Energię słoneczną można pozyskać i przetworzyć za pomocą dwóch różnych systemów. Pierwszym z nich są kolektory słoneczne, drugim – panele fotowoltaiczne. Rozwiązania te bardzo się od siebie różnią pod względem budowy, funkcjonowania i przeznaczenia, a mimo to często są ze sobą mylone. Jak można je zatem od siebie odróżnić? Które rozwiązanie jest najlepsze? Na te oraz wiele innych pytań odpowiemy w dzisiejszym artykule. Wyjaśnimy Wam, jak działają kolektory solarne oraz czy opłaca się w nie inwestować.
Spis treści
Kolektory słoneczne a panele słoneczne – przeznaczenie
Kolektory słoneczne różnią się od paneli fotowoltaicznych rodzajem uzyskiwanej energii. Moduły zmieniają energię pochodzącą z promieniowania słonecznego na energię elektryczną, którą można zasilić urządzenia elektryczne i elektroniczne. Zastosowanie tego typu technologii jest bardzo zróżnicowane. Wyprodukowany prąd może zasilać sprzęty domowe (pralki, lodówki), przemysłowe (urządzenia produkcyjne, sprzęt rolniczy) i całe systemy (oświetlenie, klimatyzacja). Panele słoneczne można zamontować na dachu lub gruncie. Coraz częściej pojawiają się również wiaty fotowoltaiczne umożliwiające ładowanie samochodów elektrycznych.
Z kolei kolektory słoneczne mają za zadanie przetwarzać energię pochodzącą z promieniowania słonecznego na energię cieplną. Ich zastosowanie jest zdecydowanie bardziej ograniczone. Za sprawą wygenerowanego ciepła mogą podgrzewać wodę użytkową. Jest to ich główne, jednak nie jedyne zadanie. Zastosowanie znajdują nie tylko w domach, grzejąc wodę na prysznic, ale także na zewnątrz, np. grzejąc wodę w basenie. Kolektory solarne mogą służyć również jako systemy wspomagające pracę centralnego ogrzewania.
Jak działają kolektory solarne?
Aby odróżnić panele słoneczne od kolektorów słonecznych, należy zwrócić szczególną uwagę na zasady ich działania. Różnice te wynikają bezpośrednio z ich budowy. Kolektory solarne wychwytują promieniowanie słoneczne za pomocą powierzchni tzw. absorbera, po czym przetwarzają ją na ciepło. Absorber stanowi nośnik ciepła, więc jego powierzchnia nagrzewa się, a wygenerowane ciepło zostaje przekazane do zbiornika akumulacyjnego. W zbiorniku tym znajduje się woda użytkowa, która zostaje w ten sposób nagrzana. Zgodnie z zasadami fizyki, ciepło zostaje przekazane z jednego materiału do drugiego. Gdy wymiana zostanie dokonana, nośnik powraca do kolektora.
Kolektory słoneczne mogą mieć różne nośniki ciepła. Wyróżnia się ich trzy główne rodzaje:
- płaskie,
- próżniowe,
- próżniowo-rurowe.
Kolektory solarne płaskie posiadają przeźroczyste poszycie. Składają się z absorbera, wymiennika ciepła oraz izolacji. Mogą być gazowe, cieczowe lub dwufazowe. Modele próżniowe nie różnią się zbytnio od ich płaskich odpowiedników. Jedyną różnicą jest to, że w ich wnętrzu znajduje się próżnia, dzięki której redukują się straty ciepła wynikające z przewodnictwa. Natomiast kolektory słoneczne próżniowo-rurowe posiadają szklane rurki, które pełnią rolę absorbera. Są one zamknięte próżniowo i ułożone w równych rzędach. Pośród wszystkich rodzajów, modele próżniowo-rurowe są najmniej wytrzymałe na działanie warunków atmosferycznych.
Jak działają panele fotowoltaiczne?
Panele fotowoltaiczne wykorzystują tzw. efekt fotowoltaiczny. Zjawisko to polega na wytrąceniu się elektronów z ich pozycji i przechodzą na wyższy poziom elektryczny pod wpływem promieniowania słonecznego. Wskutek tego w ogniwach dochodzi do wytworzenia się siły elektromotorycznej. Panele fotowoltaiczne są wykonane z płytki krzemowej będącej półprzewodnikiem. Wytworzona energia zostaje przekształcona na prąd zmienny w falowniku. Na rynku można znaleźć modele montowane na specjalnych konstrukcjach, dzięki czemu można je umieścić na dachu lub gruncie. Wszechstronność konstrukcyjna sprawia, że instalacja może powstać praktycznie na każdej powierzchni.
