Klimatická kríza a snaha o znižovanie závislosti od fosílnych palív vedú k čoraz väčšiemu záujmu o obnoviteľné zdroje energie. Slnečná energia sa javí ako jedna z najdostupnejších a najvyužiteľnejších alternatív pre domácnosti. Využitie slnečnej energie v domácnostiach sa realizuje prostredníctvom solárnych systémov, ktoré sa delia na solárne kolektory a fotovoltické panely. Hoci oba systémy využívajú slnečné žiarenie, ich princíp fungovania a účel sú odlišné. Tento článok sa zameriava na princíp fungovania slnečných kolektorov, ich konštrukciu, využitie a porovnanie s fotovoltickými panelmi.
Čo sú slnečné kolektory?
Solárne kolektory, často nazývané aj solárne panely, sú zariadenia určené na získavanie tepelnej energie zo slnka. Ich hlavnou úlohou je zachytávať slnečné žiarenie a premieňať ho na teplo, ktoré sa následne využíva na ohrev vody. Vďaka tejto vlastnosti sa solárne kolektory využívajú predovšetkým na ohrev teplej úžitkovej vody (TÚV) a v menšej miere aj na podporu vykurovania alebo ohrev vody v bazénoch.
Princíp fungovania slnečných kolektorov
Princíp fungovania slnečných kolektorov je relatívne jednoduchý. Slnečné lúče dopadajú na absorbér, ktorý je kľúčovou súčasťou kolektora. Absorbér je povrch pokrytý špeciálnym povlakom, ktorý maximalizuje schopnosť pohlcovať teplo. Najčastejšie sa na jeho výrobu používa meď alebo hliník.
- Absorpcia slnečného žiarenia: Absorbér pohlcuje slnečné žiarenie a premieňa ho na teplo.
- Prenos tepla: Teplo sa prenáša na teplonosnú kvapalinu, ktorá prúdi cez rúrky umiestnené pod absorbérom. Teplonosná kvapalina je zvyčajne zmes vody a nemrznúcej kvapaliny (glykol), aby sa zabránilo zamrznutiu systému v zime.
- Cirkulácia teplonosnej kvapaliny: Zohriata teplonosná kvapalina prúdi do zásobníka teplej vody (TÚV), kde odovzdáva teplo vode určenej na spotrebu.
- Výmenník tepla: Keďže teplonosná kvapalina obsahuje nemrznúcu zmes, nemôže priamo prúdiť do zásobníka s úžitkovou vodou. Preto sa používa výmenník tepla, ktorý zabezpečuje odovzdanie tepla bez zmiešania oboch kvapalín.
- Opakovanie cyklu: Ochladená teplonosná kvapalina sa vracia späť do kolektora, kde sa opäť zohrieva a cyklus sa opakuje.
Konštrukcia solárneho kolektora
Konštrukcia solárneho kolektora sa môže líšiť v závislosti od typu a modelu, ale základné komponenty zostávajú podobné:
- Absorbér: Hlavný prvok, ktorý pohlcuje slnečné teplo. Zvyčajne je vyrobený z medi alebo hliníka s povrchovou úpravou pre maximálnu absorpciu.
- Teplonosné rúrky: Rúrky, v ktorých prúdi teplonosná kvapalina a odvádza teplo z absorbéra.
- Opláštenie: Izolovaný obal, ktorý chráni kolektor pred únikom tepla a zabezpečuje, aby čo najviac tepla zostalo na ohrev TÚV.
- Sklo: Tvrdené sklo, ktoré pokrýva celú konštrukciu a chráni ju pred vonkajšími vplyvmi. Sklo zároveň umožňuje prechod slnečného žiarenia k absorbéru s minimálnymi stratami.
Typy solárnych kolektorov
Existujú rôzne typy solárnych kolektorov, ktoré sa líšia konštrukciou a účinnosťou. Medzi najbežnejšie patria:
Prečítajte si tiež: Investícia do zdravia očí
- Ploché kolektory: Sú najrozšírenejším typom solárnych kolektorov. Ich konštrukcia je jednoduchá a pozostáva z absorbéra umiestneného v izolovanom ráme, prekrytého sklom.
