie ciepła, która odbiera tą energię
nazywa się „dolnym źródłem”. Pompa ciepła transformuje ciepło pobrane z dolnego źródła przy pomocy prądu
do wysokich temperatur sięgających nawet 80 ‘C, które następnie możemy wykorzystać do ogrzewania ciepłej
wody użytkowej. Ta część instalacji nazywa się „górnym źródłem”.
Pompa ciepła może dostarczać energię cieplną do instalacji grzewczej budynku zimą, jak również działać
jako chłodziarka w letnie dni.
Należy pamiętać iż koszt budowy instalacji z gruntową pompą ciepła jest porównywalny do pozostałych
rozwiązań grzewczych. Biorąc pod uwagę dom o powierzchni 200 m2 w którym mieszkają 4 osoby, całkowity
nakład inwestycji to ok 65 tyś zł.
Budowa kotłowni gazowej w takim samym obiekcie to wydatek na poziome 52 tyś zł, a kotłowni olejowej ok
75 tyś zł. Poza tym należy pamiętać i iż oszczędzamy na wielu elementach np. kotłowni, a całkowity czas
zwrotu wynosi ok 7 lat.
Pompy ciepła są zaliczane do OŹE ( odnawialnych źródeł energii ), które są obecnie wspierane przez Unię
Europejską. W Polsce jest możliwość uzyskania dofinansowań w różnych formach. Dofinansowania przyznawane
są nie tylko na zakup urządzeń, ale także na ich montaż.
Na dzień dzisiejszy możliwe jest wykorzystanie różnych rodzajów pomp ciepła, niekoniecznie gruntowych.
Do dyspozycji mamy pompy również pompy powietrzne, oraz wodne.
Pompy gruntowe:
Pompy solankowe jako magazyn ciepła wykorzystują grunt, tłocząc przez niego czynnik o niskiej
temperaturze. Ciepło odebrane z gruntu wykorzystywane jest do odparowania czynnika chłodniczego w pompie
ciepła. Czynnik krążący w gruncie to najczęściej roztwór na bazie glikoli etylenowych o niskiej
temperaturze zamarzania.
Pompy wodne:
Wodne pompy ciepła korzystają z wód gruntowych. Aby mogły działać, wierci się dwie (lub więcej) studnie
– ssącą i chłonną. Pomiędzy nimi umieszcza się dodatkową pompę, która tłoczy odpowiednią ilość wody
gruntowej. Woda ta ma stosunkowo wysoką temperaturę, dzięki czemu czynnik chłodniczy w pompie ciepła
paruje. Stała i wysoka temperatura wód gruntowych powoduje, że pompy wodne osiągają wysoki współczynnik
efektywności. Stosuje się je raczej w instalacjach o dużych mocach.
Pompy powietrzne
Tego typu pompy są z reguły nieco większe od pomp gruntowych o tej samej mocy. Wynika to z tego, że
powietrze nie jest specjalnie dobrym magazynem ciepła i dla uzyskania uzyskania dostatecznej ilości
energii potrzebny jest spory wymiennik do odzyskiwania ciepła. Efektywność tego typu pomp ciepła jest
najniższa z prezentowanych jednak cena tego typu rozwiązania jest najniższa. Rozwiązanie proste,
inwestycja niezbyt kosztowna i przede wszystkim tania eksploatacja pompy!