Využitie slnečnej energie na vykurovanie a ohrev vody

Energia zo slnka je zadarmo a dostupná pre každého, preto je jej využitie mimoriadne výhodné. Aj keď si efektívne využitie slnečnej energie vyžaduje špecifické technické zariadenia, ktoré predstavujú počiatočnú investíciu, jej ekologický prínos je nespochybniteľný. Solárna energia neprodukuje emisie, nepoškodzuje životné prostredie a je prakticky nevyčerpateľným zdrojom.

Ako funguje solárna energia v domácnosti

Solárna energia môže byť v rodinnom dome aktívne využitá dvoma hlavnými spôsobmi:

• Výroba elektrickej energie: Prostredníctvom fotovoltických elektrární (FVE), ktoré využívajú fotovoltické panely na premenu slnečného žiarenia na elektrickú energiu.
• Ohrev vody: Pomocou termických solárnych panelov (kolektorov), kde slnečná energia priamo ohrieva vodu.

Pre maximálne zisky je ideálne, ak sú solárne panely orientované na juh, čo je v našich klimatických podmienkach najvýhodnejšie. Optimálny sklon sa pohybuje medzi 30 až 60°. Dôležité je tiež zabezpečiť, aby panely neboli počas dňa zatienené prekážkami ako sú komíny, stromy alebo okolité budovy.

Fotovoltika vs. Solárne kolektory: Ktorá technológia je pre vás?

Voľba medzi fotovoltickými panelmi a solárnymi kolektormi závisí od vášho hlavného zdroja tepla a celkovej koncepcie vykurovania.

Solárne kolektory pre ohrev vody

Termické solárne kolektory sa primárne využívajú na prípravu ohriatej pitnej vody (OPV), prípadne na podporu vykurovania. Keďže v období s nižším slnečným žiarením je potrebné vodu dohrievať iným spôsobom, solárne kolektory sa výborne dopĺňajú s:

• Plynovými kotlami
• Elektrickými kotlami
• Tepelnými čerpadlami v teplovodných vykurovacích sústavách

V praxi sa solárny ohrev najčastejšie používa na prípravu OPV, pričom ekonomicky optimálne je zabezpečiť kolektormi ročne približne 60 až 70 % teplej vody. Solárna podpora vykurovania môže efektívne pokryť približne 15 až 30 % ročnej potreby energie v dobre zateplenom dome s nízkoteplotným vykurovacím systémom (napr. podlahové vykurovanie).

Fotovoltické elektrárne (FVE)

Fotovoltické elektrárne (FVE) sú vhodnou voľbou v kombinácii so zdrojmi tepla, ktoré využívajú elektrickú energiu, ako sú napríklad:

• Tepelné čerpadlá
• Elektrické sálavé systémy

Základom FVE sú fotovoltické panely, ktoré priamo premieňajú slnečné žiarenie na elektrickú energiu. Parametre tejto elektrickej energie sa následne pomocou meniča upravia tak, aby bolo možné napájať spotrebiče v domácnosti. V súčasnosti sa na Slovensku najčastejšie používajú systémy napojené na verejnú elektrickú sieť (on-grid) s využitím tzv. virtuálnej batérie alebo hybridné systémy.

• On-grid systémy: Domácnosť je pripojená na verejnú sieť aj na FVE. Spotrebiče odoberajú energiu z FVE a v prípade nedostatočného výkonu aj z verejnej siete. Prebytky energie z fotovoltických panelov sú dodávané do verejnej siete alebo do "virtuálnej batérie".
• Hybridné systémy: Okrem pripojenia na sieť obsahujú aj vlastný akumulátor. V čase nízkeho slnečného žiarenia alebo nulového výkonu panelov spotrebiče využívajú uskladnenú energiu.

Fotovoltické panely môžu byť umiestnené priamo na streche alebo fasáde budovy, prípadne na konštrukcii pevne spojenej s nehnuteľnosťou. Ideálna orientácia je na juh, pričom panely orientované na východ alebo západ majú len mierne nižší výkon (približne o 14 %). Panely orientované na sever nie sú zvyčajne efektívne.

Financovanie a návratnosť investície

Na inštaláciu zariadení využívajúcich obnoviteľné zdroje energie (OZE), ako sú solárne kolektory alebo fotovoltické panely, je možné požiadať o dotáciu v rámci projektu SIEA Zelená domácnostiam II. Žiadosti sa podávajú do tzv. zásobníka žiadostí.

Obstarávacie náklady a návratnosť

Obstarávacie náklady aj návratnosť oboch systémov sú v zásade podobné, no konkrétna výška investície závisí od viacerých faktorov:

• Výkon FVE
• Počet a typ solárnych kolektorov
• Objem zásobníka
• Dĺžka potrubí

Významne ovplyvňuje konečnú sumu aj výška dotácie:

• Na slnečné kolektory môže byť dotácia až do 1 750 €.
• Pri fotovoltike môže dotácia dosiahnuť až 1 450 € (výška závisí od veľkosti systému/výkonu).

Návratnosť investície:

• Pri FVE sa pohybuje okolo osem až deväť rokov.
• Pri systémoch na prípravu OPV je to približne päť až sedem rokov.

Konkrétny čas návratnosti závisí od:

• Spotreby: Čím vyššia spotreba, tým kratšia návratnosť.
• Spôsobu ohrevu teplej vody: Najkratšia návratnosť je pri porovnaní s elektrickým ohrevom.

