redakcja-globenergia

redakcja-globenergia

czwartek, 18 sierpień 2011 11:37

Niska Emisja - bitwa o czyste powietrze

Stan zanieczyszczenia powietrza ma prawdopodobnie najbardziej znaczący wpływ na zdrowie populacji ludzkiej oraz stan środowiska, w którym żyjemy.

Bitwa o czyste powietrze Jest to związane z tym, że rozpościera się ono nad całą powierzchnią naszej planety i znaczna część organizmów żywych oddycha zawartym w nim tlenem, w związku, z czym również inne zawarte w nim substancje łatwo wnikają w głąb ich ustrojów. Zawarte w powietrzu substancje, na skutek naturalnych prądów atmosferycznych, są transportowane na znaczne odległości i wraz z opadami dostają się do gleb i wód powierzchniowych. Wraz z opadami migrują w głąb ziemi, przedostając się do wód podziemnych, niejednokrotnie wykorzystywanych do spożycia. W związku z tym utrzymanie właściwego stanu powietrza jest niezwykle ważne dla kwestii ochrony środowiska jako całości.

Dlatego też, w obowiązującym w Polsce prawodawstwie, ujęto zagadnienia ochrony powietrza w następujących aktach prawnych:

1- ustawa – Prawo ochrony środowiska z dnia 23 stycznia 2008 r. (Dz. U. Nr 25,poz.150),

2- Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 3 marca 2008 r. w sprawie poziomów niektórych substancji w powietrzu,

3- Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 6 marca 2008 w sprawie stref, w których dokonuje się oceny jakości powietrza

Problem zanieczyszczeń powietrza pochodzących ze źródeł tzw. „niskiej emisji” dotyczy w Małopolsce głównie:

wytwarzania ciepła grzewczego na potrzeby budynków mieszkalnych i publicznych, wytwarzania ciepła do przygotowania ciepłej wody użytkowej w budynkach mieszkalnych i publicznych, emisji z tzw. źródeł liniowych.

Definicja niskiej emisji zanieczyszczeń z urządzeń wytwarzania ciepła grzewczego, tj. w kotłach i piecach najczęściej dotyczy tych źródeł ciepła, z których spaliny są emitowane przez kominy niższe od 40m. Zanieczyszczenia emitowane są emitorami o wysokości około 10m, co powoduje rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń po najbliższej okolicy.

Województwo małopolskie zajmuje powierzchnię 15 108 km² oraz zamieszkuje je 3 mln 282 tys. osób. Obejmuje ono fragmenty Karpat Zachodnich oraz Wyżyny Małopolskiej. Środowisko geograficzne województwa małopolskiego jest zróżnicowane, a ukształtowanie powierzchni ma charakter zdecydowanie górski i wyżynny. Leży ono w strefie klimatu umiarkowanego. W tym regionie występuje duża amplituda temperatur wynikająca z dużego zróżnicowania wysokości. Maksymalna zanotowana tutaj temperatura wynosi +37 °C, a minimalna –38 °C.

zanieczyszczone powietrzeWażnym parametrem klimatycznym dla potrzeb wykorzystania kolektorów słonecznych jest energia promieniowana słonecznego tj. roczne wartości nasłonecznienia, które wyraża ilość energii słonecznej padającej na jednostkę powierzchni w określonym czasie. Już 5 minut promieniowania słonecznego na powierzchnię Ziemi odpowiada rocznemu zużyciu energii na całym świecie. Ilość tej energii nie jest jednak jednakowa dla każdego miejsca na naszym globie. Dodatkowo ilość energii słońca docierająca do powierzchni ziemi zależy od lokalnych warunków pogodowych np. od ilości dni bezchmurnych w ciągu roku i w związku z tym może docierać do powierzchni Ziemi jako promieniowanie bezpośrednie lub dyfuzyjne. Promieniowanie dyfuzyjne powstaje w wyniku rozpraszania, odbijania i załamywania promieniowania słonecznego na chmurach i cząsteczkach zawartych w powietrzu. Pomimo tego promieniowanie dyfuzyjne jest, z punktu widzenia techniki solarnej, promieniowaniem użytecznym. I tak w ciągu pochmurnego dnia, gdy promieniowanie dyfuzyjne stanowi powyżej 80% promieniowania całkowitego, ciągle możemy zmierzyć do 300 W/m2 strumienia mocy promieniowania słonecznego. W uproszczeniu przyjmuje się, że średnio w Polsce do 1m2 powierzchni dociera w ciągu roku 1000 kWh energii słonecznej. Z tego względu instalacje solarne w Polsce służą głównie do celów przygotowania ciepłej wody użytkowej i sporadycznie jako wspomaganie systemu ogrzewania. Do obliczeń konkretnych przypadków instalacji solarnych należy przyjmować dokładne wartości promieniowania słonecznego dla danej lokalizacji.

Jakość powietrza atmosferycznego w województwie Małopolskim

Przy ocenie jakości powietrza brane są pod uwagę trzy typy emitorów zanieczyszczeń:

1- punktowe (duże zakłady przemysłowe),

2- powierzchniowe (ogrzewanie gospodarstw domowych i obiektów

3- użyteczności publicznej oraz przygotowanie ciepłej wody użytkowej),

4- liniowe (drogi).

W poszczególnych strefach województwa małopolskiego ocenę poziomu zanieczyszczeń wykonuje się w oparciu o wyniki pomiarów prowadzonych w stałych stacjach pomiarowych oraz stanowiskach, w których pomiary prowadzono metodą pasywną. Celem corocznej oceny jakości powietrza jest uzyskanie informacji o stężeniach zanieczyszczeń na obszarze poszczególnych stref, w tym aglomeracji, w zakresie umożliwiającym:
1.Dokonanie klasyfikacji stref w oparciu o przyjęte kryteria: dopuszczalny poziom substancji w powietrzu, poziom dopuszczalny powiększony o margines tolerancji, poziom docelowy określony w RMŚ dla niektórych substancji w powietrzu. Klasyfikacja jest podstawą do podjęcia decyzji o potrzebie zaplanowania działań na rzecz poprawy jakości powietrza w danej strefie (opracowywania programów ochrony powietrza - POP).
2.Uzyskanie informacji o przestrzennych rozkładach stężeń zanieczyszczeń na obszarze aglomeracji lub innej strefy, w zakresie umożliwiającym wskazanie obszarów przekroczeń wartości kryterialnych oraz określenie poziomów stężeń występujących na tych obszarach. Informacje te są niezbędne do określenia obszarów wymagających podjęcia działań na rzecz poprawy jakości powietrza.
3.Wskazanie prawdopodobnych przyczyn występowania ponadnormatywnych stężeń zanieczyszczeń w określonych rejonach (w zakresie możliwym do uzyskania na podstawie posiadanych informacji).
4.Wskazanie potrzeb w zakresie wzmocnienia istniejącego systemu monitoringu i oceny. Ocena obejmuje wszystkie substancje, dla których w RMŚ w sprawie poziomów niektórych substancji w powietrzu określono poziomy dopuszczalne, docelowe i celów długoterminowych.

Zapotrzebowanie na energię cieplną dla gospodarstw domowych

W celu oszacowania ogólnego stanu budownictwa mieszkaniowego w woj. małopolskim, zarówno technicznego jak i energetycznego, koniecznym jest posługiwanie się danymi pośrednimi. W tym miejscu najbardziej wiarygodne i korelujące ze stanem technicznym są informacje o wieku budynków, gdyż pewne technologie budowlane zmieniały się w określony sposób w czasie. W przybliżonym stopniu można przypisać budynkom o określonym wieku wskaźniki zużycia energii, a co za tym idzie - przy określonym źródle ciepła - przybliżoną emisję zanieczyszczeń do atmosfery.

