Slnko je základným energetickým zdrojom pre celú planétu. S výnimkou geotermálnej a jadrovej energie sú všetky ostatné energetické zdroje na zemi priamo či nepriamo závislé práve na slnku. Jeho veľkou prednosťou je, že v nasledujúcich piatich až ôsmich miliardách rokov sa nijako nechystá meniť ani svoju cenovú politiku ani objemy energetických dodávok. Bola by hlúposť to nevyužiť.
Padá nám z neba
Slnko nás denne zásobuje energiou, ktorá asi 13 000-krát prevyšuje dennú energetickú potrebu ľudstva. My sme zatiaľ naplno využili najmä energiu slnka uskladnenú vo fosílnych palivách, čo prinieslo okrem pokroku aj množstvo negatívnych vplyvov na prírodu. Dni, kedy sa budeme môcť na fosílne palivá spoliehať, sú už ale zrátané. Nastal čas na využívanie priamej slnečnej energie.
Slnko a stavba
V rodinnom dome máte momentálne dve základné možnosti, ako zapriahnuť slnko do práce. Pasívne a aktívne. Domy, ktoré využívajú slnečnú energiu pasívne, sa snažia v maximálnej možnej miere ju do seba poňať a následne si ju aj udržať. Dôležitá je pri tom lokalita staveniska, správna orientácia stavby, jej tvarovanie, ale aj kvalitné materiály a precízna realizácia pri využití prevažne bežných stavebných postupov. Pri aktívnom využívaní slnečnej energie musíte zapojiť aj technológiu, ktorá ju premení na teplo alebo elektrinu. To znamená tepelné alebo fotovoltické solárne kolektory a s nimi súvisiace zariadenia. Možnosti aktívneho využívania slnečnej energie sú závislé na dĺžke slnečného žiarenia, ktorá je na Slovensku priemerne 1 500 hodín ročne, a jej intenzite, ktorej hodnota na Slovensku sa pohybuje medzi 950 a 1 250 kWh/m2 za rok. Obe tieto hodnoty sú závislé na aktuálnom počasí a napriek tomu, že množstvo dopadajúceho slnečného žiarenia na Slovensku kolíše a najviac je ho v lete, keď je najmenšia potreba energie, podmienky na aktívne využívanie slnečnej energie sú u nás pomerne dobré.
1146833
Princíp tepelného solárneho systému: keď slnko nesvieti na solárne panely, tak sa voda zohrieva klasicky. Solárny ohrievač vody môže pri slabšom solárnom žiarení vodu cez solárne panely predhrievať a kotol ju dohreje na potrebnú teplotu. Počas slnečných dní postačí na ohrev vody len solárna energia. Na objeme solárneho ohrievača vody netreba šetriť, pretože čím je akumulácia teplej vody väčšia, tým dlhšie obdobie sa dá voda zohriata slnkom využívať. Počas slnečných dní nevieme prebytočnú slnečnú energiu skladovať, preto ju treba, čo najefektívnejšie ju využiť. Vhodnou alternatívou je prostredníctvom slnečných kolektorov ohrievať vodu v bazéne. Používaním solárnych systémov ušetrite viac ako 60 % nákladov na ohrev vody.
Teplo zo slnka
Tepelné solárne kolektory sa využívajú najčastejšie na ohrev vody. Dajú sa použiť aj na podporu vykurovania, ale takéto inštalácie majú význam len pri nízkoenergetických a pasívnych domoch, kde možno na vykurovanie použiť nízkoteplotný vykurovací systém. Veľmi obľúbené je využívanie slnečnej energie na ohrev vody v bazéne. Princíp získavania tepelnej energie pomocou solárnych kolektorov je jednoduchý. Kolektory zachytávajú slnečné žiarenie cez absorbér umiestnený pod sklenou plochou alebo vo vákuových rúrkach, pohlcujú maximálne množstvo dopadajúcej energie a účinne zohrieva
Momentálne neexistujú zo strany štátu žiadne dotácie na nákup slnečných kolektorov. Finančné prostriedky na to určené boli vyčerpané v minulom roku a ako to bude do budúcnosti, zatiaľ nikto netuší. Štát v minulom roku poskytoval dotácie vo výške 200 € na m2 plochy slnečných kolektorov pre rodinné domy. Vďaka týmto peniazom sa návratnosť investície do nákupu solárneho systému skrátila zhruba o 2 až 3 roky.
