Historia wykorzystywania energii słonecznej przez człowieka

Człowiek od niemal początku swojego istnienia korzysta z dobroci jakie oferuje energia słoneczna. W prehistorii korzystał on z tej energii poprzez wygrzewanie się w ciepłe dni na słońcu, a więc korzystał z niej w sposób bierny. Pierwsze poważniejsze użycie promieni słonecznych zastosowali starożytni Grecy. Stworzyli oni szklaną soczewkę zdolną skupiać promienie słoneczne tak aby rozniecić płomień. Technologię tą zastosowali podczas wojny z Rzymianami. Zbudowali wtedy ogromną soczewkę, która była zdolna z murów miasta podpalić znajdujące się w dość sporej odległości statki rzymskich legionów. Było to pierwsze zastosowanie energii słonecznej jako broni. Energię słoneczną wykorzystywano później w łaźniach rzymskich. Jednakże pierwszy kolektor słoneczny został skonstruowany w Szwajcarii w XVIII wieku i służył on do podgrzewania potraw. Tak naprawdę na wielką skalę z energii słonecznej zaczęto korzystać dopiero pod koniec XX wieku, a pierwsze ogniwo fotowoltaiczne opracowano na początku drugiej połowy XX wieku. Największy rozwój i zapotrzebowanie na tego typu energię nastąpił dopiero w czasach obecnych. To właśnie w przeciągu ostatnich 15 lat wybudowano wiele farm słonecznych, o dość sporych mocach wytwórczych. Do rozwoju także przyczynił się przemysł kosmiczny.

Farmy słoneczne i ich wpływ na środowisko

Farmy słoneczne, wiatrowe i elektrownie wodne produkują energię ze źródeł odnawialnych. Niestety farmy wiatrowe jak i tamy wodne mają dość znaczący wpływ na otaczające je środowisko. W przypadku farm słonecznych jest nieco inaczej, jest to jedno z najbardziej ekologicznych źródeł energii. Panele słoneczne nie generują hałasu (jak robią to wiatraki) i emisji. Do zwiększenia bezpieczeństwa takiej farmy słonecznej w stosunku do np. ptaków, należy pokryć panele słoneczne specjalną warstwą szkła antyrefleksyjnego, aby nie oślepiały one zwierząt przelatujących nad farmą. Zastosowanie tej metody zwiększy także wydajność paneli słonecznych, gdyż będą one wstanie zaabsorbować większą ilość energii. Przed budową takiej instalacji należy sprawdzić czy w pobliżu znajdują się parki krajobrazowe, narodowe, obszary objęte programem Natura 2000, obszary chronione czy też korytarze ekologiczne. Należy też sprawdzić czy w pobliżu nie znajdują się chronione gatunki zwierząt. Dużą zaletą paneli słonecznych jest jakość materiałów, z których jest on zbudowany. Są to materiały, które bardzo łatwo z utylizować takie jak aluminium, krzem czy też szkło. Powoduje to, iż po wyeksploatowaniu panela słonecznego można go poddać recyklingowi. Powyższe zalety czynią energię słoneczną najczystszą.

Zastosowanie energii słonecznej

Energia elektryczna uzyskana z energii słonecznej charakteryzuje się znacznie wyższym kosztem jej uzyskania niż z innych źródeł. Jednak zbiegiem lat nastąpił dość znaczący rozwój technologiczny, a materiały używane do tych celów dość znacząco obniżyły swoją wartość (cena niektórych materiałów spadła nawet 200-krotnie). Spowodowało to wzrost zainteresowania się energią słoneczną. Jednak mimo obniżek kosztów, uzyskanie w ten sposób energii elektrycznej nadal jest kosztowne i rozwiązania te stosuje się tylko tam gdzie jest to niezbędne. Stosowane jest to np. w sztucznych satelitach gdzie zastosowanie innych źródeł energii nie miałoby sensu lub w urządzenia o małych mocach jak kalkulatory czy też zegarki. Za energią słoneczną zdecydowanie przemawia jej ekologiczność, gdyż należy ona do energii otrzymywanej ze źródeł odnawialnych, które nie szkodzą środowisku. W przyszłości ze względu na fakt iż źródła nieodnawialne mogę się wyczerpać energia słoneczna może okazać się kluczowa dla gospodarki światowej. Już teraz na początku XXI wieku w wielu krajach zaczętą stosować energię słoneczną na skalę przemysłową. Powstały wtedy tzw. farmy słoneczne, Przyśpieszyło to jeszcze bardziej rozwój ogniw fotowoltaicznych.

Metody konwersji energii słonecznej

Istnieje wiele metod uzyskiwania energii z promieniowania słonecznego jednak wszystkie charakteryzują się dość dużym kosztem w stosunku do uzyskanej ilości mocy. Jednym ze sposobów może być konwersja fotowoltaiczna. W tej metodzie wykorzystuje się półprzewodnik p-n. Na niego podawany jest promień świetlny o większej energii niż wynosi przerwa energetyczna danego półprzewodnika. Powoduje to przemieszczanie się ładunku między obszarami p-n, powodując tym samym powstanie napięcia. Najbardziej popularną metodą jest konwersja fototermiczna. Jest to zamiana promieniowania słonecznego na energię cieplną. Rozróżniamy dwa typy tej konwersji: aktywa i pasywna. Pierwsza z nich wykorzystuje kolektory słoneczne do podgrzewania wody w domkach jednorodzinnych, druga natomiast stosowana jest np. formie tzw ściany Trombe'a, która służy do ogrzewania budynku. Następnym sposobem jest konwersja fotochemiczna, która jest bardzo rzadko stosowana. Przebiega ona np. u roślin podczas procesu fotosyntezy. Kolejną metodą jest termoliza wody, która polega na rozbijaniu cząsteczek wody pod wpływem bardzo wysokiej temperatury (2500K). Ostatnią metodą są wieże słoneczne, które powodują ruch powietrza, który do pracy potrzebują turbiny wiatrowe.