Do obliczeń przyjmujemy tylko budynki wyposażone w indywidualne źródła ciepła. Ich podstawowym parametrem jest sprawność eksploatacyjna wyznaczona jako stosunek wyprodukowanej użytecznej energii cieplnej do energii pierwotnej, rozumianej jako energia chemiczna spalonego paliwa oraz sprawność przesyłu ciepła.

Zużycie ciepłej wody użytkowej (c.w.u.) uzależnione jest m.in. od standardu wyposażenia sanitarnego mieszkania, sytuacji materialnej jego mieszkańców, ich kultury osobistej, wieku oraz wykonywanych zawodów. Według obowiązującej w Polsce metodologii do sporządzania świadectw charakterystyki energetycznej wynika, że jednostkowe dobowe zużycie ciepłej wody dla budynków mieszkalnych jednorodzinnych wynosi 35 dm3 / osobę • dobę
Ilość energii potrzebnej do wytworzenia jednostkowych ilości c.w.u. w miejscu jej odbioru zależy od planowanego jednostkowego zużycia c.w.u., od temperatur początkowej i końcowej wody oraz od sprawności, tak jak w przypadku produkcji ciepła do celów grzewczych.

Temperaturę początkową wody przeznaczonej do podgrzewania przyjmujemy na poziomie T0 = 10?C W Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie przyjmuje się temperaturę końcową ciepłej wody użytkowej TK = 55 ?C przyjmując: V = 35 dm3 / osobę • dobę, oraz parametry fizyczne wody otrzymamy energie potrzebne do wytworzenia jednostkowych ilości c.w.u. w miejscu jej odbioru. Korzystając ze wskaźników zużycia energii do celów grzewczych korelujących z okresem budowy budynków wyliczono całkowite zużycie energii na potrzeby przygotowania ciepłej wody użytkowej z uwzględnieniem sprawności urządzeń oraz podziałem na rodzaj używanego paliwa. Przyjmując średnią wartość opałową dla średniej jakości węgla kamiennego na poziomie 25 GJ/Mg oraz wartość opałową gazu ziemnego 0,036GJ/m3 wyliczono zużycie tych paliw w budynkach jednorodzinnych. Zużycie energii i paliw do przygotowania ciepłej wody użytkowej w budynkach indywidualnych jednorodzinnych w skali roku dla gospodarstw w całym województwie przedstawia się następująco: 722 056 Mg węgla oraz 53 964 501 m3 gazu ziemnego.

Grzegorz Golubiewski

Cały artykuł - GLOBEnergia 4/2009

GLOBEnergia 4/2009GLOBEnergia 4/2009GLOBEnergia 4/2009

czwartek, 18 sierpień 2011 11:36

Ekonomika wykorzystania kolektorów słonecznych

Ekonomika wykorzystania kolektorów słonecznych zależy od wielu czynników. Instalacje słoneczne stają się coraz bardziej popularne, a kolektory zamocowane na dachu przestają być jedynie wizytówką ludzi bogatych i ceniących ochronę środowiska.

Na pytanie, czy montaż kolektorów słonecznych jest opłacalny, nie ma jednoznacznej odpowiedzi. Choć koszty instalacji są stosunkowo łatwe do oszacowania, problem pojawia się przy kalkulacji uzysku słonecznego i wartości energii pozyskanej ze Słońca. Ta sama instalacja w zależności od lokalizacji, usytuowania i warunków nasłoneczniania będzie dostarczać różną ilości energii. Dodatkowo wartość energii pozyskanej ze Słońca będzie silnie uzależniona od rodzaju stosowanego konwencjonalnej źródła energii.

Ekonomika wykorzystania kolektorów słonecznych Kiedy instalacja słoneczna zwróci się najszybciej?

Kluczem do zadowolenia z instalacji słonecznej jest jej optymalny dobór. W gospodarstwach domowych zapotrzebowania na ciepłą wodę jest zazwyczaj stałe w ciągu całego roku, natomiast zasoby energii słonecznej ulegają dużym wahaniom. Na półkuli północnej w umiarkowanych szerokościach geograficznych w okresie letnim dociera do ziemi 7–8 razy więcej energii niż w okresie zimowym. Dysproporcja ta sprawia, że nie można równomiernie pozyskiwać energii słonecznej w ciągu całego roku, a kolektory słoneczne nie mogą być jedynym źródłem energii.

Opłacalność instalacji słonecznej rośnie wraz ze wzrostem efektywności wykorzystania kolektorów. Pomijając kwestie usytuowania, optymalnie dobrana instalacja powinna w miesiącu o najwyższym nasłonecznieniu dostarczać nie więcej energii niż wynosi zapotrzebowanie na energię do podgrzania ciepłej wody użytkowej dla danego miesiąca (CWU). Osiągnięcie poziomu 90%–100% pokrycia solarnego w miesiącach letnich przekłada się zazwyczaj na 45–55-procentowe pokrycie dla całego roku. W takim przypadku kolektory słoneczne eksploatowane są w najbardziej efektywny sposób, gdyż energia cieplna nie jest marnowana z uwagi na brak możliwości jej odbioru w okresie letnim. Tak dobrana instalacja charakteryzuje się wysokim uzyskiem słonecznym w przeliczeniu na m² kolektora oraz niską ceną GJ energii pozyskanej ze Słońca. Przekroczenie w okresie letnim uzysku słonecznego ponad zapotrzebowanie na CWU celem np. zwiększenia średniorocznego pokrycia słonecznego czy wspomagania instalacji centralnego ogrzewania zawsze zmniejsza uzysk słoneczny w przeliczeniu na m² kolektora i jednocześnie podnosi cenę energii słonecznej. Drugim istotnym czynnikiem opłacalności inwestycji w instalacje słoneczne jest rodzaj zastępowanego paliwa konwencjonalnego.
 
Jak obliczyć okres zwrotu kolektrów słonecznych

W najprostszy sposób zwrot z inwestycji można obliczyć dzieląc koszty instalacji przez roczne oszczędności. Opierając się na średnich rocznych uzyskach energii dla kolektorów płaskich można założyć, że instalacja słoneczna powinna dostarczać średnio rocznie ok. 450 kWh energii cieplnej na każdy m² kolektora. Najczęściej stosowana instalacja słoneczna do podgrzewania ciepłej wody dla czteroosobowej rodziny składa się z trzech kolektorów o powierzchni 2m2 każdy. Koszt takiej instalacji polskiej produkcji wraz z montażem obecnie nie przekracza 11 000 zł. W opisywanym przypadku roczny uzysk słoneczny będzie wynosił 2700 kWh, a wartość tej energii w przypadku zastępowania energii elektrycznej wyniesie 1215 zł/rok, w przypadku gazu będzie to ok. 517 zł/rok, a w przypadku węgla ok. 200zł/rok. Dla tak przyjętych założeń czas zwrotu inwestycji słonecznej będzie odpowiednio wynosił: dla energii elektrycznej 11000/1215 = 9,05 lat, dla gazu 11000/517 = 21,3 lat, a dla węgla będzie to aż 55 lat.

Ten uproszczony sposób liczenia zwrotu z inwestycji jest obarczony dużym błędem, gdyż nie uwzględnia wielu istotnych czynników. Jak wspomniano powyżej, uzysk słoneczny z instalacji nie jest stały. Często waha się w granicach 350–550 kWh/rok/m² w zależności od zastosowanych kolektorów, kąta ich pochylenia, nasłoneczniania w danym rejonie, doboru poszczególnych komponentów instalacji itd. Dodatkowo w zależności od przyjętego pokrycia solarnego część energii w okresie letnim może być niewykorzystana. Z tego względu w przypadku dokładniejszych obliczeń okresu zwrotu w pierwszej kolejności należy bardzo dokładne oszacować uzysk słoneczny.

Kolejnym kluczowym czynnikiem jest zmienność cen nośników energii w czasie.

