Slnečnú energiu je možné využiť pre ohrev kvapaliny, alebo výrobu el. energie.

Energia slnka dopadajúca na vodorovnú plochu je 900 – 1200 kWh/m2 ročne. Zmysluplne využiť dokážeme v teplovodných systémoch 50-80% tejto energie. V najbežnejšom systéme s plochou kolektorov 6m2 je teoretický ročný energetický zisk 3300 kWh. Vyjadrené v peniazoch to činí 150 € až 430 €.

Celkový vypočítaný využiteľný potenciál slnečnej energie na Slovensku je 5200 GWh/rok, z toho sa reálne využíva len 0,1%.

Technicke informácie:

Princíp fungovania

Teplovodný kolektor je zariadenie na zachytávanie slnečnej energie a jeho premenu na teplo pre ďalšie využitie. Slnečný lúč prechádza sklom kolektora s nízkym optickým odporom a zachytáva sa v absorbéri – kovovej časti ktorej súčasťou je výmenník z medeného potrubia naplnený teplonosným médiom. Ohriate médium je potrubím odvádzané do sekundárneho výmenníka, kde je ďalej odovzdávané, je to spravidla bojler, alebo doskový výmenník. Súčasťou systému je elektronický regulátor, ktorý porovnáva teplotu na vstupe a výstupe zo zariadenia a zapína čerpadlo.

Návrh a dimenzovanie

V Slovenských podmienkach dopadá na 1m2 plochy v období máj – september v priemere 890 W/m2. Pri priemernej účinnosti kolektora 55% je využiteľná energia zachytená plochou 1 m2 kolektora 450W.

- ohrev TÚV

Ako príklad uveďme štvorčlennú domácnosť, ktorej spotreba teplej úžitkovej vody je 200 litrov. Ne jej ohriatie o 40°C je potrebných 9,3 kWh. Pri priemernom letnom energetickom zisku 3,9 kWh/m2 za deň a strednej účinnosti kolektora 55% je požadovaná účinná plocha absorbéra 4,5 m2 (v praxi to znamená 2 – 3 kolektory). V zimnom období je priemerný energetický zisk 2,8 kWh/m2deň. Z bezpečnostných dôvodov je nutné dimenzovať systém pre prevádzku v letnom období s dostatočnou rezervou, aby nedochádzalo k jeho prehrievaniu, v inom prípade je nutné zabezpečiť odber dostatočného množstva energie pre bezpečnú prevádzku, napr. akumuláciou tepla a dochladením.

- podpora vykurovania

Vykurovanie budov prostredníctvom slnečných kolektorov v našich klimatických podmienkach je možné len formou podpory stáleho zdroja, najčastejšie v spojení s nízkoteplotnými vykurovacími systémami – stenové kúrenie, podlahové vykurovanie. Využíva sa tiež akumulácia prebytočného tepla z ohrevu TÚV. Pre podporu vykurovania slnečnými kolektormi je nutné vypracovať podrobný projekt pre dosiahnutie požadovaného energetického efektu.

Umiestnenie a upevnenie

Orientáciu kolektora udáva azimutový uhol, ideálny je 0° - priamo na juh, prípustná je odchýlka -10 až +20°.
Najvyššie účinnosti sa dosahujú pri sklone kolektora 30 – 45° pri celoročnej prevádzke.
Montáž kolektorov nevyžaduje výraznejší zásah do strešnej krytiny. Ideálny prípad je montáž na šikmú strechu s vyhovujúcim sklonom bez nutnosti korekcie orientácie. Nosná konštrukcia je uchytená do krovu, vychádza spod krytiny bez nutnosti vŕtania otvorov. Na prechod potrubia sa použije vetracia škridla. Na plochú strechu, resp. strechu s malým sklonom je nutné použiť podpornú konštrukciu pre požadovaný sklon a orientáciu.

Životnosť a návratnosť

Životnosť

Renomovaní svetoví výrobcovia udávajú životnosť trubicových vákuových kolektorov 10 – 15 rokov, plochých atmosférických kolektorov 20 – 25 rokov a plochých vákuovaných a plynových kolektorov 25 – 30 rokov. S pribúdajúcim vekom sa účinnosť zariadenia mierne znižuje, čo je zapríčinené zmenou optických vlastností absorbéra v kolektore. Teplonosnú kvapalinu v kolektorovom systéme je po uplynutí doby životnosti nutné vymeniť (5 – 7 rokov podľa typu).

Ekonomická návratnosť

Najväčším prínosom využitia slnečnej energie je zníženie zaťaženia životného prostredia. Takto získané teplo je najčistejšia forma energie, preto je jej využívanie predovšetkým zodpovedným rozhodnutím.
V klimatických podmienkach Slovenska je možné správne navrhnutým a dobre fungujúcim systémom pokryť 60 – 80% energie na prípravu TÚV a 20 – 40% tepla na kúrenie.
Aj keď mnohých potenciálnych využívateľov slnečnej energie odrádzajú vyššie vstupné investičné náklady, dlhodobé skúsenosti zo zahraničia dokazujú výrazne stúpajúci trend počtu aplikácií, predovšetkým v spojení s nízkoteplotnými systémami vykurovania.
Na Slovensku v súčasnosti nie je možné získať nenávratnú finančnú podporu pre inštaláciu solárneho zariadenia pre domácnosti.

Vstupná investícia a cena energie na ohrev TÚV pre 4 člennú domácnosť

Návratnosť v rokoch

Plynový zásobníkový ohrievač Elektrický bojler - nízka tarifa (nočný prúd) Elektrický bojler - vysoká tarifa

Návratnosť investície solárneho systému v rokoch: 9-13 7-11 5-9
Pozn.: Cena energie z roku 2009. V cene nie je zahrnutý nájom meradla. Účinnosť zariadení 90%, ohrev priemerne 200 l denne o 40ºC. Predpokladaný medziročný nárast cien energií - 3%. Všetky ceny sú s 19% DPH.