Jakie wybrać kolektory słoneczne

Ostatnio coraz bardziej popularne staje się ogrzewanie wody bieżącej za pomocą kolektorów słonecznych. Wybór kolektorów sprowadza się do dwóch rodzajów: płaskich oraz próżniowych. Te drugie mimo swojej wysokiej ceny stają się coraz popularniejsze. Ich zaletą jest niewątpliwie łatwy montaż i w razie uszkodzenia nie trzeba wymieniać całego kolektora, a tylko jedną ze szklanych rurek z których on się składa. Wykazują się także większą wydajnością w stosunku do kolektorów płaskich. Spowodowane jest to specyficzną budową, czyli szklaną rurką w środku której znajduje się przestrzeń wypełniona próżnią, co zwiększa ilość energii elektrycznej uzyskanej z energii słonecznej. W przypadku kolektorów płaskich przestrzeń ta wypełniona jest powietrzem, co utrudnia odbiór energii słonecznej przez kolektor. Jednakże wadą kolektorów próżniowych jest mała wytrzymałość mechaniczna ( szkło z którego zbudowane są rurki próżniowe nie jest hartowane). Kolektor taki może nie wytrzymać gradobicia co jest poważnym problemem. Ponadto trzeba latem pilnować by się nie przegrzał. Jeżeli używasz kolektorów tylko latem to zdecydowanie lepiej prezentują się kolektory płaskie, z kolei w miesiącach zimowych zdecydowanie lepiej wypadają kolektory próżniowe.

Energia solarna

Kolektory słoneczne zyskały na popularności nie tylko w naszym kraju, ale i na całym świecie. W ostatnim czasie coraz większa liczba Polaków decyduje się na montaż solarów, co sprawia, że co jakiś czas na rynek trafiają nowe modele. Zasadniczą zaletą jest to, że dostęp do źródła energii solarnej jest nieograniczony. Dopóki świeci słońce dopóty mamy gwarancję pozyskiwania energii. Nie jesteśmy też uzależnieni od dostawców i awarii w dostawie prądu. Energia słoneczna jest niewyczerpalna i bezpłatna. Ponadto energia solarna nie produkuje żadnych zanieczyszczeń i jest bezpieczna dla środowiska.
Osoby, które są zainteresowane montażem solarów w swoim domu powinny zatem rozważyć ich przeznaczenie oraz swoje możliwości finansowe.
Odpowiedni dobór kolektorów słonecznych jest niezwykle istotny, aby ich efektywność była jak najbardziej opłacalna. Powinniśmy zdawać sobie sprawę, że kolektory słoneczne produkują więcej energii cieplnej zwłaszcza w okresie letnim, kiedy w zasadzie nie potrzebujemy tak dużej ilości ciepła jak zimą. Należy zatem dopasować kolektory odpowiednio do naszych potrzeb. Kolejną zaletą kolektorów jest to, że możemy uzyskać na nie dofinansowanie z ministerstwa środowiska lub wziąć udział w unijnym projekcie.

Płaskie i próżniowe kolektory słoneczne

Zwykle pierwszym pytaniem, które otrzymuje sprzedawca od klienta planującego zakup kolektora jest czym różnią się kolektory płaskie od próżniowych. Warto zdawać sobie zatem sprawę, że zasadniczą różnicą jest budowa i przeznaczenie poszczególnych kolektorów. Kolektor płaski jest tak zbudowany, że umożliwia szybkie pobieranie ciepła zwłaszcza w dobrych warunkach pogodowych. To perfekcyjny pomysł, który można wykorzystać dla domków na działkach czy podgrzewania wody w basenie. Jednak w okresie zimowym kolektor płaski szybciej traci energię i nie sprawdza się już tak dobrze. Zazwyczaj traktuje się kolektory płaskie jako lepsze i efektywniejsze rozwiązanie, ale nie zawsze ich montaż jest możliwy ze względu na nietypową konstrukcję budynków czy dachów. Kolejną kwestią jest to, że kolektory próżniowe są dużo droższe, jednak ich działanie jest bardziej zaawansowane od kolektorów płaskich, np. przy pomocy kolektora próżniowego istnieje możliwość wspomagania centralnego ogrzewania.
Podsumowując kolektor płaski idealnie współpracuje latem. W przeciwieństwie do kolektora próżniowego, która nadgania efektywnością w okresie jesienno-zimowym, czyli wtedy gdy nasze zapotrzebowanie na energię wzrasta.

Walory kolektorów słonecznych

Kolektory słoneczne mają swoje niewątpliwe zalety. Jednak chcąc dowiedzieć się ile ciepła jest w stanie dostarczyć dany kolektor trzeba się porządnie naszukać potrzebnych informacji. W czasie eliminacji do znalezienia odpowiedniego kolektora opłaca się sprawdzić wskaźnik jego efektywności, czyli ilości energii, którą jest on w stanie zamienić na ciepło, z uwzględnieniem strat spowodowanych temperaturą otoczenia.
Dobrą stroną solarów jest to, że nie wymagają wkładu pracy w procesie produkcji ciepłej wody. Niezależnie od tego czy jesteśmy obecni w domu czy nie, kolektor działa w pełni automatycznie i dogrzewa niezbędną nam wodę. Jest to również ekologiczne źródło ciepła i przyjazne dla naszego środowiska. Korzystając z odnawialnego podłoża energii redukujemy pobór paliw kopalnych oraz biomasy. Ponadto słońce jest niewyczerpanym, łatwo dostępnym i całkowicie bezpłatnym źródłem energii. Montaż kolektorów słonecznych jest decyzją korzystną dla konsumentów, gdyż w perspektywie dłuższego okresu jest bardzo opłacalny. W ciągu roku na dach przeciętnego domu jest dostarczane cztery razy więcej energii niż dany dom potrzebuje. Współcześnie ludzie jeszcze bardziej skupieni są na energooszczędności i ekologii, dlatego wzrost zainteresowania tą technologią jest oczywisty.