Chcąc obiektywnie podejść do tematu, należy też uwzględnić koszty działania takiej instalacji, na które składają się: koszt energii elektrycznej do napędu pompy obiegowej oraz koszt serwisowania. W typowej instalacji słonecznej przeznaczonej dla domu jednorodzinnego pompa obiegowa zużywa od ok. 90–120 kWh energii elektrycznej, co przekłada się na koszt 40–50 zł rocznie. Prace związane z serwisowaniem są znacznie trudniejsze do oszacowania, gdyż nie są równomiernie rozłożone w czasie i w dużej mierze zależą od jakości instalacji i montażu. Zazwyczaj w przypadku uproszczonych obliczeń zakłada się koszty serwisowe na poziomie 1–2% wartości początkowej instalacji. Generalizując – dla większych i droższych instalacji koszt serwisu w stosunku do kosztów inwestycji będzie mniejszy, natomiast dla instalacji mniejszych koszt ten będzie stanowił większy udział.

Uwzględniając powyższe założenia, a w szczególności wzrost cen nośników energii, koszty eksploatacji i serwisu oraz finansowanie instalacji ze środków własnych, czas zwrotu inwestycji będzie następujący.


Ekonomika wykorzystania instalacji słonecznej w porównaniu z prądem

Ilustracja 1. Symulacja ekonomiki wykorzystania instalacji słonecznej wykonana za pomocą programu kolektorek 2.0 dla energii elektrycznej jako zastępowanego konwencjonalnego nośnika energii

Ekonomika wykorzystania instalacji słonecznej w porównaniu z gazem

Ilustracja 2. Symulacja ekonomiki wykorzystania instalacji słonecznej wykonana za pomocą programu kolektorek 2.0 dla gazu ziemnego jako zastępowanego paliwa konwencjonalnego

Ekonomika wykorzystania instalacji słonecznej w porównaniu z węglem

Ilustracja 3. Symulacja ekonomiki wykorzystania instalacji słonecznej wykonana za pomocą programu kolektorek 2.0 dla węgla jako zastępowanego paliwa konwencjonalnego

W przeprowadzonej symulacji uzysk słoneczny został wyliczony na poziomie 482 kWh/m² kolektora i 2981 kWh/rok z całej instalacji. W obliczeniach założono bardzo umiarkowany wzrost cen nośników energii na poziomie 10%. Koszty utrzymania instalacji zostały przyjęte jako 1% kosztów całej instalacji. Koszt energii elektrycznej do napędu pompy został wyliczony przez program na poziomie 42 zł/rok. Dla tak przyjętych założeń czas zwrotu inwestycji dla energii elektrycznej nieznacznie przekroczył 7 lat, a oszczędności w pierwszym roku zostały oszacowane na 1162 zł, co w tym przypadku czyni instalację słoneczną bardzo opłacalną. Prawie 13 lat należy czekać na zwrot nakładów w przypadku korzystania z gazu ziemnego, a oszczędności w początkowych latach nie przekroczą 500 zł, lecz także w przypadku tego nośnika energii instalację można uznać za opłacalną, zakładając jej 20 letni okres pracy. Najgorzej sytuacja wygląda w przypadku węgla, gdzie okres zwrotu nieznacznie przekroczył 20 lat. Patrząc na inwestycję z czysto ekonomicznego punktu widzenia, energia słoneczna nadal jest nieznacznie droższa od energii z węgla.

Ocena ekonomiki instalacji słonecznej za pomocą wskaźnika NPV

Do oceny zasadności danej inwestycji w ekonomii często używa się wskaźnika NPV (Net Present Value). Metoda ta oparta jest na analizie zdyskontowanych przepływów pieniężnych przy zadanej stopie dyskonta.

Rosnące ceny nośników energii oraz spadające ceny kolektorów słonecznych sprawiają, że instalacje solarne stają się coraz bardziej opłacalne, a „słoneczne” ciepło z powodzeniem może konkurować także cenowo z wieloma rodzajami paliw kopalnych. Przed decyzją o inwestycji w energię słoneczną zawsze trzeba przeanalizować własną sytuację pod kątem potrzeb i dostępnych rozwiązań. Należy mieć również na uwadze, że kolektory słoneczne dostarczają czystej odnawialnej energii, która ma dużą wartość dla ochrony środowiska, zrównoważonego rozwoju energetyki oraz efektywności energetycznej. Korzyści te bardzo trudno przeliczać na pieniądze.

Bogdan Szymański, GLOBEnergia

Cały artykuł - GLOBEnergia 2/2010
 
czwartek, 18 sierpień 2011 11:35

Kolektor słoneczny - Jaki typ wybrać?

Kolektor słoneczny jest najważniejszym produktem jaki należy wybrać planując montaż instalacji słonecznej.

kolektor słoneczny na dachu Przy tej okazji większość przyszłych użytkowników zastanawia się, czy wybór droższego kolektora próżniowego zostanie zrekompensowany wyższym uzyskiem słonecznym? Może lepiej zainwestować w większą powierzchnię tańszych kolektorów płaskich? W końcu, który typ kolektora jest lepszy, trwalszy, bardziej niezawodny i łatwiejszy w serwisie? Niestety na te pytania nie ma prostej i jednoznacznej odpowiedzi. Wybór między kolektorem płaskim a próżniowym rurowym powinien być uzależniony głównie od przeznaczenia i warunków pracy danej instalacji. Aby prawidłowo dokonać świadomego wyboru, w pierwszej kolejności należy zrozumieć najważniejsze różnice dzielące te dwa typy urządzeń.

 Zobacz także:

Kolektory słoneczne płaskie (z płaskim absorberem)

Jest to najczęściej stosowany typ kolektora, który schematycznie został przedstawiony na rysunku 1. W kolektorze płaskim promieniowanie słonecznie po przejściu przez przeźroczyste pokrycie (najczęściej hartowaną szybę) dociera do absorbera i zamieniane jest na ciepło. W ten sposób zgromadzona energia przekazywana jest do cieczy solarnej przepływającej przez rurki połączone trwale z płytą absorbera. W celu redukcji strat energii pod rurkami oraz na bokach kolektora znajduje się izolacja termiczna, jak również folia odbijająca promieniowanie cieplne.

Schemat kolektora płaskiego

Rys. 1. Schemat kolektora płaskiego, źródło: Viessmann



Kolektory słoneczne próżniowe rurowe (z absorberem w postaci rur próżniowych)
Podstawowym elementem kolektora próżniowego jest szklana rura o podwójnej ściance, zazwyczaj wykonana ze szkła borowo-krzemowego. Ścianki rur są połączone a powietrze znajdujące się między nimi jest wypompowywane w celu stworzenia próżni, która stanowi doskonałą izolację cieplną. Absorber w kolektorze próżniowym zazwyczaj nanoszony jest na zewnętrzną powierzchnię wewnętrznej ścianki szklanej rury. Z kolei do wewnętrznej powierzchni rury przymocowywana jest metalowa (aluminiowa lub miedziana) blacha, której zadaniem jest odebranie energii cieplnej z absorbera i przekazanie jej do ciepłowodu wypełnionego płynem niskowrzącym. Pod wpływem energii słonecznej płyn w parowniku zaczyna wrzeć i kieruje się ku górze, następnie w kondensatorze skrapla się i oddaje energię cieplną cieczy chłodzącej, którą stanowi płyn solarny. Ten typ kolektora, z uwagi na zastosowanie dwufazowej wymiany ciepła, określa się jako heat pipe („gorąca rurka” czy „ciepłowód”). Jest to obecnie najpopularniejszy rodzaj kolektora próżniowego rurowego na polskim rynku.



