Budujemy Dom
Instalacje / Kolektory słoneczne / Artykuły

Energia odnawialna

Wykorzystanie energii odnawialnej cieszy się w Polsce coraz większym zainteresowaniem. Z jednej strony wpływ na to mają rosnące koszty utrzymania budynków, z drugiej większa świadomość społeczeństwa odnośnie zanieczyszczenia środowiska.

Prawie cała wytwarzana energia pochodzi z paliw kopalnych: węgla, ropy i gazu. W procesie spalania powstają pyły, dwutlenek węgla, dwutlenek siarki i tlenki azotu. Powodują powstawanie wielu niekorzystnych zjawisk, m.in. kwaśnych deszczy i ocieplanie się klimatu.

Żeby zmniejszyć zanieczyszczenie środowiska, musimy zredukować zużycie paliw kopalnych. Dlatego w budownictwie należy wprowadzać technologie energooszczędne i materiałooszczędne, oraz stosować rozwiązania techniczne, które zmniejszą zużycie paliwa na ogrzewanie czy klimatyzację budynków.

Rozwiązaniem najbardziej „proekologicznym” jest wykorzystanie do ogrzewania energii odnawialnej, dzięki czemu zmniejszy się zużycie paliw kopalnych. Niestety, są to inwestycje bardzo drogie i dlatego niewiele osób się na nie decyduje.

Rodzaje niekonwencjonalnych źródeł energii

Kolektor płaski umieszczony na dachu budynku
 Kolektor płaski umieszczony na dachu budynku (fot. Hewalex)
Do pierwotnych źródeł energii odnawialnej zalicza się energię związaną z aktywnością Słońca, geotermią wnętrza Ziemi i z grawitacyjnym oddziaływaniem Księżyca.

W skali małych systemów grzewczych największe znaczenie ma energia Słońca wykorzystywana w kolektorach słonecznych, fotoogniwach i w pasywnych systemach ogrzewania budynków, a także do wzrostu biomasy. Energię wody i Słońca wykorzystuje się w pompach ciepła.

Słońce źródłem energii

Składniki promieniowania słonecznego
 Składniki promieniowania słonecznego
Słońce codziennie dostarcza na Ziemię ogromne ilości energii w postaci promieniowania słonecznego.

Ilość energii słonecznej docierającej do powierzchni uzależniona jest od pogody na danym obszarze (zachmurzenia), szerokości geograficznej (kąta padania promieniowania), zanieczyszczenia powietrza.

Ogrzewanie pasywne (bierne)

Energię słoneczną wykorzystuje się w nim bezpośrednio, np. do ogrzewania budynku i zapewnienia obiegu ciepła w jego wnętrzu, do podgrzewania wody w zbiornikach.

Istotą tej metody jest niedostarczanie dodatkowej energii z zewnątrz, np. do napędu pomp lub wentylatorów.

Ogrzewanie pomieszczeń przy pomocy przeszkleń
Ogrzewanie pomieszczeń przy pomocy przeszkleń: a - okna; b - werandy; c - wykuszu

Kolektory słoneczne

Jest to najbardziej rozpowszechniony system aktywnego wykorzystywania energii słonecznej.

Z energii cieplnej wytworzonej przez kolektory słoneczne można korzystać przez cały rok lub tylko sezonowo – gdy jego praca jest najbardziej efektywna.

Instalacja z kolektorem oraz zasobnikiem z pojedynczą wężownicą i grzałkąInstalacja z kolektorem oraz zasobnikiem z podwójną wężownicą
 Instalacja z kolektorem oraz zasobnikiem z pojedynczą wężownicą i grzałkąInstalacja z kolektorem oraz zasobnikiem z podwójną wężownicą; jedną wężownica krąży płyn z układu solarnego, drugą - woda kotłowa, a zbiornik wypełniony jest wodą na cele c.w.u.

Energia biomasy

Biomasa są to substancje organiczne powstające w procesie fotosyntezy. Energia zawarta w biomasie jest najtańszym w uzyskaniu źródłem energii odnawialnej. Jej produkcja może przebiegać samoistnie, np. wierzby na nieużytkach rolnych, albo można wykorzystywać surowce będące odpadami produkcyjnymi, np. zrębki drzewne w stolarniach.

Przyrost biomasy roślin zależy od intensywności nasłonecznienia, od tego, jak zdrowe biologicznie są gleba i woda. W Polsce z 1 ha użytków rolnych zbiera się rocznie około 10 ton biomasy, co stanowi równowartość około 5 ton węgla kamiennego.

Chociaż w procesie spalania biomasy powstaje dwutlenek węgla, jednak przez proces fotosyntezy jest on ponownie wbudowywany w biomasę, dzięki czemu krąży w przyrodzie w obiegu zamkniętym. Długość cyklu waha się od kilku miesięcy do kilkudziesięciu lat, w zależności od rodzaju rośliny.

