jesteś tutaj: Porady - kolektory słoneczneEnergia słoneczna w Polsce

Energia słoneczna w Polsce

promieniowanie słoneczne

Napromieniowanie całkowite na terenie Polski

Na zamieszczonej obok mapie Polski zaznaczone zostały obszary o różnych sumach rocznego napromieniowania słonecznego. Zróżnicowanie to zamyka się w granicach od 996 kWh/m2 powierzchni płaskiej na obszarach słabszych do 1048 kWh/m2 na obszarach najsilniej napromieniowanych.

W praktyce wykorzystania energii słonecznej w instalacjach do wspomagania ogrzewania wody użytkowej można przyjąć, że na obszarze całego kraju roczne sumy napromieniowania słonecznego sięgają 1000 kWh/m2 z odchyłami +/- 10%

Energia użyteczna z kolektora słonecznego

Ilość energii użytecznej możliwej do otrzymania z jednostki powierzchni kolektora słonecznego w określonym czasie jest wielkością zmienną i raczej mało zróżnicowaną w zależności od rodzaju i wykonania samego kolektora, natomiast bardzo zależną od budowy instalacji, jej przeznaczenia i sposobu użytkowania.

Wszystkie kolektory słoneczne, produkowane przez różnych znanych producentów legitymują się certyfikatami badań sprawności i wydajności energetycznej w określonych warunkach: wielkości instalacji, jej przeznaczenia i położenia geograficznego wybranej miejscowości, do której wyniki badań się odnoszą. Certyfikaty te mają ujednoliconą formę, zgodnie z europejską normą na kolektory słoneczne - EN 12975-1 i są dostępne pod adresem internetowym danej jednostki badawczej.

Określenie wielkości użytecznego uzysku energii cieplnej z konkretnej instalacji, w której wybrane kolektory słoneczne mają być zastosowane, wymaga dość skomplikowanego liczenia.

W praktyce, na ogół sprowadza się to do wykonania obliczeń symulacyjnych przy wykorzystaniu programu komputerowego GetSolar.

Prawidłowość budowy danej instalacji i wiarygodność przypisywanej tej instalacji wielkości spodziewanej do uzyskania energii użytecznej powinny zawsze być udokumentowane wykonanymi obliczeniami symulacyjnymi.

Ile ciepła można uzyskać z instalacji słonecznej do ogrzewania wody użytkowej?

Aby odpowiedzieć na tak postawione pytanie wykonaliśmy obliczenia symulacyjne na przykładzie instalacji słonecznej, dla której przyjęliśmy następujące założenia:

  1. Instalacja jest przeznaczona do wspomagania ogrzewania wody użytkowej w budynku mieszkalnym.
  2. Obliczenia wykonano dla wielkości napromieniowania słonecznego w środkowej Polsce - dla miasta Łodzi ( szerokość geograficzna 51,8o).
  3. Instalacja charakteryzuje się następującymi danymi:
    • woda jest ogrzewana od 10oC do 50oC,
    • instalacja wyposażona jest w podgrzewacz wężownicowy o pojemności tak dobranej, że na 1 m2 kolektora przypada 40l wody w podgrzewaczu,
    • do obliczeń przyjęto sprawność i wydajność energetyczną kolektora słonecznego KS2000TP.
    • wnioski pod wykresem


Wyniki obliczeń symulacyjnych przedstawiono poniżej.

Efektywność instalacji przy dobowym zużyciu ogrzewanej wody V = 50 - 220 l/m2 baterii kolektorów słonecznych - ujęcie tabelaryczne całoroczne.

Całoroczne napromieniowanie słoneczne na kolektory słoneczne G = kWh/m2 1070 1070 1070
Dzienna ilość litrów cwu w odniesieniu do 1m2 kolektora słonecznego 50 75 220
Zysk solarny z kolektora kWh/m2 x rok 400 490 680
Udział energii słonecznej w ilości ciepła na ogrzanie wody z 10°C do 50°C (%) 47 39 18
Sprawność energetyczna instalacji (%) 37 46 63

Efektywność instalacji przy dobowym zużyciu ogrzewanej wody V = 50 - 220 l/m2 baterii kolektorów słonecznych - ujęcie graficzne w poszczególnych miesiącach roku.

 

Efektywnosc kolektora

 

 

 

krzywa napromieniowania słońca na instalację    kWh/m2 x miesiąc

krzywa zysku solarnego z instalacji przy     dobowym zużyciu wody 50l/m2 kolektora

krzywa udziału % energii słonecznej w ogrzewaniu wody do 50oC

krzywa zysku solarnego z instalacji przy dobowym zużyciu wody 220l/m2 kolektora

krzywa udziału % energii słonecznej w ogrzewaniu wody do 50oC

 


 


 

 

 

Omówienie wyników obliczeń symulacyjnych.

Analiza efektywności instalacji na podstawie wartości liczbowych zawartych w tabeli, odnoszących się do skali całorocznej i wielkości przedstawionych graficznie w ujęciu poszczególnych miesięcy w roku pozwala na wyciągnięcie następujących wniosków ogólnych:

  1. Kolektor słoneczny umożliwia tylko częściowe wykorzystanie napromieniowania słonecznego do ogrzewania wody. W skali całego roku udział energii słonecznej przy ogrzewaniu wody w dobrze wykonanych instalacjach z reguły nie przekracza 50%.
  2. W instalacjach w domach jednorodzinnych z kilkoma kolektorami stopień pokrycia może być wysoki, nawet powyżej 60% i ma to miejsce wówczas, gdy zużycie ciepłej wody nie przekracza 50 l/m2 powierzchni kolektora.
  3. Instalacje z dużą liczbą kolektorów słonecznych, najczęściej z przyczyn technicznych i także ekonomicznych, charakteryzują się niższym stopniem udziału energii słonecznej w ogrzewaniu wody, ale za to ich sprawność energetyczna jest wysoka, nawet powyżej 60%. Sprawnością energetyczną instalacji nazywa się tu stosunek uzyskanej energii słonecznej z instalacji do rzeczywistego zużycia ciepła na ogrzanie zużytej wody i ta wielkość liczbowa wyrażona jest procentowo.
  4. Pokazane na wykresie pole zakreskowane, pomiędzy krzywą w kolorze czerwonym i krzywą w kolorze zielonym, jest obszarem w którym mieszczą się parametry pracy instalacji od małych stosowanych w budynkach jednorodzinnych do instalacji dużych budowanych dla obiektów gdzie zużycie ciepłej wody sięga 220 l/m2 kolektora.