Zdzisław Ginalski cdr o/Radom kolektory słoneczne w wiejskim gospodarstwie domowym



Pobieranie 25.24 Kb.
Data06.05.2016
Rozmiar25.24 Kb.
Zdzisław Ginalski

CDR O/Radom

KOLEKTORY SŁONECZNE W WIEJSKIM GOSPODARSTWIE DOMOWYM
W dobie stale rosnących cen nośników energii (gaz, węgiel, olej opałowy, energia elektryczna) oraz ich ograniczonej ilości niezbędne staje się sięgnięcie do odnawialnych źródeł. Energia promieniowania słonecznego stanowi największe źródło energii, które jest dostępne dla człowieka. Możemy ją wykorzystać stosując kolektory słoneczne. to urządzenia wykorzystujące energię promieniowania słonecznego, które dociera do Ziemi w postaci fal elektromagnetycznych. W kolektorach słonecznych mamy do czynienia z konwersją fototermiczną - produktem jest więc ciepło. Szacuje się, że średnia ilość energii docierającej do górnej warstwy atmosfery to 1367 W/m2. Na obszarze Polski maksymalne promieniowanie wynosi ok. 1200 W/m2. Warunki meteorologiczne naszego kraju charakteryzują się bardzo nierównomiernym rozkładem promieniowania słonecznego w cyklu rocznym. Około 80% całkowitej rocznej sumy nasłonecznienia przypada na sześć miesięcy sezonu wiosenno-letniego. W Polsce istnieje podział na strefy klimatyczne (Rys.1) i w zależności od zamieszkiwanego regionu użytkowanie kolektorów może być bardziej lub mniej efektywne. Największe korzyści z instalacji zestawu solarnego będą mieli mieszkańcy wschodniej , centralnej i oraz południowej Polski, gdzie średnie roczne nasłonecznienie jest większe niż w pozostałych częściach kraju.

Rys.1. Średnioroczne sumy usłonecznienia na jednostkę powierzchni poziomej w kWh/m2/rok


Zważywszy, że energia docierająca do powierzchni Ziemi jest darmowa i niewyczerpalna, marnotrawstwem jest jej małe wykorzystanie. W ostatnich latach obserwuje się jednak dynamiczny rozwój produkcji i zastosowania kolektorów płaskich jak również rurowych próżniowych w domach jednorodzinnych, wielorodzinnych, a także obiektach użyteczności publicznej. Kolektory cieczowe znajdują zastosowanie przede wszystkim do podgrzewania wody w mieszkaniach, domkach kempingowych, letniskowych, obiektach sportowych i rekreacyjnych, w budynkach inwentarskich, paszarniach, także do podgrzewania wody w zbiornikach, basenach oraz wody technologicznej w małych zakładach przemysłowych. Proste powietrzne kolektory słoneczne znajdują zastosowanie do dosuszania płodów rolnych w gospodarstwach wiejskich.

Rys.2. Roczna sprzedaż kolektorów słonecznych w ostatnich latach.



Płaskie kolektory słoneczne

Płaski kolektor słoneczny składa się z absorbera, przezroczystej osłony, ramy oraz izolacji. Przeważnie na przezroczystą osłonę używa się specjalnego rodzaju szkła, które przepuszcza do wnętrza kolektora promieniowanie krótkofalowe w szerokim zakresie. Jednocześnie tylko niewielka część ciepła emitowanego przez absorber ucieka poza obudowę ( mamy tu do czynienia z klasycznym efektem cieplarnianym ). Zadaniem przezroczystej osłony wraz z obudową ( ramą )  jest także ochrona wnętrza kolektora przed wpływem warunków atmosferycznych, takich jak wiatr, który wzmaga straty ciepła na drodze konwekcji. Typowym materiałem używanym do wykonania ramy jest lekkie aluminium oraz stal, czasami używa się także wzmocnionego włókna szklanego. Ten typ kolektora działa najbardziej efektywnie w momencie gdy promienie słoneczne padają bezpośrednio na jego powierzchnię. Doskonale sprawdza się w miesiącach letnich, w których duże nasłonecznienie zapewni pokrycie zapotrzebowania na ciepłą wodę nawet w 100 %. Niestety kolektory płaskie charakteryzują się niską wydajnością w okresach chłodniejszych, dlatego szczególnie polecane są do domków letniskowych, pensjonatów działających głównie w sezonie letnim czy do domów znajdujących się na terenach górzystych i nadmorskich, gdzie nasłonecznienie w ciągu roku jest większe niż w pozostałych częściach kraju.