1146838 Attack
Vákuové trubicové slnečné kolektory ATTACK s 10 trubicami využívajú ako tepelnú izoláciu vákuum, vytvorené medzi dvoma sklenenými trubicami. Na vnútornej trubici je nanesená vysokoselektívna absorbčná vrstva. Získané teplo sa odvádza špeciálnymi hliníkovými lamelami do medených trubičiek, v ktorých prúdi ohrievaná kvapalina. Tepelné straty sú vďaka tomu veľmi malé a kolektory môžu získavať teplo aj pri veľmi slabom slnečnom žiarení (slnko za mrakom – difúzne žiarenie) alebo pri extrémne nízkych teplotách (nízka teplota vzduchu a vysoká teplota ohriatej kvapaliny).
Ako si správne vybrať?
Pred samotným rozhodnutím o voľbe typu solárnych kolektorov si treba ujasniť, na čo ich budete používať. Najefektívnejšie je ohrievať nimi vodu, ale ak sa zväčší ich počet, výborne poslúžia aj na dohrev vody vo vonkajšom bazéne. V tomto prípade môžete termické kolektory využiť v zime aj na podporu vykurovania, keďže počas vykurovacej sezóny už vonkajší bazén nebude v prevádzke. Solárne kolektory, resp. solárny systém nedokáže pokryť celoročnú energetickú spotrebu objektu, je len doplnkovým zariadením k hlavnému tepelnému zdroju. V súčasnosti sú na trhu dva druhy solárnych kolektorov. Ploché kolektory sa obvykle používajú na ohrev vody. Ich priemerná ročná účinnosť je okolo 50 %, pričom najlepšia je počas teplejších slnečných dní. Ploché kolektory preukazujú v praxi výborný pomer ceny a zisku tepla.
Vákuové kolektory sú technicky aj cenovo náročnejšie, ale pretože dokážu lepšie zachytiť aj difúzne žiarenie, oproti plochým kolektorom majú, hlavne v chladnejšom období, vyšší solárny zisk. Môžete ich použiť na ohrev vody, ale hlavne na podporu vykurovania, celoročný ohrev vody v interiérových bazénoch i na solárne chladenie.
Rúrkové vákuové kolektory sa svojimi vlastnosťami nehodia do hornatejších oblastí, kde je veľa snehu. Ich členitý tvar a izolačné vákuum bránia snehu plynule sa topiť a zosúvať.
Ak potrebujete len ohrievať vodu vo vonkajšom bazéne, postačia vám plastové absorbéry. Teplota vody, ktorá sa požaduje pri ohreve vody v bazéne, je len o málo vyššia než teplota okolitého prostredia, takže neprekáža ich obmedzená odolnosť proti tlaku a teplotám. Solárny systém na ohrev bazénovej vody môže fungovať ako jednookruhový, keď voda z bazéna poháňaná obehovým čerpadlom prechádza cez kolektor skladajúci sa z prepojených absorbérov. Tu sa ohreje a putuje naspäť do bazéna. Plastové kolektory sú v prevádzke len v lete a pred prvými mrazmi je nutné zo systému vypustiť vodu.
Medzi jednotlivými regiónmi Slovenska nie je v intenzite slnečného žiarenia veľký rozdiel a rozdiel medzi najteplejším a najchladnejším regiónom je len okolo 15 %. Dôležité je teda najmä umiestnenie kolektorov na vhodnom, južne orientovanom slnečnom mieste, a nie to, v akom regióne Slovenska bývate. Attack
Kam s nimi
Na výber slnečných kolektorov vplýva ich umiestnenie. Ploché kolektory sa totiž dajú umiestniť nielen na strechu, ale aj zabudovať priamo do strechy, čím sa ušetria náklady na strešnú krytinu. Plochý kolektor je tak čiastočne chránený pred poveternostnými vplyvmi. Inštalácia kolektorov priamo do strechy predstavuje estetickejšie riešenie, ale aj finančne náročnejšiu investíciu. Kolektor je však zospodu viac chránený pred únikom tepla, preto má vyšší tepelný zisk. Najvýhodnejšie je nastaviť solárne kolektory na juh a skloniť ich tak, aby sa podľa spôsobu použitia solárneho systému najlepšie využila energia slnečného žiarenia. Pri odchýlke od južného smeru do 50° na východ alebo na západ strácate len okolo 5 % slnečnej energie, takže aj takéto inštalácie sú vhodné. Výška slnka nad obzorom sa v priebehu roka mení – v lete je vyššie ako v zime. Pri ohreve vody je preto vhodný sklon solárneho kolektora okolo 30° od vodorovnej plochy, aby sa čo najviac využilo letné slnko. Pri systémoch na podporu vykurovania je najvhodnejší uhol sklonu okolo 45°.