Sposób działania kolektorów

Wszyscy, którzy podejmują decyzję o założeniu kolektorów na początku zastanawiają się nad sposobem ich działania i rolą jaką będą odgrywać w danym domu. Zazwyczaj służą one do podgrzewania wody w budynku. Kolektory słoneczne zwykle umieszczane są na dachach lub ścianach domów. Kierunek, w którym należy je skierować jest południe, gdyż wtedy są w stanie chłonąć największą ilość ciepła docierającą od Słońca. Wewnątrz kolektorów krąży specjalny płyn solarny, który jest ogrzewany przez promienie słoneczne. Przewód z płynem zwrócony jest do komina, gdzie dalej wpada do kanału wentylacyjnego i wychodzi z komina w ciepłowni. Rozgrzany płyn przedostaje się przez przewód do zasobnika na wodę, w którym pozbywa się ciepłą podgrzewając w ten sposób wodę, która następnie może być wykorzystywana do codziennych czynności. Ochłodzony płyn cofa się potem tym samym przewodem z powrotem do komina i do kolektorów słonecznych. Gdy ciepła z kolektorów jest niewystarczająco, aby podgrzać wodę do temperatury, jakiej sobie życzymy, to jest ona odpowiednio dogrzewana przez kocioł na gaz. Cały ten zestaw solarny działa zupełnie automatycznie i nie wymaga pomocy ludzkiej, dlatego jest doskonałym rozwiązaniem dla wielu osób, które lubią proste i skuteczne rozwiązania.

Certyfikaty nadawane kolektorom

Decydując się na korzystanie z instalacji kolektorowej wiele osób zastanawia się jakimi wskaźnikami kierować się przy ich odpowiednim doborze. Wbrew powszechnie przyjętym wyobrażeniom zwiększenie liczby posiadanych kolektorów nie zwiększa ich efektywności. Co więcej może zaburzać ich działanie.
Zwiększając powierzchnię zajmowaną przez kolektory doprowadzimy do powiększenie ilości uzyskiwanego dzięki nim ciepła. Jednak energia ta będzie pozyskiwana głównie w okresie letnim, gdy za oknem panuje świetna pogoda i nie potrzebujemy zbyt dużej ilości ciepła. Wywoła to zbędną nadwyżkę energii cieplnej. Ponadto może skończyć się stagnacją, czyli stanem, w którym nie możemy odbierać energii, bo zasobniki są przegrzane. A ciecz, która tkwi we wnętrzu kolektora zaczyna odparowywać i może nastąpić nieodwracalne uszkodzenie urządzenia. Bez wątpienia warto zwrócić również uwagę na certyfikaty oraz normy, które potwierdzają wysoką jakość kolektorów słonecznych. Jednym z najbardziej popularnych na świecie certyfikatów jest "Solar Keymark". Oprócz tego istnieją dwie europejskie normy, których należy przestrzegać. Przy wyborze kolektora istotne jest, aby spełniał one te normy ze względu na wydajność uzyskiwanej przez niego energii.

Pasywne pozyskiwanie energii

Kiedy słyszymy o odnawialnych źródłach energii to na myśl przychodzą kolektory słoneczne służące do pozyskiwania ciepła, ogniwa fotowoltaiczne lub wiatraki do produkcji prądu, czy elektrownie wodne. Oczywiście to najpopularniejsze i najbardziej znane rozwiązania aktywnego pozyskiwania energii. Innym rodzajem pozyskiwania energii słonecznej jest metoda pasywna. Ideą tego rozwiązania jest pozyskiwanie energii z promieniowania słonecznego przez sam budynek (wszystkie założenia muszą być zrobione już w czasie projektowania). Elementy promieniochłonne są wbudowane w bryłę domu.
Istotą domów pasywnych jest wykorzystanie energii słonecznej do ogrzania budynku. Domy pasywne przechowują energię promieni słonecznych w postaci ciepła.
Dom pasywny jest tak konstruowany, aby jego bilans energetyczny był jak najbliższy zeru. Eliminacja pieca, kotła czy innego tradycyjnego źródła ciepła znacznie obniża zapotrzebowanie domu na energię. Ponadto zastosowane energooszczędnych materiały do budowy zapewniają mniejsza utratę energii. Zastosowanie alternatywnych źródeł energii, takich jak panele słoneczne czy turbiny wiatrowe przy niskim pomoże energii pozwoli wielu właścicielom domów pasywnych uniezależnić się od dostawców energii lub korzystać z ich usług tylko w minimalnym stopniu.