Fot.1 Płaskie kolektory słoneczne
Próżniowe kolektory słoneczne

W tego typu kolektorach słonecznych powierzchnia absorbująca znajduje się wewnątrz szklanych rurek, które ze względu na panującą w nich próżnię muszą być dodatkowo odporne na działanie ciśnienia. Kilka rurek połączonych szeregowo lub częściej przez rozdzielacz tworzą kolektor słoneczny. Próżnia panująca w każdej z rur jest wspaniałym izolatorem, dzięki czemu kolektor tego typu ma znacznie mniejsze straty ciepła w stosunku do kolektorów płaskich. Dodatkowo zewnętrzne rury kolektora umożliwiają skupienie większej ilości promieni słonecznych, niezależnie od kierunku ich padania. Kolektor rurowy osiąga swoją sprawność wolniej niż kolektor płaski, w którym promienie słoneczne padają bezpośrednio na absorber jednak dzięki możliwości "wyłapywania" promieni padających pod różnym kątem ma on możliwość efektywnego działania również w okresie o mniejszym nasłonecznieniu, co w skali całego roku czyni go bardziej wydajnym od kolektora płaskiego. Dużą zaletą kolektorów próżniowych są wysokie temperatury uzyskiwane przez czynnik grzewczy.



Fot 2. Rurowe kolektory próżniowe


Obrotowe kolektory skupiające

W ostatnim czasie polskie firmy oferują obrotowe kolektory skupiające. Kolektor obrotowy skupiający wydłuża czas poboru energii słonecznej do 16 godzin w ciągu doby. Dotychczas nieruchoma pozycja kolektora rurowego umożliwiała efektywny pobór energii w godzinach południowych. Działanie kolektora obrotowego polega na skupieniu promieni słonecznych przez reflektory czaszy i skierowaniu uzyskanej wiązki światła na absorber, gdzie następuje odbiór ciepła. Czasza kolektora automatycznie wędruje za słońcem przyjmując optymalną pozycję. Kolektory takiego typu w warunkach naszego kraju mają ograniczone zastosowanie z powodu częstego zachmurzenia i docierania do reflektorów skupiających światła rozproszonego co znacznie obniża efektywność kolektora.




Kolektory powietrzne

Rozwija się również rynek kolektorów słonecznych powietrznych. Starsze proste konstrukcje do dosuszania płodów rolnych wykonane sposobem gospodarskim zastępowane są nowoczesnymi produktami komercyjnymi. Ich budowa jest podobna do kolektorów cieczowych. Składają się z absorbera, przykrycia przeźroczystego, obudowy i ewentualnie izolacji cieplnej. Wzrost zainteresowania zawdzięczają nowym możliwościom zastosowania do podgrzewania i wentylacji budynków oraz niższej cenie i mniej skomplikowanej eksploatacji. Kolektory powietrzne w Polsce są wciąż mało popularne i nadal najczęściej wykonuje się je metodą gospodarską w rolnictwie do suszenia płodów rolnych.



Sprawność kolektorów

Warto omówić inne czynniki wpływające na sprawność kolektora. Sprawność najlepszych kolektorów próżniowych może sięgać nawet 85 %, dla kolektorów płaskich maksymalnie 75 %. 



  • Ważne jest, aby absorber kolektora miał wysoki współczynnik absorpcji krótkofalowego promieniowania słonecznego - najlepiej jeśli sięga on wartości 0,95.

  • Drugim współczynnikiem mającym wpływ na sprawność kolektora jest współczynnik emisji absorbera , który w zakresie długich fal powinien być z kolei jak najmniejszy np. = 0,1.

  • O sprawności kolektora decydują straty cieplne. Duże znaczenie ma różnica temperatur pomiędzy kolektorem, a otoczeniem. Im jest ona większa tym bardziej wzrastają straty termiczne. Dla kolektorów próżniowych utrata sprawności dla różnicy temperatur 40 C wynosi do 15%. Sprawność kolektorów płaskich, dla tej samej różnicy temperatur, może się zmniejszyć nawet o 50%.

