W czasach kiedy, nośniki energii drożeją z dnia na dzień, a zasoby naturalne ropy naftowej, gazu, węgla kamiennego oraz paliw jądrowych nieuchronnie się kurczą, coraz większą wagę powinniśmy przywiązywać do korzystania z tzw. odnawialnych źródeł energii.
O ile trudno w każdym domu zbudować elektrownię wiatrową, wykonać odwiert do źródeł geotermalnych, czy też korzystać z energii rzek, o tyle korzystanie z energii słonecznej jest już dostępne dla indywidualnych inwestorów.
Dzisiejsza technika solarna pozwala w znacznym stopniu pozyskiwać energię słoneczną do ogrzewania ciepłej wody użytkowej, oraz do wspomagania (w okresie grzewczym) układów centralnego ogrzewania. Prawidłowo opracowane instalacje kolektorów słonecznych z dopasowanymi do nich podzespołami systemowymi mogą pozwolić na zaoszczędzenie w ciągu całego roku 50-60 proc. kosztów energii zużywanej do podgrzewu ciepłej wody użytkowej w domach jedno- i wielorodzinnych. W miesiącach o dużym nasłonecznieniu energia z kolektorów całkowicie zaspokaja potrzeby związane z podgrzewem c.w.u., natomiast w pozostałych miesiącach ciepło dostarczane jest również z drogiego niezależnego źródła pracującego w układzie. Z reguły jest to gazowy lub olejowy kocioł niskotemperaturowy lub jeszcze lepiej - kocioł kondensacyjny.
Aby uzmysłowić sobie z jaką ilością energii słonecznej mamy na co dzień do czynienia, przypomnijmy sobie co to właściwie jest promieniowanie słoneczne.
Promieniowanie słoneczne jest to strumień energii, wysyłany równomiernie przez Słońce we wszystkich kierunkach. Pewien ułamek tej olbrzymiej energii dociera do Ziemi. Do zewnętrznej warstwy atmosfery ziemskiej dociera moc 1,4 kW/m kw. (tzw. stała słoneczna).
Podczas przenikania przez atmosferę ziemską promieniowanie słoneczne jest osłabiane na skutek odbicia, rozproszenia i absorpcji na cząsteczkach pyłów i gazów.
Tym samym promieniowanie rozkłada się na dwa składniki:
- promieniowanie bezpośrednie - część promieniowania, która przenika bez przeszkód przez atmosferę,
- promieniowanie rozproszone - część promieniowania, która odbijana lub absorbowana jest przez cząsteczki pyłów i gazów, docierająca na powierzchnię Ziemi w sposób nieuporządkowany.
W naszych szerokościach geograficznych promieniowanie słoneczne całkowite (suma promieniowania bezpośredniego i rozproszonego) wynosi max. 1,0 kW/m kw. w warunkach optymalnych (czyste, bezchmurne niebo w południe). W zależności od rodzaju kolektora może być ono przekształcone na ciepło do ok. 75 proc. promieniowania całkowitego.
Piękny słoneczny, wiosenny dzień. Na zewnątrz wcale nie jest gorąco. Kilkuosobowa rodzinka wsiada do zaparkowanego przed domem samochodu. Kierowca musi jednak wrócić do domu ponieważ czegoś zapomniał. Pasażerowie siedzą w zamkniętym samochodzie, na który cały czas świeci Słońce. Z minuty na minutę wewnątrz auta robi coraz cieplej i cieplej...
Ten efekt fachowcy nazywają „pułapką promieniowania". Takie właśnie rozwiązania są stosowane w kolektorach słonecznych. W przeciwieństwie do samochodu, kolektory płaskie lub rurowe nie ogrzewają powietrza, lecz płyn. Jest on przetłaczany do podgrzewacza i tam oddaje ciepło ogrzewające c.w.u. Następnie po ochłodzeniu, jest on odprowadzany do kolektorów. Kolektory słoneczne produkowane przez renomowane firmy, mają we wnętrzu powłokę selektywną. Dzięki temu absorbują możliwie jak największą ilość promieniowania słonecznego.
Powie ktoś „dobrze ale w Polsce w ciągu roku nie ma zbyt wielu słonecznych dni". Nie jest to konieczne. Jak pokazuje przykład z samochodem, w kolektorze słonecznym (dzięki „pułapce promieniowania") wytwarzane są o wiele wyższe temperatury w stosunku do temperatury otaczającego powietrza zewnętrznego. Przy pomocy kolektorów słonecznych można uzyskać energię cieplną już przy temperaturach zewnętrznych -10 st. C.!
Nawet jeśli niebo jest zachmurzone, w atmosferze znajduje się dosyć promieniowania słonecznego, aby przynajmniej wstępnie podgrzać wodę w instalacji.
Technika solarna to dzisiaj bardzo ważna część oferty kilku firm zajmujących się szeroko pojętą techniką grzewczą. Pomimo różnorodnej konstrukcji kolektory słoneczne charakteryzują się wspólnymi cechami.
Materiały z których są wykonane, gwarantują najwyższą jakość. Stal nierdzewna, aluminium, miedź i specjalne szkło słoneczne, gwarantują trwałość kolektorów i bardzo zwiększają bezpieczeństwo ich użytkowania.
Współczesne kolektory słoneczne mają bardzo wysoką sprawność działania. Gwarantują to specjalne absorbery z powłokami wysokoselektywnymi, wbudowane orurowanie i bardzo skuteczna izolacja cieplna. W niektórych supernowoczesnych rozwiązaniach (kolektory DuoSol) stosowane są próżniowe rury szklane, które redukują straty ciepła do minimum.
Nowoczesne systemy kolektorów słonecznych to nie tylko system szybkiego montażu pozwalający na estetyczne łączenie kolektorów na dachu w całe baterie ( w zależności od zapotrzebowania domu na ciepło), ale również kompletne oprzyrządowanie umożliwiające odpowiednie przetworzenie „słonecznego ciepła". Na kompletny system składa się nie tylko kolektor, ale również podgrzewacz pojemnościowy, moduł pompowy, moduł regulacyjny, rury, złączki oraz szereg drobnych elementów stanowiących komplet.
Jak na razie systemy kolektorów słonecznych nie są w Polsce zbyt popularne, ale sytuacja zmienia się z każdym rokiem. Nie ma się czemu dziwić. Systemy dogrzewania za pomocą kolektorów słonecznych są dość drogie. Okres ich amortyzacji może trwać (w zależności od skali inwestycji) od kilku do nawet kilkunastu lat. Jednak trzeba zauważyć, że już od pierwszego roku działania systemy te znacznie zmniejszają zużycie gazu, oleju opałowego czy też prądu, co powoduje wymierne efekty ekonomiczne i ekologiczne.
Robert Glac