Kolektory słoneczne a panele fotowoltaiczne – co wybrać?

Kolektory słoneczne oraz panele fotowoltaiczne są typowym przykładem wykorzystywania przez człowieka odnawialnych źródeł energii. Pozwalają one na bezpośrednią zamianę energii słonecznej na energię cieplną oraz elektryczną. Decydując się na którąś z tych technologii, warto mieć świadomość nie tylko własnych potrzeb, ale również możliwości obu tych rozwiązań. Czym się różnią?

Do jakich celów służy fotowoltaika, a do jakich – kolektory słoneczne?

Nic nie stoi na przeszkodzie, aby obok siebie zastosować fotowoltaikę i kolektory słoneczne. Należy przy tym jasno określić cele jakie spełniają obydwa z systemów. Wspólną cechą jest wykorzystanie energii słonecznej, natomiast fotowoltaika wytwarza energię elektryczną, a kolektory słoneczne – ciepło. I w takim celu powinno się stosować każdy z systemów. To oznacza, że energię z fotowoltaiki należy wykorzystywać do zasilania urządzeń elektrycznych w sposób uzasadniony ekonomicznie i technicznie. O ile zasilanie pompy ciepła podgrzewającej ciepłą wodę użytkową CWU z wysoką efektywnością jest celowe, to już zasilanie wprost grzałki elektrycznej dla podgrzewania wody jest dosłownie mówiąc stratą energii elektrycznej. Odbywa się to przy bardzo niskiej sprawności, znacznie niższej w porównaniu do kolektorów słonecznych.

Efektywne wytwarzanie ciepła przez kolektory słoneczne, czy fotowoltaikę?

Przykładowo podgrzanie 200 litrów wody użytkowej w słoneczny dzień przez typową małą instalację solarną nie powinno zająć więcej niż 6 godzin. Wystarczą do tego 2 płaskie kolektory słoneczne typoszeregu KS2100. Dla porównania aby uzyskać ten sam efekt z wykorzystaniem instalacji fotowoltaicznej i grzałki elektrycznej, potrzebna jest około 4 razy większa powierzchnia paneli PV.  To wiąże się ze znacznie wyższymi kosztami inwestycji i większą wymaganą powierzchnią zabudowy na dachu.

Najwyższa sprawność wytwarzania ciepła

Mimo rozwoju innych technologii, kolektory słoneczne nadal pozostają bezkonkurencyjne jeżeli chodzi o sprawność wytwarzania ciepła. Sprawność optyczna kolektorów płaskich wysokiej klasy technicznej przekracza 80%. W warunkach normalnej eksploatacji będzie to zwykle mniejsza wartość, ale istotne jest to, że do swojej pracy kolektory słoneczne wymagają śladowej ilości energii. Na każde 100 Wat ciepła z kolektorów, zużycie energii przez pracującą pompę obiegową wynosi około 1-2 Wat. Tak więc efektywność obliczana analogicznie jak dla pomp ciepła, wyniesie 100, podczas gdy dla tych ostatnich efektywność COP wynosi zwykle od 3 do 5.

Dlatego, szukając możliwości ograniczenia kosztów, w pierwszej kolejności zawsze warto rozważyć  montaż kolektorów słonecznych. Tym korzystniej dla nas, jeżeli w ślad za oszczędnościami zwiększymy także własny komfort.

Kiedy wybrać kolektory słoneczne?

Dzięki instalacji solarnej do podgrzewania wody możemy całkowicie zrezygnować z kotła na paliwo stałe poza sezonem grzewczym. Warto pamiętać, że kolektory słoneczne dobrze działają w pogodne, słoneczne dni, nawet te zimowe. Ponieważ część dni w roku jest jednak pochmurna, ich instalacja nie zastąpi nam głównego źródła ciepła, ale będzie je wspomagać, co w rocznym rozrachunku zwiększy nasze oszczędności i komfort.

W przypadku przygotowania ciepłej wody użytkowej kolektory słoneczne świetnie współpracują z każdym automatycznym źródłem ciepła, takim jak kotły gazowe, pompy ciepła, grzałki elektryczne. Nadwyżek energii latem możemy wykorzystać między innymi do ogrzewania wody w basenie. Automatyczne wykorzystanie nadwyżek energii cieplnej zapewnia nowoczesna automatyka sterująca. Jeśli tylko chcemy, pracą całej instalacji kolektorów słonecznych możemy zarządzać dzięki bezpłatnej platformie webowej eKontrol, przy pomocy smartfona lub innego urządzenia z możliwością przeglądania Internetu.

Kiedy wybrać instalację fotowoltaiczną?

Prawidłowo dobrana instalacja fotowoltaiczna pozwala często na znaczne ograniczenie wydatków na energię, przykładowo nawet o 70%, a w przypadku zastosowania rozwiązań do zarządzania zużyciem energii takich jak OPTI-ENER, pobór energii z sieci energetycznej można ograniczyć nawet do 20% w skali roku. Z tego powodu instalację fotowoltaiczną warto rozważyć, gdy zużywamy dużo energii elektrycznej do zasilania domowych urządzeń, szczególnie w ciągu dnia.

Panele fotowoltaiczne najlepiej pracują podczas słonecznej pogody i niezbyt wysokich temperatur. Należy też zastrzec, że inaczej niż w przypadku kolektorów słonecznych, energię z modułów fotowoltaicznych znacznie trudniej jest zmagazynować „na później”.

Obecnie do dyspozycji mamy inwestycję w lokalne magazyny energii lub wirtualne magazynowanie energii w sieci w systemie odsprzedaży energii net-billing. Każda z tych możliwości wiąże się jednak z pewną stratą.

Jak wykorzystać nadwyżki energii z fotowoltaiki?

Stosując jednak takie rozwiązania jak OPTI-TEMP możemy wykorzystać nadwyżki energii z instalacji fotowoltaicznej do generowania ciepła, zasilając grzałkę elektryczną w podgrzewaczu wody. Trzeba jednak przy tym pamiętać, że instalacja fotowoltaiczna służy przede wszystkim do produkcji energii elektrycznej, gdyż produkowane ciepła z energii słonecznej to domena kolektorów słonecznych, które pod tym względem są zdecydowanie sprawniejsze i efektywniejsze kosztowo.

Skoro mowa o efektywności, warto zauważyć, że dopiero niedawno sprawność szczytowa modułów fotowoltaicznych przekroczyła 20%. W praktyce taka sprawność oznacza nic innego jak konieczność zainstalowania kilkukrotnie większej powierzchni paneli fotowoltaicznych do osiągnięcia określonej użytecznej mocy elektrycznej wykorzystywanej jako źródło energii cieplnej, niż ma to miejsce w przypadku bezpośredniej produkcji tej energii przez kolektory słoneczne. Warto również wziąć to pod uwagę, jeżeli powierzchnia dachu naszego domu lub innego miejsca, gdzie planujemy ulokować nasze urządzenia, jest istotnie ograniczona.