Sluneční energie je nejdůležitějším alternativním zdrojem energie s ohromným potenciálem. Převyšuje možnosti součtu všech ostatních zdrojů na Zemi. Veškeré fosilní zásoby paliv jsou vyčerpatelné. Pouze dřevo a produkty vzniklé z dřevních odpadů mají šanci Slunci alespoň trochu konkurovat – ovšem i dřeviny čerpají svou energii právě ze Slunce. Stejně tak energetický potenciál fosilních paliv má svůj původ opět z energie Slunce. Ročně spotřebujeme cca 46 krychlových metrů teplé užitkové vody na osobu. Průměrné rodina tedy cca 200 kubíků TUV. A její ohřev klasickými zdroji energie není vůbec levný. Proč tedy nevyužít právě energii Slunce?
Vlivy na solárně termické systémy
Zásadní je pro solárně termické systémy intenzita a počet hodin slunečního záření v jednotlivých ročních obdobích. Na výkon solárních panelů má nakonec vliv i znečištění ovzduší v dané lokalitě, kdy se zvyšuje difúze slunečního záření (odráží se zpět ve zvýšené míře).
Využívání solární energie je tedy zásadně ovlivňováno počasím, ročním obdobím a lokalitou. Víceméně však lze solární panely instalovat téměř všude, pokud dodržíme zásadu správné orientace kolektorů (ideálně jihovýchod) a optimálního sklonu instalace (pro celoroční provoz 40 až 45o). Na vnějším okraji atmosféry je průměrná intenzita slunečního záření 1.360 W/m2 (solární konstanta), k Zemi se pak za jasného počasí dostane v průměru cca 1.000 W/m2.
Účinnost solárních kolektorů je dnes cca 60 až 75%, což je oproti aktuální 15% účinnosti fotovoltaických systémů (výroba elektřiny z energie Slunce) úžasné číslo.
Princip solárně termických systémů
Solární kolektor je sofistikované zařízení určené k pohlcování slunečního záření a jeho přeměňování do podoby tepelné energie, která je teplonosnou látkou předána vodě. Na absorpční ploše kolektoru jsou zachycené sluneční paprsky, které ohřívají teplonosnou látku protékající kolektorem (cca 90% slunečního záření stále předává energii do absorbéru). Teplo je tedy z absorpční plochy odváděné do sběrných trubek, které vedou do výměníku tepla. Ve výměníku dochází ke kumulaci vytvořené tepelné energie a jejímu předání vodě, která je odsud rozváděna dál.
Primární je vždy ohřev užitkové vody, až při nadbytku tepla je ho využito pro ohřev vody v bazénu či pro podporu vytápění. Pokud je sluneční záření v určité době nedostatečné (noc, zataženo,…), zapíná se záložní zdroj energie (třeba elektrický dohřev TUV, kotel, který dům vytápí, …). Klíčová je regulace systému mikroprocesorovým regulačním zařízením, které hlídá zdroje dodávající teplo a reguluje odběr a potřeby tepla podle předchozího nastavení. Regulace zajišťuje automatický provoz, bez našeho nutného zásahu.
Systém musí být správně dimenzován v závislosti na očekávané spotřebě tepla (TUV – teplá užitková voda, vytápění, ohřev vody v bazénu). Potřebujeme tedy jak dostatečnou plochu solárních kolektorů v m2, tak vhodné umístění kolektorů a natočení (vertikálně i vůči světovým stranám). Dále potřebujeme dostatečně velký zásobník, dobrou izolaci potrubí a kvalitní regulaci zařízení. Ohřev topné vody není vhodné směrovat na našem území pouze na solární kolektory, hovoříme tedy pouze o přitápění, nikoli o vytápění domu. Bez dalšího zdroje tepla se prostě neobejdeme. I přesto jsou ale úspory za ohřev vody soláry značné a při běžné životnosti zařízení 30 let se investice bohatě vrátí.
Typy instalací solárně termických systémů:
solární systémy pro ohřev teplé užitkové vody (TUV)
solární systémy pro ohřev TUV a podpora vytápění (UT)
solární systémy pro ohřev bazénové vody
Solárně termické systémy mohou být projektovány pro celoroční provoz (optimální sklon kolektorů pak musí být 40 až 45o), provoz sezónní letní (optimální sklon kolektorů 25 až 35o) a sezónní zimní provoz (optimální sklon kolektorů 60 až 90o).
Orientaci i sklon volíme vždy tak, abychom využili co největšího množství slunečního záření. V zimě je úhel příkřejší, v létě je tomu naopak. Ideální orientace je na celém našem území jihovýchodní, ovšem za předpokladu, že kolektory nejsou ničím stíněné. Pokud ano, je nutné uvažovat o jiném umístění při zachování jihovýchodní orientace.
Foto: Sun PI, trubicové kolektory
Foto: Sun PI: řídící jednotka SP-24
Systém pro ohřev vody v bazénu
Systém pro ohřev teplé užitkové vody
Systém pro ohřev teplé užitkové vody a ústřední topení (přitápění)
Konstrukce a typy solárních kolektorů
Absorbér je nejčastěji vyroben z měděných trubek a plechů, nejčastější zabarvení absorbéru je tmavě modré nebo černé, barva je dána použitou selektivní vrstvou, která musí pohlcovat co největší množství dopadající sluneční energie, aniž by ji vyzařovala v podobě tepla zpět do okolního prostředí (difúze musí být minimální).
Ploché nekryté kolektory, to jsou většinou plastové rohože bez zasklení. Tento typ kolektorů má vysoké tepelné ztráty, závislé na venkovních podmínkách (rychlost větru, ..). Ploché nekryté kolektory jsou proto určené k sezónnímu ohřevu vody v bazénu.
Ploché selektivní kolektory jsou zasklené, deskové, s kovovým absorbérem se selektivním povlakem a s tepelnou izolací na boční a zadní straně kolektorové skříně. Jsou tedy určené k celoročnímu provozu, jejich tepelné ztráty jsou nízké. Vlastně představují naprostou většinu všech solárních kolektorů na našem trhu.
Řez solárním kolektorem
Ploché vakuové kolektory jsou zasklené, deskové, v těsném provedení s kovovým absorbérem se spektrálně selektivním povlakem a tlakem uvnitř kolektoru nižším než atmosférický tlak v okolí kolektoru (jsou tak zajištěné nízké tepelné ztráty). Ploché vakuové kolektory jsou určené k celoročnímu provozu, jejich výroba je však nákladná a zařízení je choulostivé na poruchy související se sníženým tlakem.
Trubicové vakuové kolektory mají plochý selektivní absorbér umístěný ve vakuované skleněné trubce. Dosahují nejnižších tepelných ztrát a vysokého přenosu tepla. Účinnost těchto zařízení je maximální, proto jsou určené k celoročnímu provozu, případně k sezónnímu využití v zimě.
, ploché kolektory)
, trubicové kolektory)
)