Schemat kolektora próżniowego

Rys. 2. Przekrój przez kolektor próżniowy rurowy typu heat pipe, źródło: Viessmann

 


Cały artykuł - GLOBEnergia 1/2010

kolektory słoneczne zestaw artykułów



Trzecim rodzajem kolektora próżniowego rurowego, jaki można spotkać na polskim rynku jest heat pipe z listkiem absorbera umieszczonym wewnątrz pojedynczej, przeźroczystej rury próżniowej. Często ten typ kolektora oznaczany jest skrótem SHCMV (patrz słownik). W tym przypadku energia cieplna zgromadzona na absorberze przekazywana jest bezpośrednio do ciepłowodu, który razem z absorberem znajduje się wewnątrz próżniowej rury. Takie rozwiązanie do minimum ogranicza straty ciepła, a kolektory tego typu charakteryzują się dużymi uzyskami słonecznymi, pracując bardzo efektywnie także w niskich temperaturach otoczenia. Niestety konstrukcja ta nie jest pozbawiana wad.

 

Schemat kolektora typu heat pipe

Rys.3. Schemat budowy oraz zasada działania kolektora próżniowego rurowego typu heat pipe. źródło: Eco-Schubert



Różnice w budowie poszczególnych typów kolektorów
Różnice w budowie poszczególnych typów kolektorów mają zasadniczy wpływ na sprawność oraz uzysk energii. W celu porównania poszczególnych urządzeń, należy odwołać się do parametrów wyznaczanych laboratoryjnie. Podczas testów kolektora wyznaczany jest szereg parametrów. Dla użytkownika szczególne znaczenia mają: sprawność optyczna oraz wskaźniki przenikania ciepła k1, k2. Jednym z często popełnianych błędów jest opieranie się w porównaniach wyłącznie na sprawności optycznej. Wielu użytkowników zapomina, że na rzeczywistą sprawność, a co za tym idzie uzysk energii z kolektora, duży wpływ ma także rodzaj zastosowanej izolacji, czyli wspomniane wskaźniki k1 oraz k2 (im niższe tym mniejsze straty ciepła).

Oprócz wyraźnych różnic w parametrach cieplnych, kolektory płaskie oraz próżniowe różnią się także parametrami hydraulicznymi. Wymiana ciepła w kolektorach próżniowych jest zazwyczaj dwufazowa (wszystkie rodzaje heat pipe), pozwala to na uzyskanie wysokich temperatur przy niskich oporach przepływu. W przypadku kolektorów płaskich, gdzie wymiana jest jednofazowa, opory przepływu są znacznie wyższe, a uzyskane temperatury niższe.

Który kolektor wybrać?
Różnice w budowie kolektorów próżniowych i płaskich są dość znaczne, co za tym idzie - ich przeznaczenie jest odmienne. Kolektory próżniowe, z uwagi na swoje zalety, które zostały opisane wcześniej, doskonale nadają się do pracy w niskich temperaturach i przy małym natężeniu promieniowania. Praktyka pokazuje, że dobre próżniówki mogą być do 30% bardziej wydajne w okresie zimowym od kolektorów płaskich. Z kolei wysoka sprawność optyczna kolektorów z płaskim absorberem przekłada się na wyższe uzyski w okresie letnim. Różnice te sprawiają, że sumarycznie w okresie całego roku kolektory płaskie są zazwyczaj zaledwie o 10% mniej wydajne od próżniowych. Wszystko zależy jednak od przeznaczenia instalacji i okresów jej pracy. W szczególnych przypadkach różnice w uzysku słonecznym przy poszczególnych typach kolektorów mogą być znaczne.

Ze względu na swoje zalety kolektory płaskie polecane są we wszelkiego rodzaju instalacjach sezonowych pracujących w okresie letnim. Doskonale spisują się w instalacjach podgrzewających wodę w basenach, instalacjach do podgrzewania ciepłej wody w domach jednorodzinnych, na kampingach czy w letnich schroniskach. Z kolei kolektory próżniowe są praktycznie niezastąpione w instalacjach projektowanych do wspomagania centralnego ogrzewania czy instalacjach CWU przy zakładanym wysokim pokryciu solarnym. Musimy też mieć na uwadze, że kolektory płaskie są znacznie tańsze w przeliczeniu na m² od próżniowych. Niższa cena sprawia, że ten typ kolektorów jest częściej wybierany i ma obecnie ok 90% polskiego rynku. Nie jest jednak prawdą, że kolektory płaskie nadają się do każdej instalacji, a braki w niskiej sprawności zimą można nadrobić zwiększając powierzchnię. Przy średnich wartościach natężenia promieniowania słonecznego w grudniu czy styczniu, które mieszczą się w przedziale 50–100 W/m² kolektor płaski będzie w stanie podgrzać wodę do znacznie niższej temperatury niż kolektor próżniowy.

Jak porównać powierzchnię kolektorów?
W kolektorach mamy do czynienia w wieloma różnymi powierzchniami: netto, brutto absorbera, apertury. Jeżeli w przypadku kolektorów płaskich, biorąc te same powierzchnie (np. absorbera) porównanie jest stosunkowo proste. To w przypadku porównania dwóch typów kolektorów trzeba być już bardzo ostrożnym. Nie zaleca się porównywania kolektorów próżniowych po powierzchni absorbera, gdyż takie porównanie często nie będzie obiektywne. W tym typie kolektora absorber zazwyczaj napylany jest na wewnętrznej ścianie szklanej rury. Walcowaty kształt absorbera sprawia, że nie jest on równomiernie oświetlany. Często zdarza się, że promieniowanie słoneczne jest dodatkowo odbijane za kolektorem i skupiane na absorberze. Różnorodność w budowie kolektorów próżniowych sprawia, że jedynym bezpiecznym sposobem porównywania wielkości tych kolektorów jest opieranie się na powierzchni apertury, która dla każdego kolektora (płaskiego czy próżniowego) powinna zostać wyznaczona i odpowiada powierzchni efektywnej. (...)


Bogdan Szymański


Cały artykuł - GLOBEnergia 1/2010

kolektory słoneczne zestaw artykułów

W związku z brakiem wiedzy technicznej oraz wsłuchiwanie się w niekoniecznie prawdziwe obiegowe opinie naraża potencjalnych klientów kolektorów słonecznych na niepotrzebne nadmierne wydatki, nieprzynoszące oczekiwanych efektów a często wręcz wadliwą pracę całego układu solarnego.

kolektory słonecznePrzy wyborze konkretnego rozwiązania i konkretnego producenta nie należy sugerować się tylko ulotkami handlowymi, ale np. domagać się wyliczenia szacunkowych zysków solarnych korzystając z niezależnych programów obliczeniowych takich jak Kolektorek, GetSolar czy TSol. Programy te są w stanie wyliczyć szacunkowe zyski solarne i porównać spodziewane efekty pracy między poszczególnymi producentami kolektorów słonecznych płaskich czy próżniowych. Ocenie powinna podlegać cała instalacja solarna a nie tylko pojedynczy kolektor!

kolektory na dachuPrzede wszystkim powinniśmy również zwrócić uwagę na certyfikaty poświadczające wysoki standard wykonania danego kolektora. Certyfikat, który uznawany jest w całej Europie, to Solar Keymark. Większość producentów kolektorów słonecznych ma prawo do dysponowania tym znakiem. Certyfikat Solar Keymark wprowadzony w 2003 roku przez Europejską Federację Cieplnego Przemysłu Solarnego (ESTIF) we współpracy z Europejskim Komitetem Standaryzacji; którego członkiem jest także Polska; świadczy o zgodności produktu z europejskimi normami EN 129775 i EN 12976.

Wybierane losowo egzemplarze kolektorów firmy, która stara się o przyznanie Solar Keymark, przechodzą kompleksowe badania w zakresie wydajności i wytrzymałości, badany jest także sam zakład produkcyjny. Ponadto, aby nie stracić raz zdobytego certyfikatu, firma musi stale utrzymywać wysoką, jakość swoich produktów, badania są, bowiem cyklicznie powtarzane. Znak Solar Keymark przyznaje kilka certyfikowanych (niezależnych) instytutów badawczych. Pełną listę wraz raportami można uzyskać na stronie internetowej www.estif.org/solarkeymark/regcol.php.