Wartość energetyczna biomasy jest prawie dwukrotnie niższa niż węgla. Przyjmuje się, że 1 kg węgla kamiennego jest równoważny energetycznie 2 kg biomasy. Wartość opałowa węgla kamiennego wynosi ok. 25 MJ/kg, gazu ziemnego 48 MJ/kg, a np. słomy 14,3 MJ/kg i drewna odpadowego 13 MJ/kg.

Wykorzystuje się następujące rodzaje biomasy:
  • drewno odpadowe, powstające w leś- nictwie i przemyśle drzewnym (np. w stolarniach, tartakach, celulozowniach), a także odpadowe opakowania drewniane;
  • słomę – zarówno ze zbóż, jak i z roślin oleistych lub roślin strączkowych oraz siano;
  • odpady organiczne – gnojowicę, makulaturę, odpady organiczne z cukrowni, roszarni lnu, gorzelni, browarów itp.;
  • biogaz z gnojowicy.
Wśród paliw ekologicznych na szczególną uwagę zasługują pelety i drewno wiklinowe.

Pelety maja długość około 2,5 cm
Pelety maja długość około 2,5 cm (fot. Barlinek)
Pelety są paliwem ustandaryzowanym. Otrzymuje się je poprzez sprasowanie trocin pod wysokim ciśnieniem. Charakteryzują się bardzo niską zawartością popiołu (poniżej 1%), niską zawartością wilgoci (rzędu 8%) i wysoką wartością opałową (17-22 MJ/kg).

Pelety zdobywają dużą popularność – są łatwe w składowaniu i są podstawowym paliwem w wielu kotłach na biomasę oferowanych razem z podajnikiem. Jest to paliwo, które umożliwia zastosowanie najbardziej rozbudowanej automatyki w kotle spośród wszystkich rodzajów biomasy.

Drugim ciekawym rodzajem paliwa jest drewno z wierzby wiciowej (wikliny). Ponieważ ma ono o połowę mniejszą wartość opałową niż węgiel, uzyskanie tej ilości paliwa wiklinowego oznacza zaoszczędzenie na zakupie 6-7,5 tony węgla kamiennego.

Inną z bardziej znanych roślin hodowanych do celów energetycznych jest malwa pensylwańska. Na uwagę zasługuje także niezbyt w Polsce znana roślina trawiasta o nazwie miskant olbrzymi, o bardzo dużym przyroście masy – po trzech latach wynosi on do 30 ton suchej masy z 1 ha. Wartość opałowa jest zbliżona do przeciętnej dla biomasy.

Oferowane kotły na biomasę mają wysoką sprawność, uzależnioną jednak od wilgotności paliwa – jeżeli będzie ona zbyt duża, sprawność kotła spadnie. Cechą charakterystyczną większości kotłów na paliwa ekologiczne jest możliwość zastosowania podajnika paliwa, który umożliwia dłuższy okres palenia bez ponownego dosypywania.

Nowoczesne kotły na biomasę mogą współpracować nie tylko z instalacjami wysokotemperaturowymi, ale także z instalacjami niskotemperaturowymi, takimi jak system ogrzewania podłogowego o parametrach 40/30°C.

Kotły na paliwo stałe muszą współpracować z instalacjami typu otwartego, czyli zabezpieczonymi otwartym naczyniem wzbiorczym. Instalacja taka może być grawitacyjna lub pompowa.

Można zmienić układ z otwartego na zamknięty stosując dodatkowo zbiornik buforowy - lub wymiennik płytowy, który tworzy dwa obiegi wodne: otwarty obieg kotłowy i zamknięty – grzejnikowy.

Pompy ciepła

Zasada działania pompy ciepła jest zbliżona do działania lodówki, a różnica polega na odwrotnym kierunku transportu ciepła. W lodówce ciepło jest usuwane z jej wnętrza i przekazywane do pomieszczenia. W pompie ciepła ochładzane jest otoczenie, czyli np. grunt, woda, powietrze (czyli dolne źródło ciepła), a ogrzewane wnętrze budynku (górne źródło ciepła).

Pompa wykorzystuje prąd elektryczny tylko do uzyskiwania ciepła z otoczenia. Pobiera ciepło z gruntu, wody lub powietrza (jest to tzw. obieg pierwotny) i podgrzewa wodę w instalacji grzewczej (tzw. obieg wtórny).

Przy wykorzystaniu pompy ciepła, z 1 kW energii elektrycznej można uzyskać 3-4 kW energii cieplnej, gdy różnica temperatur między źródłem górnym a dolnym wynosi ok. 50°C. Jeżeli różnica ta będzie mniejsza, czyli np. zastosujemy niskotemperaturowe ogrzewanie podłogowe, sprawność pompy zwiększy się nawet do 500-700%.

