Solarne kolektory, návratnosť investície

Na ohrev vody v domácnostiach sa donedávna najčastejšie používali ploché kolektory, kde je absorbér v tvare plochej dosky so zalisovanou rúrkou pre teplonosné médium uložený pod ochranným sklom. V posledných rokoch sa ale výrazne zvýšila výroba vákuových trubíc. To malo za následok zníženie výrobných a materiálových nákladov. Výsledok je, že vákuové trubice sú teraz cenovo podobné plochým kolektorom. Vákuové trubice slúžia ako absorbér slnečnej energie, ktorú pohlcujú a menia ju na teplo, ktoré je použité na ohrev vody. Oproti plochým kolektorom majú oveľa vyššiu schopnosť uchovať nazhromaždenú energiu, majú nižšie straty tepla a preto sa, aj tie jednoduchšie a lacnejšie, kolektorové sústavy  môžu využiť aj na vykurovanie a jeho podporu, ale aj napríklad na ohrev veľkoobjemových bazénov, ktoré s plochými kolektormi nebolo možné.

Treba zdôrazniť,  že  ekonomicky zmysluplne sa solárnym zariadením nedá zabezpečiť 100% pokrytie  energetických  potrieb  rodinného domu na jeho vykurovanie (aspoň nie štandardne postaveného v zmysle  súčasne  platných  noriem  a predpisov na tepelné straty). Na vykurovanie budov by mala byť veľkosť kolektorového poľa  väčšia ako pre bežný ohrev vody, a  teda  aj  jeho  výkon  je podstatne väčší. Preto je potrebné profesionálne  a  zodpovedne  určiť najoptimálnejší kolektorový systém s využitím kvalitných zásobníkov a expanzných nádrží za súčasnej nepretržitej elektronickej kontrole celého systému. Pri využívaní slnečnej energie sa tiež stretávame s energetickým paradoxom - najmenšia intenzita slnečného žiarenia nastáva v zimnom období, teda v čase kedy potrebujeme najviac tepla. Využitie tohto tepla sa najčastejšie rieši ohrevom vody v bazénoch, čím sa kúpanie v ňom stáva príjemnejšie a predĺži sa tak kúpacia sezóna.

Je potrebné si uvedomiť, že solárne systémy sú len jednou z možností prípravy teplej vody či podpory vykurovania a možnosť výpočtu návratnosti investície je tu len vďaka dosiahnutým úsporám v porovnaní s klasickými zdrojmi tepla. Klasický kotol či iný zdroj tepla v rodinnom dome alebo inej budove považujeme za nutnú investíciu. Nikoho nenapadne zamýšľať sa nad jeho návratnosťou, pretože nijaká nie je. Oproti tomu solárne systémy prinášajú značné úspory, vďaka ktorým po vrátení investície využívame získanú energiu takmer zadarmo. Životnosť kvalitných systémov je 25 až 30 rokov (mimo bojlerov na pitnú vodu a obehových čerpadiel), preto sú slnečné kolektory dobrou investíciou do budúcnosti menej závislej na vývoji cien klasických palív. Nie je však možné všeobecne stanoviť dobu návratnosti investície do solárneho systému, nakoľko táto závisí od mnohých faktorov, ako sú napr. typ a výrobca kolektorov a príslušných zariadení, geografické podmienky, doterajší spôsob prípravy teplej vody a vykurovania, ceny tepla, zemného plynu či iných palív a podobne. (zdroj: SIEA/ERDF)

Na Slovensku sú najčastejšie inštalovaný tri  typy solárnych systémov, ktoré majú rôzne využitie, rozdielnu efektivitu a iný energetický potenciál: solárny vákuový kolektor so zásobníkom, solárny systém s plochým kolektorom a solárny systém s vákuovým kolektorom.

 

solárny vákuový kolektor so zásobníkom

Tento jednoduchý a nenáročný systém je určený výlučne na sezónne využitie. Systém sa na zimu odstavuje a vypúšťa. Je to jednoduchý a lacný pomocník napríklad v záhradách, ale aj v zariadeniach občianskej vybavenosti, či cestovného ruchu. Jeho výhodou je malý investičný vstup cca 500€. 