Dodatkowo oprócz takich danych jak sprawność optyczna kolektora czy współczynniki strat ciepła a1 i a2, powinniśmy zwrócić uwagę na podawaną moc użyteczną kolektora w zależności od natężenia promieniowania słonecznego i różnicy temperatur płynu solarnego w kolektorze i otoczenia. Np. zgodnie z przeprowadzonego przez Fraunhofer-ISE we Fryburgu, testu dla płaskich kolektorów słonecznych marki Junkers serii Excellence oraz Compact moc użyteczna kolektora jednostkowego [W] przy natężeniu promieniowania słonecznego na poziomie G=1000 [W/m²] oraz różnicy temperatur pomiędzy średnią temperaturą czynnika grzewczego w kolektorze a temperaturą otoczenia (tm − ta [K]).

Trzeba też pamiętać, iż kolektor słoneczny jest jednym z elementów składowych całej instalacji solarnej, dlatego powinniśmy zwrócić uwagę na dodatkowe szczegóły:

sposób podłączenia - np. ewentualna możliwość podłączenie 5 kolektorów z jednej strony pozwala znacznie zmniejszyć ilość rur, otuliny w stosunku do tradycyjnego podłączenia, co wpływa na zmniejszenie start ciepła na przesyle ciepła, nie mówiąc już o zmniejszeniu zajmowanej powierzchni na dachu,

rodzaj zastosowanej pompy obiegu solarnego - np. zróżnicowanie solarnych grup pompowych poprzez zastosowanie dużego typoszeregu pomp, najmniejsze obsługujące do 5 kolektorów największe obsługujące do 50 kolektorów– pozwala to ograniczać zużycie prądu i zmniejszyć koszty eksploatacji;

sterowanie – oprócz instalacji solarnej prawie zawsze mamy do czynienia z innym układem grzewczym np. układem z kotłem kondensacyjnym – warto wtedy zwrócić uwagę czy w ofercie producenta są regulatory solarne bezpośrednio współpracujące z kotłem, dzięki czemu moglibyśmy jednym regulatorem sterować obiegiem kotłowym i solarnym. Np. opatentowany przez Junkersa program SolarControlUnitInSide szacujący zyski solarne i optymalizujący współpracowanie kotła i kolektorów słonecznych prowadzi do uzyskania dodatkowych oszczędności

waga kolektorów – to nie tylko łatwość montażu przez instalatora ale również mniejsze obciążenie dachu – przy wielkości kolektorów na poziomie 2,32 m2 kolektory słoneczne marki Junkers serii ważą tylko 44 kg, a w przypadku serii Compact waga wynosi tylko 30 kg.

powierzchnia kolektora – nie powinniśmy patrzeć tylko na wymiary zewnętrzne kolektora, ale przede wszystkim na powierzchnię czynną – w przypadku kolektorów Junkers ponad 96% to powierzchnia czynna,

gwarancja na sprawne działanie urządzenia – np. w przypadku Junkersa jest to 5 lat od zakupu kolektorów słonecznych,

dotacje – od zeszłego roku wprowadzono ogólnopolski program dotacji na kolektory słoneczne dla klientów indywidualnych oraz wspólnot mieszkaniowych. Dotowane są kredyty udzielane na układ solarny wraz z wykonawstwem. Klient indywidualny ma możliwość uzyskania dotacji nawet do 45% tzw. kosztów kwalifikowanych, które nie mogą być jednak większe niż 2500 PLN na każdy 1m2 zastosowanych kolektorów słonecznych, – czyli większe kolektory dają szansę na większą dotację! Od tego roku dotacje do kredytu można uzyskać również, jeżeli kolektory będą wspomagały centralne ogrzewania. Instalując zestaw urządzeń marki Junkers przeznaczony do solarnego wspomagania ogrzewania c.w.u. i centralnego ogrzewania w budynku o powierzchni użytkowej ok. 150 m2, w skład którego wchodzi 5 kolektorów słonecznych typu Comfort lub Excellence o powierzchni 2,37 m2 każdy, można uzyskać dotację w wysokości 13 331 zł.


Na koniec warto też zwrócić uwagę na specyfikę budynku, w którym będziemy stosowali solarne wspomaganie ogrzewania ciepłej wody. O ile w przypadku domów jednorodzinnych mówimy o rocznych oszczędnościach rzędu nawet do 60% to w przypadku domów wielorodzinnych przyjmujemy, iż optymalny stopień pokrycia potrzeb c.w.u. w dużej instalacji solarnej powinien wynosić 35-45% w skali roku.

Dopiero po porównaniu tych wszystkich danych można spokojnie podjąć decyzję, jakie kolektory zamontować.

Jerzy Grabek Junkers

Artykuł sponsorowany
czwartek, 18 sierpień 2011 11:34

Poddębice - Miasto Słońca

Miasto Poddębice (woj. łódzkie) może się poszczycić jedną z największych w kraju instalacją solarną – jest ono obecnie liderem polskiej  solarnej Ligi Mistrzów Energii Odnawialnej (www.ozeliga.pl).

Ale jak na lidera przystało, nie poprzestaje na tym, ale sięga po nowe rozwiązania służące lepszemu wykorzystaniu lokalnych źródeł energii odnawialnej.

Poddębice, energetyka słoneczna

W Poddębicach zrealizowano projekt pod nazwą „Modernizacja systemu grzewczego i termomodernizacja budynków na terenie miasta Poddębice”. Obejmował on termomodernizację siedmiu obiektów użyteczności publicznej i dwóch budynków mieszkalnych należących do gminy, termomodernizację 12 budynków Wspólnot Mieszkaniowych oraz 13 budynków Spółdzielni Mieszkaniowej, modernizację i rozbudowę dwóch kotłowni (zamiana źródła zasilania z węgla kamiennego na brykiet z biomasy, głównie słomy), modernizację blisko 3,5 km sieci ciepłowniczych (przyłączenie nowych odbiorców i likwidację kolejnych kotłowni węglowych), montaż 325 kolektorów słonecznych o łącznej powierzchni 580 m2 do podgrzewania bieżącej wody użytkowej. W realizacje tego zadania zaangażowało się kilka podmiotów: Samorząd Gminy Poddębice, Przedsiębiorstwo Usług Komunalnych w Poddębicach, Spółdzielnia Mieszkaniowa w Poddębicach oraz Poddębickie Wspólnoty Mieszkaniowe. Całkowity koszt inwestycji oszacowano na około 17,5 mln zł. Warto zaznaczyć, że dzięki temu projektowi uzyskano znaczący efekt ekologiczny (zaoszczędzenie energii cieplnej poprzez zahamowanie jej utraty), a wykorzystanie biomasy pozwoli zwiększyć dochody rolników oraz tworzyć nowe miejsca pracy. Dla porównania – 2500 ton brykietu słomianego zastępuje ok. 1500 ton węgla kamiennego.
(…)

Obecnie w Poddębicach działa ponad 1267 kolektorów słonecznych o łącznej powierzchni ponad 2200 m2, co stawia miasto w czołówce krajowej. Pozytywnym zjawiskiem jest również fakt, iż mieszkańcy domków jednorodzinnych montują na dachach instalacje solarne. Choć koszty nie są niskie, zwracają się mniej więcej po ok. 8 latach użytkowania. W ten oto sposób oprócz efektu ekologicznego mieszkańcy naszego miasta uzyskują oszczędności, a duża liczba solarów na dachach poddębickich budynków i znaczna ilość wykorzystywanej energii słonecznej spowodowały, że mieszkańcy nazwali Poddębice Miastem Słońca.
(…)

Wyznaczono już tereny, na których będą prowadzone odwierty, a w planie zagospodarowania przestrzennego miasta uwzględniono ponad 12 ha na realizację inwestycji wykorzystującej wody termalne.
Skorzysta na tym, wybudowany w 1994 roku, szpital w Poddębicach. Na bazie wód termalnych możliwe stanie się uruchomienie oddziału balneologicznego. Wówczas w mieście nad Nerem można będzie organizować turnusy rehabilitacyjne. Posiadając wody termalne Poddębice mają szansę stać się zagłębiem termalnym nie tylko w województwie, ale i w Polsce.