Súčasťou kvalitných plochých solárnych kolektorov je 3,2 mm hrubé bezpečnostné sklo, ktoré dokáže udržať viac ako 120-kilogramovú záťaž. Odolá tak aj nepriaznivým poveternostným podmienkam. Sklo plochého solárneho kolektora je matné, aby sa na maximálnu úroveň zvýšila efektivita premeny slnečnej energie na teplo. Ploché kolektory preukazujú v praxi vynikajúci pomer ceny a zisku tepla, pritom majú najlepšiu účinnosť počas teplejších slnečných dní. Využívajú sa predovšetkým na ohrev vody. Wolf
Súčasťou kvalitných plochých solárnych kolektorov je 3,2 mm hrubé bezpečnostné sklo, ktoré dokáže udržať viac ako 120-kilogramovú záťaž. Odolá tak aj nepriaznivým poveternostným podmienkam. Sklo plochého solárneho kolektora je matné, aby sa na maximálnu úroveň zvýšila efektivita premeny slnečnej energie na teplo. Ploché kolektory preukazujú v praxi vynikajúci pomer ceny a zisku tepla, pritom majú najlepšiu účinnosť počas teplejších slnečných dní. Využívajú sa predovšetkým na ohrev vody. Wolf
Použite ucelený solárny systém
Pri výstavbe rodinného domu sa ukázalo ako veľmi vhodné zvoliť ucelený solárny systém. Takáto zostava obsahuje solárne kolektory, ohrievač vody s výmenníkom tepla, obehové čerpadlo, expanznú nádobu, potrubie a reguláciu. Často sa využíva kombinácia s rôznymi zdrojmi tepla, ako sú plynové kotly, kotly na drevo (biomasu), kozubové vložky či tepelné čerpadlá. Najmä pri kombinovaných systémoch je na správne a čo najefektívnejšie fungovanie dôležitá kompatibilita jednotlivých prvkov. Vhodné je preto použiť celý systém od jedného, podľa možnosti renomovaného výrobcu.
Komplexným solárnym systémom, ktorý možno využívať nielen na ohrev vody, ale aj na podporu vykurovania, je Solárna zostava 3, ktorá sa skladá z vákuových trubicových alebo plochých kolektorov a trivalentného akumulačného zásobníka. V ňom sa v zime počas dňa ukladá energia zo slnka a následne sa odovzdáva vykurovacej vode. Spotreba zemného plynu sa tým počas vykurovacej sezóny zníži asi o 20 až 30 %. Vaillant
Použitím solárnych kolektorov možno pokryť 50 – 80 % nákladov na prípravu teplej vody, približne 30 % nákladov v prípade podpory vykurovania a 80 až 100 % nákladov, ak ich použijete len na ohrev vody v bazéne. Zahriať vás môže aj fakt, že využívate obnoviteľný zdroj energie bez produkcie emisií spôsobujúcich skleníkový efekt. Životnosť solárnych kolektorov dosahuje až 30 rokov a za slnečnú energiu vám nikto nebude posielať účty, takže takáto investícia sa vyplatí.
Kvalitný fotovoltický systém má životnosť minimálne 25 rokov. Počas tohto obdobia strácajú panely účinnosť, pričom úbytok výkonu je po desiatich rokoch okolo 8 % a po dvadsiatich piatich rokoch je to asi 20 %. Návratnosť investície je závislá od konkrétnej technológie, lokality, kde je systém nainštalovaný, a od spôsobu financovania. Investičné náklady by sa vám mali vrátiť o 8 až 10 rokov. Zároveň je za predpokladu splnenia legislatívnych a technických podmienok zákonom garantovaná pevná výkupná cena energie a štátom garantovaný čas výkupu na minimálne 15 rokov. Výkupná cena slnečnej energie sa každoročne valorizuje.
V súčasnosti je podpora obnoviteľných zdrojov energie zo strany štátu nedostatočná. Poskytovanie dotácií na kúpu solárnych systémov sa pozastavilo a ich opätovné spustenie je zatiaľ v nedohľadne. Ak si do konca roka užívateľ zaobstará niektorú zo solárnych zostáv značky Vaillant, firma mu dotáciu poskytne. Na každý plochý solárny kolektor sa vzťahuje dotácia vo výške 200 €, na kúpu každého trubicového solárneho kolektora získate dotáciu 400 €. Pri kúpe Solárnej zostavy 3 s piatimi trubicovými kolektormi sa môžete tešiť z dotácie vo výške až 2 000 €. Vaillant poskytuje dotácie na solárne systémy okamžite, a to bez dlhého čakania a bez žiadosti. Vaillant
Elektrina zo slnka
Fotovoltické solárne kolektory slúžia na výrobu elektriny, čím umožňujú svojim majiteľom získať čiastočnú alebo aj úplnú energetickú nezávislosť. Navyše si takto môžete aj vylepšiť rodinný rozpočet, a to vďaka existencii štátneho výkupu elektriny zo solárnych systémov.