Istnieją trzy rodzaje paneli fotowoltaicznych:
- monokrystaliczne – występują w kolorze niebieskim lub czarnym. Są zbudowane z jednego kryształu krzemu, co sprawia, że są bardzo wytrzymałe i wydajne. Ich montaż jest opłacalny szczególnie w przypadku niewielkich powierzchni. Zajmują niewiele miejsca, a przy tym skutecznie wytwarzają energię elektryczną,
- polikrystaliczne – są w kolorze niebieskim i posiadają mniej uporządkowaną strukturę. W związku z tym są prostsze w produkcji, a co za tym idzie mają niższą cenę. Jednocześnie jednak ich wydajność i wytrzymałość jest na niższym poziomie, choć najnowsze modele w niczym nie ustępują panelom monokrystalicznym,
- cienkowarstwowe – rzadko spotykane, zazwyczaj są w kolorze ciemnobrązowym lub czarnym. Wykonane są z cienkiej, niekrystalicznej warstwy. Wymagają dużej powierzchni montażu. Modele cienkowarstwowe są odporne na wysokie temperatury, a przy tym najlepiej pracują podczas dni o średnim nasłonecznieniu.
Kolektory słoneczne a fotowoltaika
Zastanawiając się nad tym, czy bardziej opłacalne są kolektory solarne czy panele fotowoltaiczne, należy przyjrzeć się kosztom ich zakupu. Montaż obu instalacji stanowi inwestycję długoterminową, która przynosi korzyści w dłuższej perspektywie. Całkowita cena zależy jednak przede wszystkim od wielkości instalacji. Przykładowo duże farmy słoneczne, które składają się z kilkuset modułów, zwrócą się dopiero po kilkunastu latach. Analogicznie sytuacja wygląda w przypadku kolektorów solarnych. W tym przypadku jednak różnica w cenie zależy głównie od rodzaju urządzenia. Na przykład modele płaskie są tańsze od próżniowych.
Co jednak bardziej się opłaca: kolektory słoneczne czy fotowoltaika? Porównując koszty, kolektory solarne są tańsze od paneli fotowoltaicznych. Wiąże się to z faktem, że przetwarzają one energię promieniowania słonecznego tylko w celu ogrzewania wody użytkowej. Natomiast panele fotowoltaiczne są zaprojektowane w taki sposób, aby umożliwić różnorodne wykorzystanie wygenerowanej energii. Wraz z rozwojem technologii produkcyjnej, a także popularyzacją OZE, ceny fotowoltaiki z roku na rok spadają. Możliwe, że w niedalekiej przyszłości będą kosztować tyle co kolektory słoneczne.
Warto mieć na uwadze, że sam zakup i montaż to nie jedyne koszty, jakie towarzyszą inwestycji, należy również uwzględnić koszty eksploatacji. W przypadku paneli fotowoltaicznych cena początkowa jest wyższa, jednak jest jednorazowa. Wszystkie późniejsze koszty związane z utrzymaniem instalacji są niewielkie, a często w ogóle nie występują. Standardowo panele mogą sprawnie działać przez nawet 25 lat, a okres zwrotu inwestycji wynosi średnio od 5 do 7 lat. Kolektory słoneczne wymagają systematycznego przeglądu i konserwacji. Choć na samym początku płacimy mniej, z czasem dochodzą dodatkowe koszty, np. związane z wymianą akumulatorów.
Jeśli produkujemy energię za pomocą paneli fotowoltaicznych, możemy oddać do sieci powstałe nadwyżki. Takiej możliwości nie mają jednak kolektory słoneczne. Sieć ciepłownicza nawet nie bierze pod uwagę możliwości odkupienia od użytkowników energii cieplnej. Natomiast Ustawa o prawie energetycznym gwarantuje właścicielom fotowoltaiki szansę sprzedaży niezużytego prądu, po czym odebrania go z zakładu energetycznego. Przepisy wskazują, że cena odkupu energii wynosi 80% średniej ceny giełdowej dla klientów indywidualnych i 70% dla klientów biznesowych. Panele słoneczne są zatem opłacalne zarówno dla gospodarstw domowych, jak i firm. Fotowoltaika dla gospodarstw rolnych również stanowi świetne źródło oszczędności. Pozwala zagospodarować wolną przestrzeń i czerpać zieloną energię prosto ze Słońca. Wszechstronność systemu pozwala zasilać wszelkiego rodzaju urządzenia wykorzystywane do uprawy roślin i hodowli zwierząt, a także ładować pojazdy elektryczne. Gospodarstwo z panelami fotowoltaicznymi jest nie tylko nowoczesne, ale także ekologiczne, dzięki czemu może budować solidna markę przyjazną środowisku.