- Trubicové kolektory: Využívajú vákuové trubice, ktoré minimalizujú tepelné straty. Vďaka vákuu medzi vnútornou a vonkajšou stenou trubice dosahujú vyššiu účinnosť ako ploché kolektory, najmä pri nižších teplotách a v zimných mesiacoch.
Inštalácia a umiestnenie solárnych kolektorov
Pre efektívne využitie solárnych kolektorov je dôležité správne umiestnenie a sklon. Ideálne je umiestniť kolektory na južnú stranu strechy, kde budú vystavené maximálnemu slnečnému žiareniu počas celého dňa. Odchýlka od južnej orientácie by nemala presiahnuť 30°, aby sa minimalizovali straty účinnosti.
Sklon kolektorov by mal byť prispôsobený geografickej polohe a ročnému obdobiu. Vo všeobecnosti sa odporúča:
- Leto: Optimálny uhol sklonu je približne 30°.
- Zima: Optimálny uhol sklonu je okolo 60°.
Kompromisom je nastavenie sklonu na približne 40°, čo zabezpečí relatívne efektívne fungovanie počas celého roka.
Využitie solárnych kolektorov v domácnostiach
Solárne kolektory sa v domácnostiach využívajú predovšetkým na:
- Ohrev teplej úžitkovej vody (TÚV): Najčastejšie využitie solárnych kolektorov. Zohriata voda sa používa na sprchovanie, umývanie riadu a iné domáce účely.
- Podporu vykurovania: Solárne kolektory môžu prispievať k vykurovaniu domu, najmä v kombinácii s nízkoteplotnými vykurovacími systémami, ako je podlahové vykurovanie.
- Ohrev vody v bazénoch: Solárne kolektory sú efektívnym spôsobom ohrevu vody v bazénoch, čím predlžujú sezónu kúpania.
Výhody a nevýhody solárnych kolektorov
Výhody:
- Ekologický zdroj energie: Využívajú slnečnú energiu, ktorá je čistým a obnoviteľným zdrojom.
- Zníženie nákladov na ohrev vody: Môžu ušetriť až 70 % nákladov na ohrev TÚV.
- Dlhá životnosť: Majú dlhú životnosť a vyžadujú minimálnu údržbu.
- Zvýšenie hodnoty nehnuteľnosti: Inštalácia solárnych kolektorov môže zvýšiť hodnotu domu.
Nevýhody:
- Závislosť od slnečného žiarenia: Účinnosť systému závisí od intenzity slnečného žiarenia, ktorá sa mení v závislosti od počasia a ročného obdobia.
- Počiatočná investícia: Inštalácia solárnych kolektorov vyžaduje počiatočnú investíciu, ktorá sa však vráti v podobe úspor na energiách.
- Potreba priestoru: Na inštaláciu kolektorov je potrebná dostatočná plocha na streche alebo na pozemku.
Solárne kolektory vs. fotovoltické panely
Častou otázkou je, či si vybrať solárne kolektory alebo fotovoltické panely. Obe technológie využívajú slnečnú energiu, ale na rôzne účely. Solárne kolektory premieňajú slnečné žiarenie na teplo, zatiaľ čo fotovoltické panely premieňajú slnečné žiarenie na elektrickú energiu.
Prečítajte si tiež: UV filter v slnečných okuliaroch
- Solárne kolektory: Vhodné na ohrev vody (TÚV, bazény) a podporu vykurovania.
- Fotovoltické panely: Vhodné na výrobu elektrickej energie pre domácnosť, napájanie spotrebičov, nabíjanie elektromobilov a predaj prebytočnej energie do siete.
V ideálnom prípade sa môžu oba systémy dopĺňať a zabezpečiť tak komplexné využitie slnečnej energie v domácnosti.
Dotácie a podpora
Na podporu využívania obnoviteľných zdrojov energie, vrátane solárnych kolektorov, sú často dostupné rôzne dotácie a finančné príspevky od štátu alebo Európskej únie. Tieto dotácie môžu výrazne znížiť počiatočné náklady na inštaláciu solárnych systémov a skrátiť dobu návratnosti investície.
Prečítajte si tiež: Horizontálne ohrievače vody: Výber