Najkorzystniejszym dolnym źródłem ciepła jest woda gruntowa na głębokości większej niż 6 m, gdyż niezależnie od pory roku ma ona stałą temperaturę, wynoszącą około 8-10°C. Taki system grzewczy nazywany jest woda-woda. Ograniczeniem w stosowaniu tego układu może być jakość wody gruntowej. Jest ona często zażelaziona i twarda, co może powodować szybsze zniszczenie pompy.

Jeżeli wykorzystanie wody nie jest możliwe, należy zdecydować się na system „grunt-woda”, w którym ciepło pobierane jest z ziemi. Wadą tego rozwiązania są dużo wyższe nakłady inwestycyjne: trzeba wykonać kolektor ziemny – płaski, pionowy lub spiralny. Do wykorzystania w pompie ciepła najlepsze są podłoża gliniaste, gdyż kumulują one wodę, a im większa zawartość wody gruntowej w ziemi, tym wyższa temperatura gruntu.

Elementami, które zużywają prąd, są sprężarka i pompa pobierająca wodę ze studni (tylko w systemie woda-woda). Odpowiednie dobranie mocy tych urządzeń (nie powinny być zbyt duże) pozwoli obniżyć zużycie energii, czyli dodatkowo zwiększyć sprawność układu. Ponadto obniżą się koszty inwestycyjne, bo mniejsza jest moc pompy ciepła. A to one stanowią podstawową barierę w stosowaniu tych urządzeń.

Tomasz Pabur

aktualizacja: 2010-07-23

Dodaj komentarz

Zadaj pytanie naszemu ekspertowi
 
topowe produkty

Komfortowe, ekonomiczne ogrzewanie i chłodzenie domu klimakonwektorami Hewalex

Tradycyjna instalacja grzejnikowa może być zasilana z kotła grzewczego lub pompy ciepła, zapewniając ogrzewanie domu. Dla dodatkowego chłodzenia pomieszczeń byłyby wymagane np. oddzielne klimatyzatory typu powietrze-powietrze. Wiąże się to jednak ze zwiększonymi kosztami inwestycji i zajęciem miejsca w pomieszczeniach przez dodatkowe urządzenia.
Thermomax i Varisol - nowe kolektory próżniowe Hewalex
Thermomax i Varisol - nowe kolektory próżniowe Hewalex Firma Hewalex rozszerzyła ofertę kolektorów próżniowych o typoszereg Thermomax i Varisol podejmując współpracę z uznanym producentem ...
Hewalex Ekontrol - zdalny nadzór instalacji solarnej i pompy ciepła
Hewalex Ekontrol - zdalny nadzór instalacji solarnej i pompy ciepła Sezon urlopowy już w pełni, ale dzięki systemowi EKONTROL można mieć pod kontrolą instalację solarną i pompę ciepła.
Pompy ciepła Hewalex z tytułem Budowlana Marka Roku 2016
Pompy ciepła Hewalex z tytułem Budowlana Marka Roku 2016 Marka HEWALEX została nagrodzona tytułem Brązowa Budowlana Marka Roku w kategorii POMPY CIEPŁA za sukcesy w kreowaniu silnej marki na rynku ...
Zamknij okno x
Newsletter
Zapisz się do naszego bezpłatnego newslettera i otrzymuj najświeższe
informacje prosto na Twoją skrzynkę e-mailową.
Budujemy Dom - wersja elektroniczna gratis!
Zapisz się na bezpłatny newsletter BudujemyDom.pl, a otrzymasz najnowszy numer miesięcznika Budujemy Dom w wersji elektronicznej.     
Dlaczego warto się zapisać?
W każdy czwartek otrzymasz darmowy poradnik budowlany na swój email, a w nim:
- aktualności z rynku budownictwa jednorodzinnego;
- porady budowlane;
- najciekawsze tematy z forum.budujemydom.pl; - zapowiedź raportu miesiąca dostępnego w serwisie w pełnej wersji.
Zapisz się do newslettera
Klub Budujących Dom


Wypełniaj ankiety i zbieraj punkty
na bezpłatną prenumeratę
i inne nagrody

  • Polecamy również
    Czas na Wnętrze Vademecum Domu Energooszczędnego ABC Budowania Dom Polski Wnętrza Twój Dom Twój Styl
Wydanie tabletowe
Newsletter BudujemyDom.pl
Zapisz się do naszego bezpłatnego newslettera i otrzymuj najświeższe informacje prosto na Twoją skrzynkę e-mailową.
Miesięcznik Budujemy Dom - wersja elektroniczna gratis!

Zapisz się na bezpłatny newsletter BudujemyDom.pl, a otrzymasz najnowszy numer miesięcznika Budujemy Dom w wersji elektronicznej.

Dlaczego warto się zapisać?
W każdy czwartek otrzymasz darmowy poradnik budowlany na swój email, a w nim: aktualności z rynku budownictwa jednorodzinnego, porady budowlane, najciekawsze tematy z forum.budujemydom.pl, zapowiedź raportu miesiąca dostępnego w serwisie w pełnej wersji.
x