Je dôležité poznamenať, že po splatení investície môžete získať elektrickú energiu alebo teplú vodu takmer zadarmo po dobu ďalších 20 až 30 rokov, keďže životnosť týchto systémov je dlhá a prevádzkové náklady minimálne.

Príklady solárnych systémov

Beztlaková solárna zostava Vaillant auroSTEP plus

Táto zostava je určená na solárnu prípravu teplej vody, pričom dokáže zabezpečiť až 70 % ročnej potreby domácnosti. Je to populárny systém vďaka jednoduchej montáži, vysokej efektivite, kompaktnosti a minimálnym nárokom na údržbu. Zostava sa skladá z 250 l alebo 350 l bivalentného zásobníka, solárneho modulu a dvoch alebo troch plochých solárnych kolektorov typu drain-back (bez rizika prehriatia). Je ideálnym doplnkovým zdrojom energie k plynovému i elektrickému kotlu.

Solárna stanica Buderus Logasol KS

V systéme sa stará o optimálnu súhru s kolektormi. Je hnacou silou v solárnom okruhu, vybavená účinným čerpadlom, ktoré čerpá slnkom zohriatu solárnu kvapalinu k zásobníku.

Solárne systémy s integrovaným zásobníkom

Na trhu sú dostupné kondenzačné kotly s integrovaným solárnym zásobníkom, ktoré sa dajú kúpiť aj v zostave so solárnymi kolektormi. Alternatívou sú samostatné solárne zostavy skladajúce sa z kolektorov a zásobníka teplej vody, ktoré sa dajú pripojiť aj k existujúcemu kotlu. V takomto prípade je však nevyhnutná konzultácia s odborníkom.

Technické aspekty a komponenty

Solárny systém pre rodinný dom

Solárny systém pre rodinný dom sa skladá zo solárnych kolektorov, zásobníka a siete potrubí s obehovým čerpadlom a príslušenstvom. Systém je uzatvorený a naplnený špeciálnou solárnou kvapalinou.

Ako funguje solárne vykurovanie

Solárna kvapalina v kolektoroch sa zahrieva slnečným žiarením. Snímač teploty detekuje teplotu kvapaliny a odosiela ju do solárneho regulátora. Ak teplota dosiahne požadovanú hodnotu, regulátor spustí obehové čerpadlo. Zohriata kvapalina prúdi do výmenníka tepla vo vodnom zásobníku, kde ohrieva vodu. Táto predhriata voda sa následne vedie do kotla, čím sa znižuje spotreba primárneho paliva (napr. plynu).

Výpočet potreby solárnych kolektorov a objemu zásobníka

Pre podporu vykurovania sa odporúčajú solárne kolektory s vákuovými trubicami, ktoré majú nižšie tepelné straty oproti plochým kolektorom. Na každý 1 m² plochy solárneho kolektora sa odporúča minimálne 60 - 80 litrov, ideálne 100 litrov kapacity na uskladnenie vody.

Využitie solárneho systému v lete

V letných mesiacoch, keď je produkcia tepla vyššia ako potreba, sa odporúča solárny systém využiť na ohrev bazéna. Ak táto možnosť nie je k dispozícii, kolektory by sa mali mimo vykurovacej sezóny zakryť.

Výhody a nevýhody využívania slnečnej energie

Výhody

• Ekologickosť: Pri prevádzke nevznikajú žiadne emisie.
• Úspora nákladov: Možnosť ušetriť desiatky percent nákladov na ohrev vody a vykurovanie.
• Neobmedzený zdroj: Slnečná energia je zadarmo a nevyčerpateľná.
• Dlhá životnosť: Systémy majú dlhú životnosť a nízke prevádzkové náklady.
• Zvýšenie hodnoty nehnuteľnosti.
• Nezávislosť od konvenčných zdrojov energie.

Nevýhody

• Počiatočná investícia: Vyššie obstarávacie náklady na technické zariadenia.
• Časový nesúlad medzi výrobou a spotrebou: Najvyššia spotreba elektriny je často v čase, keď je slnečného žiarenia najmenej.
• Závislosť od počasia: Efektivita je ovplyvnená slnečnou aktivitou a oblačnosťou.
• Potreba priestoru: Solárne panely vyžadujú dostatočnú plochu, najmä pri vyšších energetických nárokoch.

Legislatíva a podpora

Na Slovensku existujú rôzne legislatívne rámce a programy na podporu využívania obnoviteľných zdrojov energie. Projekt Zelená domácnostiam je jedným z hlavných nástrojov na podporu inštalácie solárnych systémov a fotovoltických elektrární.

V súvislosti s pripojením FVE k distribučnej sieti je dôležité sledovať aktuálne legislatívne požiadavky a podmienky distribútorov elektriny, ktoré sa môžu týkať napríklad povolenia pripojenia alebo využívania virtuálnych batérií.

Budúcnosť solárnej energie

Solárna energia bude v rodinných domoch a v celkovom energetickom mixe zohrávať čoraz významnejšiu úlohu. S klesajúcimi cenami technológií a rastúcimi cenami konvenčných energií sa skracuje návratnosť investícií, pričom štátne dotácie a pokrok v oblasti akumulácie energie (napr. batériové úložiská) ďalej zvyšujú jej atraktivitu. Solárne systémy predstavujú ekologické a ekonomicky efektívne riešenie pre domácnosti aj firmy, ktoré prispieva k ochrane životného prostredia a energetickej nezávislosti.

tags: #vykurovanie #a #ohrev #vody #vyuzivanim #slnecnej