Klimatyzacja z energii slonecznej

Samochody napędzane energią słoneczną to obecnie pole do popisu fascynatów motoryzacji oraz konstruktorów i studentów z całego świata. Swoje rozwiązania mogą weryfikować w znanym na całym świecie wyścigu World Solar Challenge, który corocznie jest rozgrywany w Australii. Z każdym wyścigiem przybywa załóg, co może świadczyć o tym, że temat solarnych pojazdów staje się coraz bardziej popularny i aktualny.
Na fabryczne rozwiązania niestety musimy jeszcze trochę poczekać. Światowi producenci dopiero co wprowadzają na rynek elektryczne pojazdy, więc na solarna rewolucję jeszcze musimy zaczekać. Ni mniej jednak w samochodach aktualnie produkowanych można spotkać pewne rozwiązania, które stanowią światełko nadziei. Jeden z niemieckich koncernów wprowadził do swoich samochodów dach Solar. Dzięki zainstalowanym ogniwom słonecznym na dachu nawet przy minimalnym nasłonecznieniu, możliwe jest wykorzystanie energii słonecznej do wentylacji wnętrza pojazdu. Specjalna dmuchawa zintegrowana z bateriami na dachu pozwala zaraz po włączeniu silnika dostarczyć świeżego powietrza do kabiny, dzięki czemu możliwe jest zadrukowanie temperatury nawet o 50%. Nie trzeba nikogo przekonywać jak doskonale takie rozwiązanie może się sprawdzić w letnie dni, gdy samochód przez wiele godzin stal na słońcu.

Samochody solarne

Samochody napędzane innymi źródłem energii niż pochodne ropy naftowej są jeszcze bardzo duża rzadkością. Od niedawna koncerny w swojej ofercie maj coraz więcej samochodów z silnikiem hybrydowym (jednostka napędowa + silniki elektryczny), a co niektórzy oferują nawet samochody elektryczne. Jednak udział tych ostatnich w rynku jest bardzo mały. Szacuje się, że w Polsce obecnie jest zarejestrowanych około 250 samochodów elektrycznych.
Jeszcze większym futuryzmem jest samochód napędzany energia słoneczną. Jak na razie to auto napędzane bateriami słonecznymi jest konceptem, nad którym pracują zarówno producenci, jak i naukowcy i zapaleńcy motoryzacji. Od 1987 roku w Australii jest organizowany World Solar Challenge wyścig samochodów napędzanych wyłącznie energia z promieni słonecznych. Wyścig z roku na roku przyciąga coraz więcej uczestników, choć sam turniej nie jest łatwy. Trzeba pokonać swoim solarnym pojazdem dystans 3000 km przez cały kontynent w warunkach nie sprzyjających tradycyjnym samochodom: po pustynnych drogach w temperaturze dochodzącej do 50 stopni Celsjusza.
Cieszyć może coraz większa liczba uczestników, którzy pracują nad swoimi konstrukcjami, dając duży wkład w rozwój solarnej motoryzacji, która powinna być przyszłością.

Kolektory słoneczne w Polsce- czy to ma sens?

Alternatywne źródła energii powoli zmieniają swój statut z opcjonalnego na podstawowy sposób zaopatrywania ludzkość w energię. Po pierwsze konwencjonalne zasoby z roku na rok się uszczuplają, po drugie ich użytkowanie jest szkodliwe dla ludzi i środowiska, po trzecie w związku z malejącymi zasobami będą stawały się coraz droższe.
Energia słoneczna jest najstarszą formą energii z jaką ludzkość miała kontakt. To odnawialne źródło, jak sama nazwa wskazuje może być nieograniczone w swym zasobie i co najważniejsze ekonomiczne. Sama energia nić nie kosztuje, a jedyne co trzeba zrobić to zainwestować w układ, który pozwoli nam ja pozyskać i skumulować.
Również i w Polsce pozyskiwanie energii z promieni słonecznych jest coraz bardziej popularne. Może to przez dbałość o środowisko lub dofinansowanie z ministerstwa środowiska i unijne projekty. Pomijając kwestie motywacji, warto podkreślić, że układy pozyskiwania chociażby ciepłej wody z kolektorów słonecznych sprawdzają się w także w polskich warunkach. Mimo że nasłonecznienie jest o połowę mniejsze niż na południu Europy, to dzięki energii słonecznej jesteś w stanie zapewnić nasze gospodarstwo domowe w bieżącą ciepłą wodę niemal przez cały roku. Oczywiście lepsza skuteczność tego układu jest w okresie wiosny i lata, niż w czasie zimy.

Ciepła woda z energii słonecznej

Człowiek od zarania dziejów potrafił korzystać z dobrodziejstwa promieni słonecznych: do suszenia mięsa lub innego pożywienia, suszenia skór czy nawet produkcji cegieł. Energia pozyskiwana z promieni słonecznych należy do najekologiczniejszych i najtańszych źródeł energii.
Dziś bardzo popularne jest stosowanie tzw. baterii słonecznych do ogrzewania wody w domach jednorodzinnych lub blokach, a nawet w budynkach użyteczności publicznej. Najbardziej popularną metodą pozyskiwania energii słonecznej są kolektory słoneczne
Nośnikiem ciepła w układach ekologicznego pozyskiwania energii jest ciecz (woda lub roztwór glikolu) lub powietrze. W kolektorze słonecznym następuje konwersja energii słonecznej w ciepło. Kolektory płaskie, najczęściej widywane na dachach i przy domach wykorzystywane są do ogrzewania ciepłej wody szczególnie w okresie wiosenno-letnim, kiedy w naszym klimacie mamy do czynienia z najlepszym nasłonecznieniem. W miesiącach zimowych poziom nasłonecznienia bowiem może być do 7 razy mniejszy niż w okresie letnim.
Oprócz wspomnianego kolektora w skład układu wchodzi zasobnik ciepłej wody, który jest magazynem nagrzanej wody użytkowej, pompa obiegowa, która wymusza obieg wody oraz naczynia wzbiorczego (który chroni przed niekontrolowanym wzrostem cieśnienia w układzie).