Opracował Andrzej Peraj, Urząd Miejski w Poddębicach

Cały artykuł - GLOBEnergia 4/2009

czwartek, 18 sierpień 2011 11:34

Jak optymalnie ustawić kolektor słoneczny

Temat najlepszego ustawienia kolektorów w dalszym ciągu jest marginalizowany przez instalatorów oraz projektantów.


Wielu wychodzi z założenia, że jeżeli tylko dom ma połać dachu skierowaną na południe pod kątem 20–40o, to z pewnością ustawienie będzie odpowiednie - niezależnie od przeznaczenia instalacji słonecznej.

Jak ustawić kolektor słonecznyNa wstępie należałoby się zastanowić, czy coś takiego, jak uniwersalny kąt pochylenia kolektora w ogóle istnieje? Panuje przekonanie, że najlepszym ustawieniem jest to, przy którym rocznie dociera do kolektora najwięcej energii. Niestety rozkład roczny energii słonecznej docierającej do Ziemi jest bardzo nierównomierny. Innymi słowy, istnieją bardzo duże różnice w ilości energii, jaka dociera do Ziemi w poszczególnych miesiącach, porach roku.

jak optymalnie istawić kolektory słoneczneJeżeli instalacja jest całoroczna, celem optymalizacji ustawienia kolektorów powinno być niwelowanie różnic w energii, jaka dociera do nich w okresie całego roku. Samo zwiększanie sumy rocznej energii w wielu przypadkach mija się z celem. Przy tak dużych dysproporcjach w energii, jaką otrzymuje Ziemia w poszczególnych okresach, efektywne wykorzystanie energii przez kolektory słoneczne może nastąpić jedynie, gdy uda nam się zwiększyć ilość pozyskiwanej energii w okresie zimowym, nawet kosztem strat w okresie letnim. Pytanie, jakie się nasuwa, to w jakim stopniu jesteśmy w stanie zwiększać lub zmniejszać energię słoneczną docierającą do kolektora w stosunku do energii docierającej do powierzchni horyzontalnej w poszczególnych porach roku? Jeżeli stosunek energii padającej na m2 pochylonego kolektora do energii padającej na m2 powierzchni horyzontalnej (nie pochyłej) nazwiemy współczynnikiem „f”, to celem optymalnego ustawienia kolektora będzie maksymalne zwiększenie tego współczynnika w okresie pracy instalacji.

Mimo iż większości z nas wydaje się, że słońce wstaje na wschodzie i zachodzi na zachodzie, nie jest to do końca prawdą. Jedynie dwa razy w roku możemy obserwować wschód słońca dokładnie na wschodzie, a zachód na zachodzie. W pozostałych dniach mamy do czynienia ze wschodem słońca od północnego wschodu aż po południowy wschód. To samo dotyczy zachodu.

Typ instalacji słonecznej a pochylenie kolektora

Z przedstawionej powyżej analizy wynika, że ustawiając kolektor pod odpowiednim kątem, możemy znacznie zwiększać ilość docierającej do niego energii w okresie zimowym. Z drugiej strony ustawiając kolektory pod optymalnym kątem dla okresu zimowego, tracimy znaczne ilości energii w okresie letnim. Z tych zależności jasno wynika, że przy wyborze kąta, pod jakim zamontujemy kolektor, musimy wziąć po uwagę okres pracy instalacji.

1. Jeżeli instalacja będzie podgrzewać ciepłą wodę użytkową lub basen tylko w sezonie letnim, najlepiej ustawić kolektory pod kątem w przedziale 0-20o. Zysk energii będzie znikomy, ale w lecie przynajmniej nie nastąpi jej spadek.

2. Jeżeli instalacja solarna planowana jest do całorocznego podgrzewania c.w.u., optymalnym ustawieniem jest zakres kątów 55-65o. Zyskujemy znacznie zwiększenie ilości energii docierającej do kolektora w zimie, także sporo więcej mamy wiosną i jesienią. W lecie następuje nieznaczny spadek energii docierającej do kolektora, który bez problemu jest kompensowany o wiele większym nasłonecznieniem w tym okresie.

3. Jeżeli instalacja oprócz c.w.u. ma także wspomagać centralne ogrzewanie, jedynym sensownym ustawianiem jest pochylenie kolektorów pod kątem75-85o. Przy takim ustawieniu mamy maksymalny zysk energii w okresie zimowym, czyli w czasie, gdy potrzebujemy najwięcej energii. Z uwagi na to, że dla okresu letniego przy takim ustawieniu ograniczamy ilość docierającej do kolektorów energii, nie narażamy instalacji na długie okresy stagnacji. Natomiast znacznie przewymiarowana instalacja projektowana do wspomagania c.o. w zupełności poradzi sobie z podgrzewaniem wody jedynie na potrzeby ciepłej wody użytkowej w okresie letnim.

Bogdan Szymański


Cały artykuł - GLOBEnergia 3/2009

czwartek, 18 sierpień 2011 11:34

Kolektory słoneczne do ogrzewania basenów

Podstawowym odnawialnym źródłem energii, które można wykorzystać w krytych i odkrytych basenach kąpielowych, jest energia słoneczna wykorzystana za pomocą instalacji kolektorów słonecznych.

kolektory słoneczne do ogrzewania basenów
W przypadku obiektów odkrytych, które działają sezonowo, oprócz oszczędności związanych z podgrzewem wody dodatkowym czynnikiem sprzyjającym wykorzystaniu tego rodzaju ogrzewania jest zgodność okresu użytkowania basenu z okresem największego natężenia promieniowania słonecznego. Wykorzystanie kolektorów umożliwi wydłużenie czasu użytkowania basenu, co zwiększy jego dochodowość. Układy solarne podgrzewające tylko wodę w basenach nie posiadają zasobników ciepła, ponieważ jego rolę spełnia basen, do którego oddawane jest całe ciepło.

Jeśli energia słoneczna ma być wykorzystana również do podgrzewu wody użytkowej, wówczas należy zastosować dodatkowo zbiorniki buforowe.

 Dodatkowym sposobem na zmniejszenie strat zarówno z basenów krytych, jak i odkrytych jest odzysk ciepła z wody usuwanej z basenu oraz ścieków prysznicowych. Do tego celu stosuje się specjalne centrale z rekuperatorem oraz pompą ciepła. Centrale takie wyposażone są także w odpowiednią automatykę sterującą i filtry. Zasada działania centrali (rys. 3) polega na wstępnym odebraniu części ciepła od wody usuwanej w rekuperatorze i przekazaniu go wodzie świeżej pobieranej z sieci. Dalszy odzysk ciepła następuje w parowniku pompy ciepła, gdzie woda jest schładzana do 8ºC. Ciepło odebrane w parowniku zostaje przekazane w skraplaczu pompy ciepła wodzie częściowo ogrzanej w rekuperatorze. Temperatura wody wypływającej z urządzenia przekracza 30ºC. Wszelkie zanieczyszczenia znajdujące się w wodzie usuwanej zostają zatrzymane na filtrach. Ilość energii elektrycznej pobranej przez centralę w stosunku do odzyskanego ciepła wynosi 7–20%, w zależności od temperatury wody dopływającej z sieci wodociągowej.

kolektory słoneczne ogrzewające basenPodgrzewanie wody basenowej w sezonie letnim może być realizowane za pomocą kolektorów słonecznych, przez które bezpośrednio przepływa woda basenowa. W tym okresie temperatura powietrza jest zazwyczaj wyższa od temperatury wody basenowej, dlatego stosuje się kolektory bez osłony zewnętrznej w postaci szyby oraz bez spodniej izolacji cieplnej. W tym przypadku absorber jest bezpośrednio wystawiony na działanie promieniowania słonecznego, co zwiększa ilość energii docierającej do niego. Brak spodniej izolacji termicznej powoduje nagrzanie powierzchni pod kolektorem i wytworzenie krótkoterminowego magazynu ciepła, które jest oddawane po zachodzie słońca. Metoda ta może być stosowana w sezonie letnim, co czyni ją przydatną jedynie w przypadku basenów odkrytych.

