Energia słoneczna daje możliwość zaoszczędzenia na bieżących rachunkach, lecz aby tak było, musimy dobrze wybrać technologię pozyskiwania energii. Wiele osób utożsamia ze sobą tradycyjne kolektory słoneczne oraz nowoczesne ogniwa fotowoltaiczne. W praktyce rozwiązania te znacząco różnią się między sobą zarówno jeśli chodzi o sposób pracy jak również koszty instalacji oraz opłacalność dla warunków domowych.
Energia pozyskiwana z promieni słonecznych
Generalnie wyróżniamy dwa sposoby pozyskiwania energii słonecznej – systemy pasywne i aktywne. Dostępne na rynku kolektory słoneczne oraz ogniwa fotowoltaiczne należą do rozwiązań aktywnych.
Technologie pasywne związane są z pozyskiwaniem energii słonecznej przez elementy trwale związane z budynkiem. Zaletą paneli solarnych i ogniw fotowoltaicznych jest możliwość ich łatwego montażu na już istniejącym budynku, bez konieczności jego przebudowy.
Obecnie w Polsce energia słoneczna jest najbardziej rozwiniętą technologią w zakresie alternatywnych źródeł energii.
Koszt instalacji solarnej nie jest bardzo wysoki, a dodatkowo można ubiegać się do duże wsparcie na inwestycję w formie dotacji. Należy jednak dobrze przeanalizować nasze potrzeby i wybrać instalację, która rzeczywiście przyniesie nam oszczędności i zwróci się w jak najkrótszym czasie.
Zasada działania paneli słonecznych i ogniw fotowoltaicznych
Tradycyjne kolektory słoneczne umożliwiają przetwarzanie promieniowania słonecznego bezpośrednio na energię cieplną. Przeważnie nośnikiem energii cieplnej jest ciecz lub gaz. Na rynku dostępne są kolektory płaskie oraz rurowo-próżniowe. Oba rozwiązania mają swoje wady i zalety, jednakże znacznie częściej w Polsce stosowane są kolektory płaskie.
Panele słoneczne mogą być wykorzystywane tylko do podgrzania wody lub również do wspomagania pracy całego centralnego ogrzewania w domu. Kwestię tę należy rozważyć już na etapie planowania instalacji solarnej. Jeśli nie dysponujemy wystarczająco dużą powierzchnią dachu dla tradycyjnych paneli słonecznych płaskich, możemy zakupić droższe, lecz dużo wydajniejsze kolektory próżniowe (których potrzeba mniej niż paneli płaskich).
Z kolei ogniwa fotowoltaiczne działają wykorzystując tzw. efekt fotowoltaiczny, czyli możliwość powstawania siły elektromotorycznej (czyli takiej która powoduje przepływ prądu w obwodzie elektrycznym) w określonym ciele stałym na skutek stałego działania promieni słonecznych. Podobnie jak panele słoneczne, ogniwa (poszczególne moduły) mogą być montowane w grupach różnej wielkości.
Generalnie zatem najważniejsza różnica między panelami słonecznymi a ogniwami fotowoltaicznymi jest taka, że te pierwsze przetwarzają promieniowanie słoneczne na energię cieplną, natomiast ogniwa zmieniają energię słoneczną na elektryczną, czyli prąd.
Budowa kolektorów słonecznych oraz ogniw fotowoltaicznych
Płaskie kolektory słoneczne składają się przede wszystkim z dobrej jakości absorbera, czyli elementu odpowiadającego za zdolność pochłaniania promieniowania słonecznego. W skład kolektora wchodzi również specjalna izolacja cieplna, na której ułożone są cienkie rurki, którymi płynie ciecz odbierająca ciepło z kolektora. Wierzchnia powierzchnia kolektora przykryta jest wytrzymałą szybą, której zadaniem jest ochrona absorbera przed różnego rodzaju uszkodzeniami i zabrudzeniem. Obudowa może być wykonana w formie jednolitego odlewu (wytłoczona z jednego fragmentu blachy) lub jako obudowa spawana. Warto na ten aspekt zwracać uwagę podczas zakupu, gdyż jednolita obudowa zapewni znacznie większą szczelność i wytrzymałość kolektora, co jednak przekłada się na jego wyższą cenę.
W kolektorach rurowo-próżniowych zastosowano nośnik energii o znacznie lepszych właściwościach izolacyjnych. W typowym kolektorze płaskim izolacja umieszczana jest jedynie pod absorberem. Jednocześnie w większości przypadków obudowa nie jest idealnie szczelna, co powoduje wpływanie powietrza, a w konsekwencji obniżenie sprawności takiego kolektora. Dobre jakościowo absorbery potrafią pochłaniać ok 90-95% promieniowania, jednakże kolektory płaskie mają straty na poziomie aż 30-40%. Znaczniej mniejszymi stratami charakteryzują się kolektory próżniowe, przez co potrzeba ich znacznie mniej niż paneli płaskich, dla wyprodukowania takiej samej ilości energii. Fakt ten jest istotny, jeśli montujemy panele na dachu domu jednorodzinnego o ograniczonej powierzchni.