Zalety energetyki solarnej

W tym artykule chciałabym przybliżyć zalety posiadania własnej małej elektrowni. Po pierwsze posiadacze kolektorów słonecznych stają się niezależni od konwencjonalnych źródeł energii, nie muszą martwić się o to, czy i o ile w przyszłości wzrosną ceny energii, albo o ewentualne usterki, które ograniczą dopływ prądu. Kolejną zaletą jest to pozytywny wpływ na środowisko. Posiadając własną elektronie słoneczną nie ma mowy o produkcji dwutlenku węgla, czy innych gazów cieplarnianych. Inną istotną rzeczą jest oszczędzanie wody. Elektrownie atomowe, węglowe czy gazowe potrzebują do pracy przeogromne ilości wody, której w dzisiejszych czasach w wielu krajach na świecie brakuje, a więc należy ją oszczędzać w każdy możliwy sposób. Dużą wadą instalacji solarnej są wysokie koszty montażu, lecz tak na prawdę inwestycja ta zwraca się po kilku latach użytkowania, a gwarancje sięgają nawet 25 lat, więc posiadacze paneli mogą czuć się bezpieczni. Dodatkowe źródło energii pozwoli nam zaoszczędzić na prawdę sporo pieniędzy, na przykład kolektor o powierzchni 5 m2 od 900 do 1200 zł rocznie. Ostatnią rzeczą, o której należy wspomnieć jest to, że montując panele słoneczne na dachu własnego domu zwiększymy jego wartość przy ewentualnej sprzedaży w przyszłości.

Perowskity – co to takiego?

Perowskity są to bardzo specyficzne materiały, o szczególnym ułożeniu siatki krystalicznej, czyli o konkretnym ułożeniu cząsteczek lub atomów w ciele stałym. Geneza jego powstania sięga aż stu lat wstecz – Gustav Rose sklasyfikował ten układ atomów na podstawie tytanianu wapnia. Od tamtego momentu, jeżeli cokolwiek ma taki sam skład atomów jak tytanian wapnia, jest nazywane perowskitem. Występują one naturalnie w naturze oraz można je produkować w laboratoriach. Ich zastosowanie w wytwarzaniu energii solarnej polega na tym, że perowskity świetnie pochłaniają światło, o wiele lepiej od najbardziej popularnego dzisiaj materiału wykorzystywanego w ogniwach fotowoltaicznych – krzemu. Dzięki temu, że perowskity tak znakomicie pochłania światło, znacznie zmniejsza zużycie materiału niezbędnego do produkcji ogniwa. Kolejną zaletą jest plastyczność oraz uniwersalność takich ogniw – można je nakładać na każdy materiał, np dachy samochodów, szyby wieżowców, czy nawet na tkaninę! Materiał pochłaniający światło może mieć dowolny kolor, czy przezroczystość, a to zapewni jego niewidoczność po zamontowaniu. Ważne jest również to że materiał w żaden sposób nie obciąża konstrukcji, na której jest umieszczony, w przeciwieństwo do standardowych paneli słonecznych.

Ogniwa fotowoltaiczne – budowa i zasada działania

Ogniwa fotowoltaiczne są podstawowymi elementami instalacji słonecznej z nich zbudowane są panele fotowoltaiczne. Ogniwa generują napięcie elektryczne, kiedy padają nie promienie słoneczne. Wykonane są one z krzemu – jest on półprzewodnikiem. Ogniwo składa się z dwóch warstw – jednej naładowanej ujemnie, natomiast drugiej dodatnie. Światło padające na nie inicjuje reakcję fizyczną, dzięki której powstaje prąd stały. Tutaj powstaje problem, który na szczęście można rozwiązać poprzez wykorzystanie jednego urządzenia, a mianowicie falownika. Urządzenia elektryczne, jak i sieć elektryczna wykorzystuje prąd zmienny, należy więc uzyskany prąd stały zamienić, do tego służy właśnie wyżej wspomniany falownik. Zasada działania oparta na półprzewodnikach naładowanych odwrotnie polega na tym, że energia słoneczna w postaci fotonu wybija elektrony z półprzewodnikowej płytki typu "n", czyli "negative", które mogą teraz przepłynąć do półprzewodnikowej płytki typu "p", czyli "positive". Przy połączeniu obu półprzewodników powstaje między nimi różnica potencjałów i zaczyna płynąć prąd. Pojedyncze ogniowo fotowoltaiczne zbudowane jest z płytki krzemowej, na niej umieszczona jest elektroda (zbierająca elektrony w postaci siatki), a pod spodem jest elektroda dolna, w postaci warstwy metalicznej.

Kolektory słoneczne – od strony praktycznej

Kolektory słoneczne są podstawowym elementem instalacji słonecznej. Wykonuje się je z wysokiej jakości materiałów, takich jak: miedź, aluminium, szkło solarne. Najpopularniejsze w użytkowaniu są kolektory słoneczne płaskie. Ich zasada działania polega na absorbowaniu promieni słonecznych przez absorber. Pod spodem zamontowane są kanały, którymi przepływa czynnik grzewczy, którym jest glikol, z kolei ten podgrzewa wodę użytkową. Wszystko to odbywa się w specjalnym zbiorniku z wężownicami. Dzięki temu, że kolektory są lekkie oraz niezwykle szczelne można je montować tak na prawdę w każdym niezacienionym miejscu, np na dachu, na ścianie budynku czy nawet bezpośrednio na ziemi. Najlepszym rozwiązaniem jest jednak montaż na dachu – kolektory nie zabierają żadnego potrzebnego miejsca oraz energia słoneczna dociera do nich najlepiej. Istotne jest również nachylenie kolektorów, w Polce do podgrzewania wody użytkowej wykosi ono od 30 do 60 stopni. Niestety w naszym klimacie niemożliwe jest wykorzystywanie tylko energii Słońca, a więc należy pomyśleć również o wspomagającym źródle ciepła (np. konwencjonalna energia elektryczna, kotłownie gazowe) oraz o zbiorniku do magazynowania ciepła lub wcześniej przygotowanej ciepłej wody.

