Dzięki kolektorom słonecznym można uzyskać energię elektryczną ze światła słonecznego. Kiedy to rozwiązanie jest opłacalne?

Kolektory słoneczne to najczęściej stosowane w domach jednorodzinnych urządzenia korzystające z odnawialnych źródeł energii. Służą do proekologicznego przetwarzania energii słonecznej na ciepło, które może być wykorzystane do podgrzewania ciepłej wody użytkowej lub wspomagania konwencjonalnego ogrzewania. Dzięki temu stanowią częściową alternatywę dla pomp ciepła i pozwolą zmniejszyć koszty eksploatacyjne, a to sprawia, że coraz częściej stają się elementem wyposażenia domów jednorodzinnych.

Panele zazwyczaj są umieszczane na dachu budynku (zazwyczaj od 1 do 4 paneli), w znaczący sposób wpływają na wydajność całego systemu podgrzewania, a ich właściwe zwymiarowanie jest kluczowe do opłacalności inwestycji. Ich trwałość powinna pozwolić na ponad 25 lat użytkowania.

Jak działa kolektor?

Zasada funkcjonowania kolektorów słonecznych jest prosta. Absorber zamontowany w kolektorze pochłania padające na niego promienie słoneczne i przetwarza je na energię cieplną nośnika. Podgrzany czynnik grzewczy przepływa przez panele słoneczne. Najczęściej jest nim woda (można ją stosować od wiosny do późnej jesieni) lub powietrze. Zimą jako czynnik grzewczy może być stosowany jedynie płyn niezamarzający, by nie narażać instalacji na uszkodzenia.

Czynnik grzewczy funkcjonuje w układzie zamkniętym. Po podgrzaniu przepływa do zasobnika, gdzie spotyka się z wodą użytkową i oddaje jej swoje ciepło. Następnie schłodzony czynnik grzewczy znów przepływa przez absorber, w którym kolejny raz jest podgrzewany przez promienie słoneczne.

Wydajność, a więc i opłacalność całego systemu solarnego jest uzależniona od rodzaju absorbera. W naszym kraju stosuje się solary słoneczne wyposażone w kilka rodzajów absorbera:

• Zwykły – charakteryzuje się czarnym zabarwieniem. Absorber tego typu może pochłaniać jedynie do 80% promieni słonecznych i jest mało skuteczny.

• Selektywny – ten rodzaj absorbera jest zdecydowanie lepszy jakościowo i gwarantuje znacznie wyższą wydajność solarów słonecznych. Jego skuteczność wyłapywania promieni słonecznych sięga 95%.

Rodzaje kolektorów słonecznych

Na rynku jest kilka różnych typów kolektorów słonecznych. Między sobą różnią się przede wszystkim budową, wydajnością, sposobem montażu i ceną. W naszym kraju najczęściej stosowane są:

Kolektory płaskie – stanowią zdecydowaną większość, bo aż 70% montowanych urządzeń. Ich budowa jest dość prosta, a cena przystępna. W zależności od czynnika grzewczego rozróżniamy ich rodzaje: cieczowe, gazowe i dwufazowe. Płaskie panele słoneczne doskonale sobie radzą przy dużym nasłonecznieniu, jednak gdy promieniowanie słoneczne jest znikome, skuteczność  pozyskiwania energii jest dość niska. Największa ich wadą jest duża utrata ciepła przy niskich temperaturach, są więc najbardziej wydajne w porze letniej.

Kolektory płaskie próżniowe – istota ich funkcjonowania jest taka sama jak w przypadku paneli płaskich. Jednak w przypadku kolektora próżniowego absorber jest dodatkowo otoczony przez próżnię, co sprawia, że wydajność tego urządzenia jest niezależna od temperatury na zewnątrz. Ten rodzaj kolektorów podgrzewa wodę użytkową praktycznie przez cały rok (przy bezchmurnym okresie zimowym). Ciepło pochłonięte przez absorbera jest prawie bezstratnie wykorzystywane do podgrzewania wody. Przyczynia się to do większej wydajności panela, który jest w stanie ogrzać większą ilość wody użytkowej.

Kolektory próżniowe z rurką cieplną – ten rodzaj solarów dachowych jest wyposażony w rurkę wypełnioną cieczą pośredniczącą, która znajduje się w dolnej części rurki. Dzięki temu panele słoneczne dobrze funkcjonują podczas niskich temperatur, a także przy małym stopniu nasłonecznienia. Niestety minusem tego typu kolektorów jest wysoka cena, co sprawia, że mimo doskonałych opinii wciąż są rzadko montowane w Polsce.