W polskim klimacie przez większość roku panują warunki uniemożliwiające korzystanie z basenów odkrytych (nawet z podgrzaną wodą), dlatego też instalacje stosowane w krytych pływalniach używanych przez cały rok różnią się od tych omówionych wcześniej. Kolektory stosowane w krytych pływalniach w celu zapobiegania utracie ciepła w okresie zimowym posiadają przezroczystą osłonę zewnętrzną, izolację cieplną spodnią wykonaną z wełny mineralnej lub izolację cieplną w postaci próżni. Ze względu na nierównomierny rozkład natężenia promieniowania słonecznego w ciągu roku oraz konieczność ogrzewania pomieszczeń hali basenowej, szatni itp. nie jest możliwe stosowanie samych kolektorów słonecznych. Instalację solarną należy zatem skojarzyć z dodatkowym źródłem energii.

Dla prawidłowo zaprojektowanej instalacji, która nie jest przewymiarowana, solarny stopień pokrycia dla miesięcy letnich przekracza 90%, a średnioroczny stopień pokrycia wynosi od 40–60% energii solarnej w całkowitej ilości energii potrzebnej do podgrzania c.w.u. i wody basenowej. W naszej strefie klimatycznej, ze względu na występowanie ujemnych temperatur, są to układy z wydzielonym obiegiem czynnika solarnego, w którym krąży mieszanka niezamarzająca, która oddaje ciepło do zasobnika. Jeśli czynnik solarny nie ma wystarczającej energii, aby podgrzać wodę, jest ona dogrzewana przez połączony z systemem kocioł (na biomasę). Kiedy kocioł nie pracuje np. z przyczyn technicznych, instalacja może zostać zasilona z MPEC. Taki system zapewnia ciepło dla całej instalacji basenowej niezależnie od pory roku, ponieważ wszystkie urządzenia grzewcze wzajemnie się uzupełniają.

Literatura:

  • Nowakowski E., „ Parowanie wody  w basenach kąpielowych”, COW, 9/1992.
  • Szargut J., „Termodynamika techniczna”, Politechnika Śląska, Gliwice 1997.
  • Pluta Z., „Słoneczne instalacje grzewcze”, Oficyna wydawnicza PW, Warszawa 2003.
  • Korner W., Kirchhoff W., Schabach T., „Termiczne instalacje solarne”, Bielawa 2001.
  • Ćwięka J., Kapuśniak J., „Projekt ogrzewania basenu za pomocą systemu solarnego skojarzonego z kotłem opalanym biomasą”, Zakład Surowców Energetycznych, AGH Kraków 2007.


Jakub Kapuśniak, GLOBEnergia


Cały artykuł - GLOBEnergia 2/2009

 
czwartek, 18 sierpień 2011 11:33

Kolektory słoneczne - tak, ale jakie?

Jednym z ważniejszych wyborów, przed którymi stajemy podczas budowy lub generalnego remontu domu, jest wybór systemu grzewczego.

Kolektory słoneczne To właśnie na centralne ogrzewanie i przygotowanie ciepłej wody użytkowej przeznaczamy później większość wydatków eksploatacyjnych. Do rozważenia wyboru alternatywnych źródeł energii (innych niż kotły węglowe lub gazowe) skłaniają nas, prócz względów ekonomicznych, również ekologiczne – rosnąca świadomość konieczności ochrony środowiska zarówno w skali mikro, jak i makro. Ponadto związana z polityką międzynarodową niepewność dostaw gazu i oleju opałowego potwierdza słuszność poszukiwań innych źródeł energii.

kolektory słoneczne na dachukolektory słoneczne płaskieInwestor ma do dyspozycji systemy oparte na pompach ciepła oraz na kolektorach słonecznych. Nie wykluczają się one wzajemnie, choć różnią się zarówno budową, zasadą działania, cechami użytkowymi i kosztem, zarówno inwestycyjnym, jak i eksploatacyjnym. Po rozważeniu wszelkich za i przeciw tych systemów inwestor dokonuje wyboru. Jeśli wybiera system oparty na bezpośrednim wykorzystaniu energii Słońca – czyli taki, w skład którego wchodzą kolektory słoneczne, do podjęcia pozostaje jeszcze wybór rodzaju kolektorów. Mogą to być kolektory próżniowe rurowe lub płaskie.

Kolektory płaskie starszego typu to nieco mniejszy wydatek na etapie inwestycji i jednocześnie wystarczające w okresie letnim parametry użytkowe. Nowoczesne kolektory próżniowe rurowe to nieco większy koszt inwestycyjny, kompensowany wyższą skutecznością w okresach przejściowych (jesień, wiosna). Dobrze dobrane kolektory zapewniają pokrycie 80–100% zapotrzebowania na energię cieplną do przygotowania c.w.u. (ciepłej wody użytkowej) w okresie największego nasłonecznienia. Jednak to tylko ok. 4 miesięcy. A co w pozostałych porach roku, gdy nasłonecznienie nie jest już tak intensywne (mniejsza wysokość Słońca nad horyzontem, krótszy dzień), występują częstsze i większe zachmurzenia, i przede wszystkim mniejsza temperatura otoczenia?


Porównanie wydajności kolektora próżniowego rurowego i kolektora płaskiego


W warunkach rzeczywistych najczęściej mamy do czynienia z dużą różnicą temperatury czynnika grzewczego i temperatury otoczenia. Zarówno latem, gdy przy temperaturze otoczenia rzędu 20–30oC czynnik grzewczy osiąga temperaturę powyżej 100oC, jak i w okresach przejściowych i zimą, gdy nawet przy temperaturach ujemnych i przy dobrym nasłonecznieniu czynnik grzewczy może osiągnąć 50–80oC. Zwykle, przy dobrym nasłonecznieniu, mamy więc do czynienia z różnicą temperatury czynnika grzewczego i temperatury otoczenia na poziomie 60–80oC, a co za tym idzie, z większą wydajnością kolektorów próżniowych w porównaniu z kolektorami płaskimi. Szacuje się, że dzięki doskonałej izolacji warstwy próżniowej, średnioroczna wydajność kolektorów próżniowych jest o ok. 30% wyższa niż wydajność kolektorów płaskich.

Producenci kolektorów płaskich zwracają uwagę na ich niższą cenę. To prawda. Kolektory płaskie są tańsze i jednocześnie wystarczające w okresach intensywnego nasłonecznienia. ednak obniżenie ich skuteczności w okresach przejściowych skłania do uważniejszego spojrzenia na kolektory próżniowe rurowe. Tym bardziej że koszt samych kolektorów w instalacji systemu ogrzewania słonecznego wynosi około 30–50%. Pozostały udział mają zbiornik (ogrzewacz c.w.u.), grupa pompowa, naczynie przeponowe, sterownik, orurowanie, materiały montażowe i robocizna. Za nieco wyższą cenę zestawów z kolektorami próżniowymi uzyskujemy możliwość efektywniejszego korzystania z energii słonecznej w okresach: wiosna, jesień, zima.