 

solárny systém s plochým kolektorom

Solárne systémy s plochými kolektormi sa objavili na trhu skôr ako systémy s vákuovými trubicami. Tieto solárne systémy sa využívajú na ohrev teplej úžitkovej vody. Ploché kolektory strednej triedy  (napríklad kryté kvalitným sklom) dokážu účinne pracovať 

 

aj pri rozdiele 50°C, veľmi kvalitné ploché kolektory so selektívnou vrstvou ohrejú médium dokonca až na teplotu o 100°C vyššiu ako má okolitý vzduch. Na plochý solárny kolektor dopadá slnečné žiarenie vždy v inom smere. Preto sa efektivita plochého kolektora výrazne znižuje pri oblačnom počasí, rovnako ako počas samotného dňa vzhľadom na polohu slnka. V zime je účinnosť plochého kolektora minimálna a preto sa nevyužívajú na podporu vykurovania. Vzhľadom na výrazné zníženie cien materiálov a nákladov na výrobu vákuových kolektorov, sa  ceny plochých a vákuových kolektorov v posledných rokoch vyrovnali.

solárny systém s vákuovým kolektorom

Vzhľadom na nízku efektivitu a náročnosť orientácie plochých kolektorov, sa vývoj a výskum v tejto oblasti zameral na lepšie využitie slnečnej energie. Výsledkom boli solárne kolektory kde sú obsorbérom žiarenia vákuové trubice. Použitie trubíc s okrúhlym 

 

priemerom prinieslo hneď niekoľko výhod. Solárna trubica dokáže absorbovať okrem priameho, aj rozptýlené a odrazené žiarenie a počas dňa sa slnečné žiarenie absorbuje v rovnakom uhle. Preto sa vysoká účinnosť (teplota o 120°C vyššia ako okolitý vzduch) počas dňa mení len minimálne rovnako, ako v závislosti na počasí (pracuje aj keď nesvieti slnko) a ročnom období. Vákuový solárny systém dokáže pracovať aj v zime a je možné ho využiť aj na podporu vykurovania. V lete, keď je účinnosť najvyššia sa prebytočné teplo z prípravy TÚV môže využiť na ohrev vody v bazénoch. Ďalšou nepochybnou výhodou je pokračovanie vývoja a výskumu nových trendov a zariadení 

Čo ovplyvňuje ročný energetický zisk

Množstvo využitého slnečného žiarenia charakterizuje parameter, ktorý sa nazýva ročný energetický zisk. Tento je závislý napríklad od účelu a spôsobu využívania získaného tepla, geografickej polohy, orientácie kolektora a mikroklimatických podmienok. Maximálne množstvo slnečného žiarenia príjme absorbér kolektora v kolmom smere k slnku, pričom uhol dopadu žiarenia je závislý na dennej a ročnej dobe. V podmienkach Slovenska sú najlepšie zisky dosahované pri orientácii slnečných kolektorov na juh (juhozápad) s uhlom sklonu pre celoročnú prevádzku cca 45°, kedy je zaistený optimálny pomer medzi maximálnym využitím žiarenia v zimných mesiacoch, keď je slnko nízko a zníženým výkonom v letných mesiacoch, keď je slnko vysoko. Najmenšie energetické zisky sú v miestach, kde je slnečné žiarenie dopadajúce na kolektory obmedzované, napríklad v úzkych dolinách v horskom prostredí, na miestach v susedstve tieniacich objektov, ako sú stĺpy, komíny, vysoké stavby a v lokalitách s častou inverziou a hmlistým počasím.
 

Tip pre Vás
Hodnotu globálneho slnečného žiarenia vo Vašej lokalite si môžete vyrátať na stránke http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/.

 

Ako zistiť, či sa inštalácia systému oplatí

  • Na trhu je široká škála solárnych systémov v rôznych cenách a kvalite. Pri rozhodovaní o kúpe a výpočte návratnosti tepelného solárneho systému je nevyhnutné zohľadniť najmä:
  • životnosť solárneho systému, ktorá sa pri materiáloch používaných v súčasnosti zvyčajne pohybuje v rozmedzí 25 – 30 rokov,
  • obstarávacie náklady celého solárneho systému vrátane inštalácie - závisia od konkrétnej situácie (počet a umiestnenie kolektorov, objem zásobníka, dĺžka pripojovacích potrubí a pod.), bežne sa pohybujú od 2000 € do 4000 €, prípadne aj viac,
  • prevádzkové náklady sú minimálne, zahŕňajú spotrebu elektriny na pohon obehového čerpadla s výkonom 25 – 40 W cca 6 €/rok a výmenu teplonosnej kvapaliny raz za 6 – 10 rokov v sume cca 100 €,
  • možnosť využiť dotácie z Programu vyššieho využitia biomasy a slnečnej energie v domácnostiach, výšku úspor nákladov na energiu, ktorá závisí napríklad od ročnej produkcie tepla dosiahnutej využívaním solárneho systému, od cien energie pri doterajšom spôsobe výroby tepla a v neposlednom rade aj od spotreby vody, prípadne tepla konkrétnej domácnosti.