Wyróżniamy jeszcze rzadko stosowane: kolektory skupiające (prawie zawsze czynnikiem grzewczym jest ciecz) i kolektory specjalne (przykładem może być izolacja transparentna i okna termiczne).

Montaż kolektorów słonecznych

Sposób montażu kolektorów jest bardzo istotny, ponieważ wpływa na wydajność całego systemu podgrzewania wody użytkowej. Na rynku można znaleźć panele słoneczne, które można zamontować na dachu, wmontować w połać dachową, bądź zainstalować jako urządzenie wolnostojące. Możliwości jest bardzo dużo, jednak podstawowa zasada mówi, że kolektory powinno się umieszczać w miejscu o najwyższym poziomie nasłonecznienia. Największe zyski zapewni montaż kolektorów na południowej połaci dachu. W celu zapewnienia jak największej wydajności urządzenia nie jest wskazany montaż w miejscach zacienionych np. przez drzewa czy sąsiadujący budynek.

Najpopularniejszy jest montaż kolektorów na dachach budynków. Jednak znacznie korzystniejszym rozwiązaniem z punktu widzenia wydajności jest wbudowanie paneli w pokrycie dachu. Taki sposób montażu pozwoli zminimalizować straty ciepła, jednak w dach można wmontować jedynie kolektory płaskie. Dodatkowo, jeśli takie rozwiązanie nie zostało zaplanowane na etapie budowy, ingerencja w istniejący już dach może wygenerować duże koszty.

Rozwiązaniem godnym uwagi jest montaż paneli na balkonach lub przy gruncie jako paneli wolnostojących. Taki sposób montażu pozwala na spore możliwości regulacji kąta nachylenia paneli, dzięki czemu można je zoptymalizować pod kątem kierunku padania promieni słonecznych. Będą one również pochłaniały promienie odbite od ziemi i budynku, co może się przełożyć na większą wydajność. Minusem tego rozwiązania jest konieczność dobrego zaizolowania rur z czynnikiem grzewczym.

Możliwość dofinansowania

Warto zainteresować się zamontowaniem kolektorów słonecznych, bowiem od kilku lat można liczyć na dopłaty unijne na ich montaż z Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w wysokości do 40% wartości inwestycji. Na dofinansowanie mogą liczyć osoby prywatne posiadające zdolność prawną do dysponowania nieruchomością i może ono objąć zakup kolektorów, montaż, zakup dodatkowego osprzętu i pokrycie podatku VAT. Jednak dofinansowanie z NFOŚiGW może wyłącznie pokryć część kredytu zaciągniętego na kolektory (oprocentowanego w skali 1%).

Czy to się opłaca?

Panele słoneczne to ekologiczne rozwiązanie, cieszące się pozytywnymi opiniami. Dzięki dużym dopłatom montaż paneli jest coraz bardziej popularny. Spore zainteresowanie tymi energooszczędnymi urządzeniami i możliwość otrzymania dofinansowania na ich zakup oraz montaż spowodowały, że pojawiło się na rynku wiele produktów tego typu.

Mimo wszystko koszty instalacji są nadal wysokie i zanim zachęceni wieloma zaletami takiej inwestycji zdecydujemy się na jej montaż, warto upewnić czy będzie to opłacalne.

Standardowe kolektory słoneczne pozwolą pokryć około 60% rocznego zapotrzebowania na ciepłą wodę użytkową. W przypadku uzyskania dotacji z NFOŚiGW koszt instalacji może się zwrócić po 5–8 latach, a po tym czasie będziemy się cieszyć dużymi oszczędnościami. Natomiast jeśli kupimy kolektory ze środków własnych, to opłacalność inwestycji znacznie się zmniejsza, bowiem część wygenerowanych oszczędności będą pochłaniały koszty przeglądów okresowych (150–300 zł rocznie). Warto mieć na uwadze, że inwestycja w kolektory słoneczne jest opłacalna jedynie wówczas, gdy instalacja zostanie dobrze zwymiarowana do potrzeb i specyfiki budynku. Nie ma co liczyć na szybki zwrot inwestycji, jeśli zużycie ciepłej wody jest niskie lub woda użytkowa jest ogrzewana tanim paliwem, a także jeśli powierzchnia paneli słonecznych jest zbyt mała w stosunku do zapotrzebowania.

Rozważając montaż kolektorów z pewnością warto przyjrzeć się i porównać oferty przynajmniej kilku firm, zasięgnąć informacji o wysokości możliwego dofinansowania i określić swoje zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową. Dzięki temu można się pokusić o wykonanie indywidualnej kalkulacji, aby określić, czy w przypadku naszego domu taka inwestycja będzie opłacalna.