Na czym polega działanie kolektorów słonecznych?
Kolektory wywodzą się w prostej linii z solarnych ogrzewaczy wody, znanych w krajach basenu Morza Śródziemnego od lat i stosowanych z powodzeniem do dziś. Ich najprostsza postać to pomalowany na czarno zbiornik wody ustawiony na dachu domu. Odmiana bardziej rozbudowana to stalowa wężownica umieszczona w drewnianej obudowie. Ją właśnie można uznać za bezpośredniego przodka współczesnych kolektorów, które składają się z wężownicy (najczęściej z miedzianej rurki), umieszczonej w metalowej obudowie i zakrytej szklaną taflą. Wężownica ta odbiera ciepło od nagrzewanej przez promienie słoneczne metalowej płyty, nazywanej absorberem.
Przez wężownicę płynie ciecz (mieszanina wody z substancjami zapobiegającymi zamarzaniu, najczęściej glikolem), która po ogrzaniu w kolektorze wraca rurą powrotną do domu, gdzie oddaje ciepło w zbiorniku magazynującym je w postaci ogrzanej wody. Zwykle jest to po prostu zbiornik ciepłej wody użytkowej (c.w.u.), ale – jeśli ciepło chce się wykorzystać do ogrzania domu – może to być tzw. zasobnik wody grzewczej.
Jak wiele energii słonecznej jesteśmy w stanie przechwycić w ten sposób?
W naszym klimacie roczna suma promieniowania przypadająca na 1 m2 powierzchni gruntu wynosi ok. 1000 kWh, a więc po uwzględnieniu rozmaitych strat roczny zysk energetyczny z instalacji solarnej może wynosić 400–500 kWh z 1 m2 powierzchni kolektora. Teoretycznie pole kolektorów o powierzchni 20–30 m2 powinno zatem z powodzeniem zaspokoić roczne zapotrzebowanie na energię nawet dużego domu.
Niestety, co innego roczna średnia, a co innego bieżące zapotrzebowanie na ciepło. Ponad 75% energii słonecznej możemy odebrać od maja do września, a nie zimą, kiedy jest nam najbardziej potrzebna. Co więcej, nawet latem kolektory nie gwarantują bezprzerwowej dostawy ciepła, bo słońce bywa przesłonięte chmurami nawet przez kilka dni z rzędu, a wtedy kolektory pracują dużo mniej wydajnie.
Dlatego też w naszym klimacie instalacja grzewcza, obojętnie czy służyć ma ogrzaniu domu, czy przygotowaniu c.w.u., musi bazować na wykorzystaniu kotła grzewczego, pompy ciepła lub grzałek elektrycznych, a system solarny może jedynie wspierać podstawowe źródło ciepła, pozwalając na ograniczenie wydatków na paliwa czy też energię elektryczną.
Adam Jamiołkowski
fot. Nibe-Biawar
