Stale rosnące koszty ogrzewania i ciepłej wody sprawiają, że wielu z nas zastanawia się nad sposobami oszczędzania. Czy jednak możliwe jest nie tylko zmniejszenie kosztów energii, ale zredukowanie ich do zera? Możliwe, jeśli wykorzystasz moc słońca. Panele słoneczne to źródło darmowej i przyjaznej dla środowiska energii.
Budowa i zasada działania
Najprostszy kolektor słoneczny to czarna metalowa płyta zamknięta w szklanej lub plastikowej obudowie, którą najczęściej montuje się na dachu domu. W zasadzie kolektor słoneczny to miniaturowa szklarnia, która magazynuje energię słoneczną. Energia ta ogrzewa wodę, która krąży w rurach ukrytych pod płytą. Im więcej energii jest przekazywane do czynnika grzewczego, tym większa jest jego wydajność. Jednak choć zasada działania jest taka sama dla wszystkich kolektorów, ich konstrukcja różni się nieco w zależności od rodzaju kolektora i jego zastosowania.
Niewykorzystana, schłodzona woda ze zbiornika stopniowo opada w dół, robiąc miejsce podgrzanej wodzie z kolektora. Zimna woda trafia do wymiennika ciepła, gdzie jest podgrzewana i spływa z powrotem do zbiornika. W praktyce oznacza to, że woda w zasobniku jest zawsze gorąca — w pogodne słoneczne dni może osiągać temperaturę nawet 70 °C.
Rodzaje i charakterystyka kolektorów do ciepłej wody użytkowej i ogrzewania
Opisany schemat paneli słonecznych jest bardzo uproszczony, w rzeczywistości słoneczne systemy grzewcze są nieco bardziej złożone. Istnieje kilka rodzajów kolektorów słonecznych, które posiadają własne cechy konstrukcyjne.
Wysoce selektywne kolektory płaskie
Kolektor płaski jest jednym z najczęściej spotykanych typów. Ich zaletą jest to, że są niedrogie, ale tracą więcej ciepła niż inne modele. Płaskie panele słoneczne składają się z płaskiego absorbera, przezroczystej szklanej osłony, izolacji termicznej na rewersie oraz ramy, która wykonana jest najczęściej z aluminium lub stali.
Absorber płaski to blacha o ciemnej barwie połączona z rurkami przewodzącymi ciepło. Warstwa absorpcyjna zatrzymuje promienie słoneczne i przekształca energię słoneczną w ciepło, które jest następnie przekazywane do płynu przenoszącego ciepło (mieszanina wody i glikolu). Płyn ten „kieruje” ciepło do akumulatora słonecznego. Szklana powłoka kolektora chroni absorber przed otoczeniem i zmniejsza straty ciepła, tworząc efekt cieplarniany. Taką samą funkcję pełni izolacja z włókien mineralnych.
Kolektory próżniowe
Panele słoneczne tego typu składają się ze szklanych rur, wewnątrz każdej z nich znajduje się urządzenie, które pochłania promienie słoneczne. Próżnia jest idealnym izolatorem ciepła, stąd straty ciepła w tych kolektorach są znacznie mniejsze. Istnieją dwa rodzaje kolektorów próżniowych, różniące się sposobem ogrzewania — z pośrednim przepływem ciepła i bezpośrednim. Pierwszy typ przeznaczony jest do użytku całorocznego, a drugi do sezonu ciepłego, od kwietnia do września.
Koncentracyjne
Wiosną, latem i jesienią kąt padania promieni słonecznych w ciągu dnia jest większy niż 120 stopni — kąt, w którym stacjonarne kolektory słoneczne są efektywne. Możliwe jest zwiększenie temperatur pracy do 120 – 250 °C poprzez zainstalowanie w kolektorach słonecznych cylindryczno-parabolicznych reflektorów pod elementami absorbera. Koncentrują one promienie słoneczne i w efekcie więcej z nich dociera do panelu. Wyższe temperatury wymagają zastosowania urządzeń śledzących słońce. Jest to rozwiązanie dość drogie i stosowane głównie do celów przemysłowych.
Powietrzne
Kolektory powietrzne służą do ogrzewania powietrza. Są to proste kolektory płaskie, mające zastosowanie do ogrzewania pomieszczeń i suszenia produktów rolnych. Powietrze przepływa przez absorber dzięki naturalnej konwekcji lub przez wentylator. Wadą tej ostatniej opcji jest to, że część energii jest marnowana przez wentylatory.