Większość kolektorów próżniowych posiada zbliżone parametry termodynamiczne. Jednak poszczególne typy kolektorów próżniowych różnią się pomiędzy sobą, nieraz znacznie, konstrukcją i zastosowaną technologią. Znaczenie różnic konstrukcyjnych ujawnia się na etapie montażu oraz podczas serwisowania instalacji, a zwłaszcza w przypadku konieczności wykonania wymiany rury próżniowej. (...)

mgr inż. Maciej Krzeczek
Dyrektor techniczny
Eco-Schubert Sp. z o.o.


Cały artykuł - GLOBEnergia 2/2009

kolektory słoneczne zestaw artykółów  
czwartek, 18 sierpień 2011 11:32

Dotacje UE na energetykę słoneczną

Wzrost zainteresowania czystą energią – wykorzystaniem energii wodnej, wiatru, biomasy, energii geotermalnej i promieniowania słonecznego sprawiło, że pozyskiwanie energii z tych źródeł stało się rzeczą naturalną, w pełni postrzeganą jako alternatywne źródło energii i liczącą się w bilansie paliwowo-energetycznym kraju.

Dotacje Unii Europejskiej wsparciem rozwoju energetyki słonecznejDodatkowo przy wsparciu opracowywanych przez różne instytucje, samorządy terytorialne planów, strategii, analiz, opracowań dotyczących lub zawierających zapisy wykorzystania OZE, a także przygotowanych przez Unię Europejską i obowiązujących w Polsce dokumentów wyznaczających kierunki rozwoju i możliwości pozyskiwania odnawialnych źródeł energii wzrasta zainteresowanie tymi czystymi źródłami energii.

Jednym ze źródeł znajdującym zastosowanie w gospodarstwach domowych, hotelach, gospodarstwach agroturystycznych, pensjonatach, ośrodkach wypoczynkowych, basenach kąpielowych (krytych i otwartych), rolnictwie, zakładach produkcyjnych i coraz częściej w zabudowie wielorodzinnej i innych budynkach użyteczności publicznej jest energia promieniowania słonecznego.

Zarówno kolektory słoneczne wykorzystywane przede wszystkim do podgrzewania c.w.u. i wspomagania ogrzewania – płaskie cieczowe, jak i te o większej sprawności rurowo-próżniowe oraz ogniwa fotowoltaiczne, z których otrzymujemy energię elektryczną – ze względów ekonomicznych jeszcze najczęściej wykorzystywaną punktowo (np. aktywna sygnalizacja świetlna), przyczyniają się w coraz większym stopniu do osiągnięcia minimalnego wkładu odnawialnych źródeł energii zgodnego ze Strategią Rozwoju Energetyki Odnawialnej w ogólną konsumpcję paliw i energii w krajach członkowskich.

Szerokie analizy wykazują, że przy obecnym poziomie rozwoju techniki, gdzie sprawność urządzeń solarnych jest coraz wyższa i stosowane są coraz to nowsze i innowacyjne metody technologiczne, średni zwrot kosztów wynosi poniżej 5 lat i stale spada.

Jednakże, aby wzrost wykorzystania energii promieniowania słonecznego, a także innych odnawialnych źródeł mógł nastąpić, potrzebne są odpowiednie nakłady finansowe. Możliwość taką dają nam niskooprocentowane kredyty, dotacje celowe, a przede wszystkim możliwość dofinansowania inwestycji z funduszy Unii Europejskiej.

Niskooprocentowane kredyty na całkowitą lub częściową zamianę źródeł energii z konwencjonalnych na niekonwencjonalne (w tym odnawialne źródła energii m. in. kolektory słoneczne) posiada Bank Ochrony Środowiska. O kredyt w wysokości nawet do 100% zakładanej inwestycji mogą ubiegać się zarówno jednostki samorządu terytorialnego, jak i  przedsiębiorcy i klienci indywidualni, którzy mają możliwość spłaty kredytu nawet do 10 lat. Również Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej (NFOŚiGW) ogłosił listę priorytetowych programów planowanych do finansowania w 2007 roku. Lista uwzględnia finansowanie (do 80% kosztów przedsięwzięcia ze spłatą do 10 lat) budowy kolektorów słonecznych i ogniw fotowoltaicznych oraz opracowania dokumentacji niezbędnej do wnioskowania o dofinansowanie i realizacji przedsięwzięć przyczyniających się do wzrostu wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych w zadaniach dotyczących ochrony powietrza w postaci kredytów, dotacji, pożyczek. NFOŚiGW wspierać może również zadania nieinwestycyjne m.in.  programy edukacyjne, promocyjne, działalność wydawniczą, konferencje, seminaria o zasięgu krajowym, konkursy i przedsięwzięcia związane z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii.

Ze względu na sytuację urbanistyczną regionów typowo wiejskich, gdzie małe zagęszczenie budynków oraz wysokie koszty realizacji inwestycji praktycznie nie pozwalają na budowę sieci ciepłowniczej, czy też gazyfikacji, właściwe staje się wykorzystanie OZE. To tam właśnie istnieją dobre warunki dla wykorzystywania energii słonecznej dla celów grzewczych, rolniczych (suszenie płodów rolnych) czy też w agroturystyce. Takie inwestycje w urządzenia pozyskujące energię ze słońca na obszarach wiejskich można realizować przy pomocy wsparcia z Programu Rozwoju Obszarów Wiejskich na lata 2006 – 2012. W ramach programu można będzie uzyskać dofinansowanie do 50% całkowitych kosztów kwalifikowalnych projektu.


Cały artykuł - GLOBEnergia 1/2007
 

W Canberze na Australian National University (ANU) stworzono największy paraboidalny, talerzowy koncentrator słoneczny (fot. 1). Jest to prototyp zaprojektowany docelowo na potrzeby wielkoskalowego systemu energetycznego opartego na wykorzystaniu energii słonecznej.

Big Dish - talerzowy koncentrator słoneczny

Talerz ma powierzchnię 400 m2, zbudowany jest z trójkątnych elementów z cienkiego szkła zawierających małe ilości żelaza, pokrytego od spodu srebrem  (fot. 5). Elementy te są na stałe przytwierdzone do cienkiej metalowej blachy stanowiącej podłoże. Ponadto urządzenie wypozażone jest w mechanizm pozwalający na dwuosiowe śledzenie ruchów słońca.

Mimo że Canberra jest umiarkowanie słoneczna, system generuje około 2 GWh energii elektrycznej rocznie i 4 GWh energii cieplnej. Dzięki zwiększeniu gamy możliwości wykorzystania produkowanej w ten sposób energii (np. rozwój akwakultury), system może stać się jeszcze bardziej efektywny. Obecnie instalacja jest w stanie dostarczyć energię elektryczną dla około 100 gospodarstw domowych.

Konstruktorzy instalacji są zdania, że tego typu rozwiązanie mogłoby w 100% zaspokoić zapotrzebowanie na energię elektryczną Australii. W tym celu należałoby pokryć urządzeniami obszar kilkakrotnie większy od powierzchni stanu wynoszącej 805,6 km2, do którego przynależy Canberra, przy czym powierzchnia poszczególnych urządzeń skupiających musiałaby być porównywalna z rozwiązaniem zaproponowanym przez naukowców z ANU.

Zdolność do wykazania unikalnej technologii zdolnej do dostarczania energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych na skalę przemysłową jest zdecydowaną zaletą projektu. Argumentem przemawiającym na jego korzyść jest także przewaga koncentratora talerzowego nad innymi systemami solarnymi w zakresie wytwarzania wyższej temperatury, a tym samym wyższej wydajności niż wydajność systemów wykorzystujących inne metody skupiania energii słonecznej.


Cały artykuł - GLOBEnergia 1/2009
fotowoltaika