Ogniwa fotowoltaiczne zbudowane są ze specjalnych ogniw krzemowych, o różnej strukturze w zależności od typu ogniw oraz producenta. Wyróżnia się najczęściej struktury monokrystaliczne, polikrystaliczne oraz amorficzne. Od tego jakiego rodzaju strukturę wybierzemy będzie bezpośrednio zależeć sprawność instalacji fotowoltaicznej. Podobnie jak kolektory słoneczne, ogniwa od wierzchniej strony zabezpieczone są specjalną szybą. Całość umieszczana jest w wytrzymałej ramie, a dodatkowe warstwy cienkiej siatki i folii stanowią zabezpieczenie ogniw, najczęściej polikrystalicznych.
Problemy przy użytkowaniu ogniw fotowoltaicznych
W przypadku ogni problemem są czasowe nadmiary oraz niedostatki w pozyskiwanej energii elektrycznej. Istnieją dwa rozwiązane tej sytuacji, tj. wykonanie własnego systemu domowej sieci elektroenergetycznej lub specjalnego systemu wyspowego z dobrej jakości akumulatorami.
Technologie fotowoltaiczna off-grid, czyli wyspowa z akumulatorami, wymusza konieczność zakupu specjalnych akumulatorów, które będą odporne na głębokie rozładowywanie, co bezpośrednio przekłada się na ich wysoki koszt. Praca akumulatorów powoduje straty energii dostarczanej przez panele fotowoltaiczne na poziomie ok 15-20%.Aby uniknąć szybkiego uszkodzenia akumulatorów warto także zakupić dobrej jakości regulator ładowania, co jednak dodatkowo zwiększa koszt całej instalacji. Tego typu rozwiązanie zaleca się rozważać jedynie wtedy, gdy nie mamy dostępu ani możliwości wykonania tradycyjnego kablowego lub napowietrznego przyłącza energetycznego.
Instalacja typu on-grid, czyli połączenie domowych ogniw fotowoltaicznych z siecią dystrybucyjną umożliwia sprzedaż nadmiarów energii, co przekonało wiele osób do zainwestowania w tę technologię. Należy tutaj jednak bardzo uważać, gdyż sprzedaż energii jest obwarowana określoną ceną.
Sprzedaż energii z ogniw fotowoltaicznych – za ile sprzedamy nasz prąd?
Co prawda nie jest już konieczne posiadanie działalności gospodarczej w celu odsprzedania energii w mikroinstalacji domowej, jednakże ustalona cena to 80% średniej ceny sprzedaży na rynku konkurencyjnym w poprzednim roku kalendarzowym. Za taką cenę przedsiębiorstwa energetyczne są zobowiązana kupić nadmiary naszej energii. Należy jednak pamiętać, że przedsiębiorstwa pobierają również dodatkowe opłąty, np. opłaca za dystrybucję, eksploatację, obsługę itp. My tego typu opłat nie możemy pobierać, więc w praktyce okazuje się, że możemy sprzedawać nadmiary energii za jedynie ok 20% tego, ile pobierają przedsiębiorstwa energetyczne.
Co wybrać – kolektory słoneczne czy ogniwa fotowoltaiczne?
Kolektory słoneczne umożliwiają w praktyce jedynie podgrzewanie wody, co umożliwia wprowadzenie oszczędności na ogrzewaniu tylko wody użytkowej lub całego centralnego ogrzewania.
Z kolei ogniwa fotowoltaiczne przetwarzają energię słoneczną na prąd, w związku z czym mogą mieć znacznie szersze zastosowanie w domu. Mogą być zatem również wykorzystane pośrednio do ogrzewania wody jednakże należy zwrócić uwagę na fakt, że sprawność ogniw fotowoltaicznych przeznaczonych do podgrzania wody wynosi zaledwie ok 15%. W tym wypadku panele słoneczne charakteryzuje sprawność rzędu 70-80%.
Jeśli zatem planujemy montaż instalacji z przeznaczeniem jej do ogrzewania wody i obsługi całego centralnego ogrzewania, tańszym i efektywniejszym rozwiązaniem będą tradycyjne kolektory słoneczne. Warto jednak zastanowić się, czy bardziej opłaci nam się wybór kolektorów płaskich czy też może rurowo-próżniowych.Jeśli jednak instalacja słoneczna ma służyć głównie pozyskiwaniu energii elektrycznej, lepsze będą ogniwa fotowoltaiczne. Nie dajmy się jednak skusić licznymi reklamami o możliwości sprzedaży nadmiarów energii, gdyż w Polsce jeszcze nie jest to tak rentowne jak w innych krajach europejskich, kładących znacznie większy nacisk na alternatywne źródła energii. Jednocześnie pamiętajmy, że instalacja fotowoltaiczna oznacza znacznie wyższe koszty jednorazowe oraz późniejsze koszty eksploatacji (chociażby koszt utrzymania i wymiany akumulatorów).
Koszt przeciętnej instalacji kolektorów słonecznych na domu jednorodzinnym wynosi ok 10-15 tys. zł. Natomiast system oparty na ogniwach fotowoltaicznych rodzi koszty na poziomie ok 25-30 tys zł, czyli co najmniej dwukrotnie wyższe. W obu przypadkach można ubiegać się o dotacje, umożliwiająca znacznie zmniejszenie ostatecznej ceny instalacji. Pamiętajmy jednak, że w obu przypadkach dochodzą również pewne stałe, coroczne opłaty związane z bieżącą konserwacją i przeglądami instalacji.Zespół redakcyjny portalu zbudujmydom.pl