Energia słoneczna oraz jej wykorzystanie

Energia słoneczna jest to promieniowanie elektromagnetyczne, które rozchodzi się w przestrzeni kosmicznej i dociera do Ziemi, jej moc szacowana jest na 1023 kW. Energia ta jest niezwykle cenna w obliczu kończących się konwencjonalnych zasobów źródeł. Jej pobieranie jest całkowicie nieszkodliwe oraz nie powoduje żadnych efektów ubocznych. To, ile energii elektrycznej uzyskamy zależy przede wszystkim pod pogody. Jak można się domyślić – najwięcej elektryczności zostanie wyprodukowane w okresie wiosenno-letnim (od kwietnia do września), najlepiej przy bezchmurnej pogodzie. W Polsce najkorzystniejsze warunki można zaobserwować na Pomorzu. Dużą przeszkodzą przy uzyskiwaniu energii są zanieczyszczenia unoszące się w powietrzu, szczególnie w rejonie warszawskim i górnośląskim. Podstawowym elementem instalacji słonecznej jest kolektor. Służą one do odbioru energii cieplnej promieniowania słonecznego i przekazywania jej poprzez czynnik grzewczy i wymiennik ciepła do ogrzewania wody. Kolektory wykonywane są z wysokiej jakości materiałów, takich jak: miedź, aluminium, szkło solarne. Ze względu na swoją lekką konstrukcję mogą być montowane na dachach, ścianach budynków oraz bezpośrednio na ziemi.

Kolektory słoneczne

Kolektory słoneczne stają się coraz popularniejsze w naszym kraju. Z roku na rok coraz więcej Polaków podejmuje decyzję o ich instalacji, a ich wybór na rynku również się powiększa. Dynamiczny rozwój rynku kolektorów słonecznych spowodowany jest tym, że ludzie jeszcze chętniej nastawieni są na energooszczędność i ochronę środowiska. Jednak bardzo często zdarza się, że moduły fotowoltaiczne są mylone z kolektorami słonecznymi, gdyż kupujący nie znają ich podstawowych różnic. Nie wiedzą również czym różnią się kolektory płaskie i próżniowe. Zasadniczą różnicą jest budowa, metoda działania oraz rodzaju energii, którą wytwarzają.
Panele fotowoltaiczne służą zazwyczaj do zamiany energii słonecznej na energię elektryczną. Dzięki temu możemy zasilać urządzenia elektryczne w naszym gospodarstwie domowym.
Zaś kolektory słoneczne służą do zamiany energii słonecznej na energię cieplną. Przez co w tani sposób możemy podgrzewać wodę bądź wspomagać centralne ogrzewanie budynku.
Osoby zainteresowane montażem solarów w swoim domu powinny zatem rozważyć ich przeznaczenie, okres, w którym zamierzają z niego korzystać (letni, zimowy, jesienno-zimowy) i fundusze, które są w stanie przeznaczyć na tę inwestycję.

Czym kierować się przy wyborze kolektorów?

Odpowiedni dobór kolektorów słonecznych jest niezwykle ważny, aby ich efektywność była jak największa. Nie warto inwestować w ich zbyt liczną ilość, bo wpływa to na pracę pozostałych kolektorów i wbrew pozorom nie zwiększa efektywności. Musimy pamiętać, że kolektory wytwarzają więcej energii zwłaszcza w okresie lata, kiedy nie potrzebujemy dużej ilości ciepła. Należy zatem dobrać kolektory odpowiednio do naszych potrzeb.
Bez wątpienia warto zwrócić również uwagę na normy i certyfikaty świadczące o wysokiej jakości kolektorów.
Jednym z najbardziej popularnych certyfikatów w Europie jest "Solar Keymark". Certyfikat "Solar Keymark" potwierdza zgodność produktu z europejskimi normami EN 129775 i EN 12976 oraz z normą zarządzania jakością ISO 9000. Aby uzyskać znak "Solar Keymark" kolektory przechodzą liczne testy dotyczące wydajności i wytrzymałości na bodźce zewnętrze, badany jest też zakład, który je wyprodukował. Badania te są co jakiś czas powtarzane, aby utrzymać jakość produktów na odpowiednio wysokim poziomie i nie doprowadzić do jej pogorszenia. Wybierając urządzenie, z którego będziemy korzystać podczas pobierania energii solarnej jest bardzo ważne, dlatego warto sprawdzić jego parametry i posiadane certyfikaty, aby potwierdzić jego niezawodność.

Kolektory słoneczne

Solary mają swoje niewątpliwe walory. Podczas doboru odpowiedniego kolektora warto zwrócić uwagę na parametr jego efektywności, czyli ilości energii słonecznej, którą jest on w stanie zamienić na ciepło odejmując straty wynikające z warunków najbliższego otoczenia.
Atutem kolektora jest to, że nie wymaga ingerencji ludzkiej do wyprodukowania ciepłej wody. Bez względu na to czy w danej chwili przebywamy w domu czy nie, kolektor działa automatycznie i ogrzewa potrzebną nam wodę.
Ponadto jest to źródło ciepła, które nie zanieczyszcza środowiska, a przyczynia się do zmniejszenia zużycia nieodnawialnych paliw kopalnych.
Ponadto Słońce jest łatwo dostępnym i całkowicie bezpłatnym źródłem energii, co więcej mamy go pod dostatkiem zwłaszcza w okresie letnim. Montaż kolektorów słonecznych jest opłacalny i w przyszłości zwraca się właścicielom tego nowoczesnego rozwiązania. W ciągu jednego roku na dach każdego przeciętnego domu jest dostarczane sześć razy więcej energii niż dany dom jest w stanie wykorzystać, wystarczy tylko tę energię dobrze zagospodarować. Współcześnie społeczeństwo jest jeszcze bardziej nastawione na ekologię i ochronę środowiska, dlatego oszczędzanie energii jest działaniem pożądanym.