Fotovoltické panely pracujú na princípe priamej premeny svetla na elektrickú energiu (fotoelektrický jav). Základným prvkom panelov sú solárne fotovoltické články. Slnečné žiarenie dopadajúce na polovodičový fotovoltický článok produkuje jednosmerný elektrický prúd. Fotovoltické články sú integrované do modulov s napätím 6 – 12 V a tie sú elektricky prepojené do solárnych systémov s výstupným napätím 230 V a viac. Keďže solárne fotovoltické kolektory produkujú nízke jednosmerné napätie, súčasťou fotovoltického systému musí byť aj menič napätia, ktorý ho premení na nízke striedavé napätie s hodnotou 230 V. Najviac rozšírené sú dnes fotovoltické solárne články na báze kremíka, lebo kremík je vo veľkom množstve obsiahnutý v zemskej kôre (je druhým najrozšírenejším prvkom vôbec), a zároveň je aj najlepšie preskúmaným polovodičom.
Pri solárnych zostavách je dôležité, aby jednotlivé komponenty navzájom spolupracovali. Samotný solárny kolektor kúpiť nestačí, je potrebné dokúpiť ohrievač vody s výmenníkom, obehové čerpadlo, expanznú nádobu, pripájacie príslušenstvo a reguláciu. Preto je výhodné kúpiť solárnu zostavu, ktorá obsahuje všetko potrebné a je zárukou kompatibility. Wolf
Poznáme tri základné typy fotovoltických panelov, ktoré sa od seba líšia konštrukciou, technológiou výroby, účinnosťou a cenou. Panely s monokryštalickými článkami sa u nás používajú najviac. Ich účinnosť je 13 až 17 %. O niečo lacnejšou možnosťou sú panely s polykryštalickými článkami. Ich nižšia cena pramení z toho, že ide o jednoduchšiu technológiu výroby. S cenou však klesá aj účinnosť. Pohybuje sa medzi hodnotami 12 až 14 % (výnimočne až 16 %). Posledným typom sú panely s amorfnými článkami. Ich účinnosť je od 7 do 9 %, a teda na dosiahnutie požadovaného výkonu je potrebná dvakrát väčšia plocha ako pri použití fotovoltických panelov s mono- alebo polykryštalickými článkami. Celoročný výnos je ale o 10 % vyšší. Tieto typy článkov sú momentálne najlacnejšie a uplatňujú sa najmä tam, kde je plocha na osadenie fotovoltických panelov dostatočne veľká.
Možnosť uloženia na šikmú strechu je výhodou aj z finančného hľadiska, pretože potrebujete menšie množstvo materiálu, čo sa odráža na cene systému. Moduly kopírujú strechu a aj pri zhoršených veterných podmienkach nevytvárajú odpor vetru. V zimných mesiacoch sa panely (moduly) pri výrobe energie jemne zahrievajú a napomáhajú rozpúšťanie snehu. Mage Solar
Po prepojení fotovoltických panelov s riadiacimi a výkonovými prvkami vzniká fotovoltický solárny systém. Môžete si vybrať z dvoch typov. V prípade, že neexistuje možnosť napojenia na verejnú distribučnú sieť alebo by to bolo príliš drahé, je k dispozícii ostrovný fotovoltický solárny systém (grid off system). Momentálne sa využíva napríklad na horských chatách, na lodiach alebo v obytných autách. Podmienkou je batéria, v ktorej sa elektrina uskladní na využitie v čase, keď slnečné žiarenie nie je dostatočné. Vzhľadom na to, že batérie obsahujú nezanedbateľné množstvo olova, získaná energia nie je v konečnom dôsledku až taká ekologická, ako by sme si mohli myslieť. Existuje aj fotovoltický solárny systém, v ktorom okrem kolektorov máte prídavný generátor na iný zdroj energie (veterný, prípadne dieselový generátor). Ide takisto o grid off systém, nazývaný hybridný.