Gdzie najlepiej zamontować kolektory słoneczne?

O miejscu montażu kolektora słonecznego decydują dwa parametry: orientacja względem stron świata oraz kąt nachylenia kolektora słonecznego do poziomu. Kolektory słoneczne powinny być tak zamontowane, aby powierzchnia czynna była skierowana w kierunku najbardziej zbliżonym do południowego, pod kątem ok. 43-45 stopni do podłoża w przypadku instalacji całorocznych. Odchylenia od kierunku południowego do 20 stopni nie ma większego wpływu na efektywność pracy instalacji. Kolektory powinny być zamontowane jak najbliżej zbiorników, w których akumuluje się ciepło. Miejsce montażu należy wybrać tak, aby kolektory harmonizowały z architekturą obiektu. Najczęściej jednak kolektory montuje się bezpośrednio na dachu.
Jakie kolektory wybrać?

  • Jeżeli stosujesz system CO na olej opałowy lub gaz płynny lub ogrzewasz dom energią elektryczną pod rozwagę weź kolektory próżniowe Heat-Pipe lub kolektory próżniowe z U-rurką, które także w okresie jesieni i zimy nawet przy niskich temperaturach w słoneczny dzień wspomogą ogrzewanie ciepłej wody użytkowej.

  • Jeżeli podstawą systemu CO jest piec na paliwo stałe który latem ma być wyłączony, to do zastąpienia elektrycznego podgrzewacza najlepiej sprawdzą się zestawy z kolektorami płaskimi. Będą one także dogrzewały skutecznie przydomowy basen.

Uwagi praktyczne przy zakupie kolektora
Przy zakupie lub montażu kolektora należy zwrócić uwagą na:

1) wykonanie urządzeń: czy są dostosowane do polskich lub trudniejszych warunków

klimatycznych;

2) wytrzymałość mechaniczną: odporność na gradobicia i podobne zakłócenia atmosferyczne;


3) łatwość samooczyszczenia (śnieg, kurz);
4) długość gwarancji oraz czas eksploatacji bez zmniejszenia wydajności;
5) kontrolę jakości: czy jakość wszystkich urządzeń jest na bieżąco kontrolowana

(np. ISO 9001:2000) czy może sprzedawane urządzenia są kontrolowane wyrywkowo?;


6) odporność konstrukcji wsporczych na korozję (zestaw ma funkcjonować przez wiele lat);
7) czas realizacji zamówienia;
8) dostępność serwisu i części zamiennych;

9) koszty instalacji 1 kW mocy.


Czy to się opłaca?

 

 Zakładając, że zamontujemy markowe kolektory o pojemności zasobników wody 250-300l, które zaoszczędzą w ciągu roku 60 % zużywanej energii na podgrzewanie to najszybszy zwrot inwestycji uzyskamy w przypadku podgrzewania ciepłej wody użytkowej energią elektryczną wynoszący około 10 lat. Okres zwrotu inwestycji skróci się do ok.6 lat gdy wykorzystamy dopłatę z Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. Okres zwrotu inwestycji wydłuży się do kilkunastu lat w przypadku podgrzewania ciepłej wody użytkowej gazem ziemnym lub olejem. Najdłuższy okres zwrotu inwestycji uzyskamy podgrzewając wodę paliwem stałym dochodzącym do 20 lat. Rozpatrując opłacalność montażu kolektora w przypadku podgrzewania wody paliwem stałym musimy wziąć pod uwagę czy w okresie letnim chcemy wykorzystać „czystą energię” z kolektora czy każdego dnia musimy rozpalać palenisko brudząc się. W każdym przypadku okres zwrotu inwestycji możemy skrócić wykorzystując dopłatę NFOŚiGW.


Jakie możemy uzyskać wsparcie z Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej?