Różnica między kolektorem słonecznym płaskim i próżniowym

Najczęstszym pytaniem zadawanym przez kupujących jest różnica pomiędzy kolektorem próżniowym a płaskim. Podstawową odmiennością jest przede wszystkim konstrukcja i przeznaczenie każdego z tych kolektorów.
Kolektor płaski jest skonstruowany tak, że pozwala na osiągnięcie wysokich wyników przy dobrej pogodzie w szybkim tempie. To doskonałe rozwiązanie do ogrzewania wody w basenie podczas letnich upałów. Jednak w czasie zimy kolektor płaski nie spełnia swojej funkcji już tak dobrze, szybciej jest pozbawiany energii i nie chłonie jej wystarczająco dużo.
Nie można ukryć, że kolektory próżniowe są większym wydatkiem ekonomicznym, ale ich działanie jest bardziej rozwinięte od kolektorów płaskich. Przy pomocy kolektorów próżniowych można wspomagać pracę centralnego ogrzewania. Kolejnym atutem jest to, że niska temperatura otoczenia nie wpływa na wydajność ich pracy.
Powyższe argumenty potwierdzają, że kolektor płaski idealnie sprawdzi się latem. Natomiast kolektor próżniowy nadrobi wydajnością w okresie jesieni i zimy. Wybierając pomiędzy kolektorem płaskim a próżniowym musimy odpowiedzieć sobie na pytanie jaki budżet jesteśmy w stanie przeznaczyć na jego zakup i w jakim stanie pogody chcemy z niego korzystać.

Działanie kolektorów słonecznych

Przed zakupem kolektorów słonecznych podstawowym pytaniem jest sposób ich działania i funkcja, którą będą pełnić w danym budynku.
Najczęściej służą one do podgrzewania wody w domu i z reguły montowane są ścianach budynków lub dachach. Kolektory skierowane są na południe, aby pobierać jak największą ilość ciepła, która dociera ze Słońca. Wewnątrz każdego kolektora krąży specjalny płyn, który następnie jest podgrzewany przez Słońce. Przewód z tym płynem skierowany jest do komina wentylacyjnego, a następnie wchodzi do kanału wentylacyjnego i wychodzi z komina w pomieszczeniu do tego przeznaczonym. Gorący płyn solarny wpływa przez przewód do zasobnika na wodę użytkową, gdzie oddaje ciepło podgrzewając wodę, która następnie może być wykorzystywana do codziennych czynności. Ochłodzony płyn solarny wraca potem tym samym przewodem do komina i do kolektorów. Gdy kolektory nie wchłonęły odpowiedniej ilości ciepłą, aby podgrzać wodę do odpowiedniej temperatury to jest ona dogrzewana przez kocioł gazowy. Cały ten zestaw solarny działa w pełni automatycznie i nie wymaga pomocy człowieka. Dzięki temu jest idealnym rozwiązaniem dla większości osób. Jednakże podejmując decyzję o założeniu instalacji solarnej powinno się wziąć pod uwagę jej cel działania.

System solarny – konserwacja. Z czym to się je?

Gdy już zdecydujemy się na uzyskiwanie energii słonecznej przy pomocy instalacji solarnej, musimy pamiętać o jej konserwacji. Jakie koszty są z tym związane i jak poprawnie to robić?

Panele słoneczne wchodzące w skład instalacji solarnej nie wymagają od nas konserwacji. Zamontowane po kątem 45 stopni będą samoistnie zapobiegały osadzaniu się na nich zanieczyszczeń. Ich konserwacja jest wskazana raz na jakiś czas, chociaż nie jest absolutnie konieczna. Opady atmosferyczne również czyszczą kolektory, dzięki czemu te mogą odpowiednio pracować. Konserwacji wymaga od nas jednak płyn solarny – co 3 lata musimy koniecznie sprawdzić, czy temperatura jego krzepnięcia nie zwiększa się. Jeżeli tak się dzieje, wymagał będzie on wymiany. Kontroli sytuacji najlepiej jest dokonywać co roku. Ponadto, jeżeli w instalacji będziemy przetrzymywali zbyt długi czas wodę o temperaturze poniżej 60 stopni, może ona być narażona na skażenie bakteryjne. Dlatego tez każda instalacja powinna umożliwić nam podgrzanie wody do temperatury wyższej niż rzeczone 60 stopni.

To, jak zainstalowano solary jest bardzo istotne i umożliwia odpowiednie ich funkcjonowanie. Nie możemy zapominać jednak o konserwacji całej instalacji, bowiem gwarantuje nam swobodne korzystanie z energii słonecznej.

Kolektory słoneczne: próżniowe czy płaskie?

Na rynku dostępnych jest wiele rodzajów kolektorów słonecznych, aby jak najbardziej dopasować się do potrzeb klimatu oraz indywidualnego klienta. Jak wybrać pomiędzy kolektorami próżniowymi i płaskimi?