Najrozšírenejší a zároveň najvýhodnejší je solárny fotovoltický systém zapojený do verejnej distribučnej siete. Jeho výhodou je, že v čase, keď kolektory nepracujú, môžete energiu zo siete odoberať a v čase, keď máte slnečnej energie prebytok, môžete ju do siete predávať. Aby ste jednosmerné napätie vyrábané kolektormi premenili na striedavé, vhodné na dodávku do siete, musíte mať do fotovoltického systému zapojený aj menič napätia.
Cena elektriny zo slnečnej energie zo zariadenia s celkovým inštalovaným výkonom do 100 kW, umiestneného na streche alebo obvodovom plášti budovy spojenej so zemou pevným základom, je podľa výnosu Úradu pre reguláciu sieťových odvetví (ÚRSO) od 1. 1. 2012 stanovená na 194,54 €/MWh.
Aj takto uložený systém vie odolať vetru až do rýchlosti 160 km za hodinu. V našich podmienkach je takáto plocha schopná vyprodukovať asi 6 500 kWh za rok, čo predstavuje zhruba ročnú spotrebu priemerného rodinného domu. Mage Solar
Máme aj záväzky
Ako člen Európskej únie sme sa v smernici Európskeho parlamentu a Rady o energetickej hospodárnosti budov zaviazali, že do roku 2020 znížime spotrebu energie v únii o 20 %, zvýšime energetickú efektívnosť budov o 20 %, znížime celkové emisie skleníkových plynov minimálne o 20 % a z celkovej spotrebovanej energie v Únii bude energia z obnoviteľných zdrojov tvoriť 20 %. Ciele sú to vysoké, ale ich napĺňanie u nás doma zatiaľ viazne.
Elektráreň na streche
O projekte konkrétnej strešnej elektrárne informoval Ing. Marek Pokorný, projektový manažér spoločnosti NWT, ktorá fotovoltickú elektráreň realizovala.
Výstavba „domácej“ elektrárne na rodinnom dome v Brezne sa uskutočnila v máji 2011. Na jej realizáciu bolo využitých 48 fotovoltických panelov Evergreen s celkovým inštalovaným výkonom 10 kWp. Panely sú umiestnené na šikmej streche so sklonom 40 stupňov orientovanej na juhozápad. Hlavným dôvodom inštalácie fotovoltiky bolo, že dom na pokrytie svojej energetickej potreby využíva len elektrickú energiu. Konečné rozhodnutie padlo po výpočte kalkulácií spotreby elektriny a výnosov, ktoré by elektráreň priniesla. Pretože strecha nemá ideálne nasmerovanie na juh a úhrn slnečného žiarenia počas roka je priemerný, boli v prípade domu v Brezne využité polykryštalické moduly. Elektráreň vyrobila za približne päť mesiacov 5 400 kWh elektriny, čo je viac než polovica celkovej ročnej spotreby tohto domu. Slnečné dni jarných mesiacov pri tom neboli využité. Celkovo sa počíta s ročnou výrobou okolo 9 500 kWh elektrickej energie, čo predstavuje aj približnú ročnú spotrebu domu. Ak by majiteľ domu nevlastnil fotovoltickú elektráreň, zaplatil by za rok asi 1 900 €. Počíta sa s tým, že 50 % vyrobenej slnečnej energie sa spotrebuje v domácnosti (4 750 kWh), čím sa ročne ušetrí 950 €. Na všetku vyrobenú energiu okrem toho dostane majiteľ dotáciu 3 106,50 € (0,327 €/1 kWh). K tejto sume treba pripočítať ešte čiastku za energiu, ktorú dom nevyužije (ročne 50 % odpredaných do siete), čo je asi 261 € (0,055 €/1 kWh). Zároveň sa počíta, že 50 % energetickej potreby sa bude nakupovať zo siete. Celková ročná úspora plus zárobok bude 4 317,50 €. Ak vezmeme do úvahy, že sústava s počtom 48 fotovoltických panelov stála asi 35.000 € s DPH, návratnosť investície bude okolo osem rokov. Ďalších 7 rokov bude trvať podpora vo forme dotovanej výkupnej ceny a elektráreň bude stále vyrábať elektrinu, a tým šetriť peňaženku svojho majiteľa. Dobre postavená elektráreň má životnosť najmenej 30 rokov. Treba pripomenúť, že výška dotovaných výkupných cien klesá, rovnako ako klesá cena fotovoltických panelov, ktoré sa musia tejto skutočnosti prispôsobiť. Novoročné zníženie výkupných cien energie predĺži návratnosť investície o 2 až 3 roky, až kým na to nezareagujú aj výrobcovia panelov.