Do tej pory ogrzewanie ciepłej wody użytkowej za pomocą energii czerpanej ze słońca było marzeniem wielu rodzin. Kolektory czyniły z nich bowiem towar luksusowy. Co więcej, z dofinansowania mogły korzystać większe firmy mające osobowość prawną. Wychodząc naprzeciw społecznym oczekiwaniom NFOŚiGW podpisał umowy z sześcioma bankami, w których osoby prywatne oraz wspólnoty mieszkaniowe na zakup i montaż kolektorów słonecznych mogą zaciągnąć kredyty z 45- procentową dopłatą na częściową spłatę kapitału. Każdy, kto będzie chciał skorzystać z preferencyjnego kredytu, będzie musiał spełnić kilka warunków. Po pierwsze wnioskodawca musi okazać się prawem do własności domu albo mieszkania, które nie jest podłączone do sieci ciepłowniczej. Kolektorów nie można wykorzystać do działalności gospodarczej. Koszt kwalifikowany nie może przekroczyć 2,5 tys. zł brutto na 1m2 powierzchni kolektora w instalacji. Dopłaty nie dostaniemy do ręki. Po podpisaniu umowy kredytowej w banku i sporządzeniu protokołu odbioru zamontowania kolektora wykonawca - firma otrzyma na swoje konto należność w formie bezgotówkowej okazując stosowne faktury. Przedstawione przez NFOŚiGW oraz banki 45-procentowe dofinansowanie działa bardzo zachęcająco. W rezultacie nie jest ono tak wysokie. Przykładowo zamontowanie zestawu kolektorów o powierzchni 4,5 m2 pozwala na uzyskanie preferencyjnego kredytu do 11250 zł (4,5 m2 x 2500 zł) z czego 45 %, czyli 5062,50 zł zostanie umorzone dzięki dopłacie. Należy jednak zauważyć, że skorzystanie z dofinansowania wiąże się z zawarciem umowy kredytowej, która kosztuje. Wśród kosztów uwzględnia się m.in. prowizję od przyznanego kredytu i jego oprocentowanie. Stawki te są różne i wynoszą dla prowizji 3-5 %, a dla oprocentowania 9-12 %. Aby w ogóle wziąć kredyt (zawierany na 6 miesięcy do 8 lat), trzeba się wykazać zdolnością kredytową oraz możliwościami jego zabezpieczenia. Kolejną sprawą, dotychczas niespotykaną, jest opracowanie projektu instalacji. Szacuje się, że wartość projektu to około 10% kosztu inwestycji. Należy też pamiętać, że zgodnie z założeniami programu to na kredytobiorcy spoczywa obowiązek uiszczenia 19 % podatku od wysokości dopłaty, co przy 45% wsparciu obniża jego poziom o kolejne 8,5%. Biorąc pod uwagę wszystkie niezbędne koszty dopłata bardzo się kurczy do poziomu 25 %, a bywa, że i niżej.


Wnioski

  • Energia słoneczna jest ekologicznym odnawialnym źródłem energii. Wszystkich, dla których środowisko jest ważniejsze niż pieniądze zachęcamy do inwestowania w takie systemy.

  • Czas zwrotu inwestycji nie jest krótki, dlatego największe efekty przyniesie w domach gdzie podgrzewanie wody użytkowej jest realizowane drogim paliwem (olej opałowy, gaz płynny) lub energią elektryczną.

  • Zakup systemu solarnego do domu jest najbardziej opłacalny, jeśli uzyskasz dopłatę.

  • Warto rozważyć zakup systemu grzewczego z możliwością rozbudowy o system solarny, jeżeli są szanse na dopłaty w perspektywie kilku najbliższych lat.

  • System (3 kolektory płaskie) jest nie wystarczający do ogrzewania domu - moc dostarczana przez kolektory w sezonie grzewczym (jesień, zima, wiosna)  jest bardzo niska.

  • W sezonie letnim ilość energii słonecznej z takiego zestawu kilkukrotnie przekracza nasze zapotrzebowanie na ciepłą wodę. W słoneczny dzień mamy tej energii nawet trzy razy więcej niż potrzebujemy.

  • 300 litrowy zasobnik pozwala zgromadzić zapas ciepłej wody na maksymalnie 2 dni.

  • Energia z kolektorów jest przekazywana do zasobnika także z pewnymi stratami. 


: pol -> OZE




©absta.pl 2019
wyślij wiadomość

    Strona główna