Kolektor próżniowy w trakcie zimy pokryć może się lodem lub szronem – dotarcie do niego promieni słonecznych będzie więc utrudnione. W przypadku solarów typu płaskiego nie mamy tego problemu, ponieważ już niewielka ilość słońca doprowadzi do ogrzania się płyty i stopienia osadu. Próżnia w pierwszym typie kolektorów sprawia również, że szron utrzymuje się dłużej i jest trudniejszy do usunięcia. W wyniku tego ilość ciepła, jakie dostarczane jest do instalacji drastycznie maleje. Również w okresie letnim kolektory próżniowe wymagają od nas więcej zaangażowania w ich konserwację – gdy przez dłuższy czas nie podgrzewamy wody, temperatura cieczy w systemie może wzrosnąć i uszkodzić instalację. Zaletą kolektorów płaskich jest również to, że nocą mogą odprowadzać nadmiar ciepła ze względu na ich budowę przy pomocy specjalnej pompy.

Zarówno jedne jak i drugie solary mają swoje dobre i złe strony. Trzeba pamiętać, aby podjąć przemyślaną decyzję i odpowiednie dobrać je do naszych potrzeb oraz celów.

Do czego służą nam solary?

Wydaje nam się, że obecny sposób na uzyskiwanie energii którym operujemy w naszym gospodarstwie domowym jest dla nas odpowiedni. Warto jednak rozważyć inny, bezpieczny dla środowiska i naszych finansów – solary.

Wykorzystywanie energii słonecznej zrodziło się już w starożytnej Grecji. Mieszkańcy Hellady bowiem nauczyli się ogniować promienie słońca tak, aby pomagały im w ogrzewaniu pól uprawnych. Odbywało się to przy pomocy szklanego naczynia wypełnionego wodą. Obecnie do tego celu używamy kolektorów słonecznych, czyli solarów. Umieszczamy je w dobrze nasłonecznionym miejscu domu lub innego budynku, np. na ścianie czy dachu. Specjalna płyta absorpcyjna doprowadza do tego, że energia słoneczna jest zamieniana bezpośrednio na energię cieplną. Inną alternatywą jest to, że energia cieplna prowadziła będzie do ogrzania wody. Najczęściej wykorzystujemy je więc jako pomoc dla centralnego ogrzewania oraz do podgrzewania wody basenowej. Obecnie używamy ich ze względu na to, że ich wykorzystywanie jest niedrogie oraz są przyjazne dla otoczenia.

Solary znacząco poprawiają kondycję naszego środowiska, dlatego też stają się coraz bardziej popularne. Możemy dostosować ich rodzaj, strukturę oraz cenę do naszych indywidualnych potrzeb – warto więc rozważyć montaż paneli słonecznych.

Energia słoneczna – dlaczego nie warto?

Niezwykle często, chcąc chronić środowisko decydujemy się na założenie paneli słonecznych. Rzadko jednak jest to szczegółowo przemyślana decyzja. Zaraz obok zalet takiego rozwiązania istnieją jeszcze jego wady. Jakie?

Słońce nie świeci cały czas, a bardzo często zdarzają się długie okresy, kiedy nie pojawia się wcale. Kolektory słoneczne poradzą sobie z wytworzeniem energii przy tymczasowym zachmurzeniu, jednak jeżeli okres ten będzie się przeciągał, możemy zostać bez prądu. W trakcie zimy przykładowo jest zbyt mało słońca, aby ten sposób uzyskiwania energii był wystarczający do ogrzania dużych zbiorników wodnych. Nie jest to również tak zbawienne dla środowiska rozwiązanie, jak lubimy myśleć – sama produkcja paneli bardzo je zanieczyszcza. Wytwarzane są one bowiem z toksycznych pierwiastków chemicznych. Panele są również bardzo delikatne i wystarczy najmniejsze uszkodzenie, aby w krótkim czasie przestały nadawać się do użytku. O tyle, o ile sama uzyskiwana w ten sposób energia słoneczna nic nas nie kosztuje, solary są z kolei bardzo drogie.

Jak wiadomo, każdy rodzaj uzyskiwania energii ma wady i zalety. Ważne jednak, aby przy podejmowaniu decyzji odnośnie naszego gospodarstwa domowego, podjąć ją świadomie.

Energia słoneczna – dlaczego warto?

W dzisiejszych czasach coraz bardziej popularne staje się wykorzystywanie kolektorów słonecznych do uzyskania ogrzewania i prądu. Jeżeli nie jesteśmy jednak zdecydowani na takie rozwiązanie, warto zapoznać się z zaletami tej alternatywy.

Po pierwsze, nasz dostęp do źródła energii jest nieograniczony, jesteśmy więc na wysokim poziomie bezpieczeństwa energetycznego. Nie jesteśmy uzależnienie od energii dostawców i ewentualnych usterek czy niedopatrzeń z ich strony które mogą skutkować brakiem prądu. Energia słoneczna jest ponadto niewyczerpalna, możemy więc spać spokojnie. Panele są w stanie wytworzyć energię nawet podczas chwilowego braku promieni słonecznych. Nie zaskoczy nas też niespodziewany wzrost kosztów. Jedyne środki finansowe jakie musimy przeznaczyć na ten typ rozwiązania to fundusze związane z montażem solarów oraz ich konserwacją. Są one również łatwe do zamontowania, nie będzie to więc problemem. Ponadto mamy pozytywny wpływ na nasze środowisko, energia słoneczna jest bowiem wyjątkowo mu przyjazna – nie produkuje żadnych zanieczyszczeń.

Uzyskiwanie energii z chwytania promieni słonecznych staje się z roku na rok coraz bardziej popularne. Warto więc sprawdzić, czy nasze gospodarstwo domowe znacznie nie zyska na zmianie sposobu uzyskiwania energii.