Czy wiesz, że taka technologia jest w stanie wyprodukować 4 x więcej energii ze słońca niż w przypadku samej fotowoltaiki?
Energia słoneczna jest oceniana jako jedno z najbardziej obiecujących i najbogatszych źródeł energii odnawialnej na Ziemi. Słońce znajdujące się 150 mln km od naszej planety, roczne jej zapotrzebowanie energetyczne jest w stanie pokryć w ciągu minuty, zaś w przeciągu pół roku jest w stanie dostarczyć ilość energii równą ilości dostarczanej przez naturalne zasoby, takie jak węgiel, ropa, gaz i uran. Zastosowanie energii słonecznej w energetyce przynosi zatem zarówno korzyści ekologiczne jak i ekonomiczne.
Ilość energii, która dociera do Polski w postaci promieni słonecznych to przedział w granicach 900-1200kWh/m2, mierzy się ją poprzez wyznaczenie natężenia promieniowania słonecznego. Wpływ mają na to również poza nasłonecznieniem, czynniki takie jak wilgotność powietrza, jego przejrzystość.
Technologia solarna poszła w ostatnich latach na tyle do przodu, iż nawet w krajach skandynawskich, w Szwecji, Norwegii, Danii z powodzeniem również przetwarza się energię słoneczną w cieplną i elektryczną w układach hybrydowych.
Wykorzystanie energii słonecznej pozwala zaoszczędzić aż do 70% kosztów ogrzewania użytkowej wody ciepłej, a zimą przy centralnym ogrzewaniu do 60% kosztów energii tradycyjnej.
Powszechnie stosuje się:
Fotowoltaikę, czyli ogniwa słoneczne, które pozwalają przekształcić energię słoneczną na energię elektryczną przy wykorzystaniu systemu instalacji paneli fotowoltaicznych.
Instalacje solarne umożliwiają produkcję energii cieplnej. Zazwyczaj jest to system kliku urządzeń, na który składają się kolektory słoneczne, zasobniki wody użytkowej bądź zasobniki buforowe z przepływowymi wymiennikami ciepła.
Panel hybrydowy PVT to system, który w jednym urządzeniu łączy panel fotowoltaiczny z kolektorem słonecznym. Kolektor hybrydowy to urządzenie typu dwa w jednym. Zamiast dwóch odrębnych instalacji, czyli fotowoltaicznej do produkcji energii elektrycznej oraz kolektorów słonecznych do ogrzewania ciepłej wody, na dachu instalowana jest tylko jedna.
Zasada działania kolektora hybrydowego polega na tym, że jego przednia część gromadzi promienie słoneczne i przetwarza na energię elektryczną. Natomiast kolektor płaski znajdujący się w tylnej części urządzenia odbiera ciepło, eliminuje jego nadmiar z modułu fotowoltaicznego i przekazuje do instalacji ciepłej wody użytkowej (CWU) albo centralnego ogrzewania (CO).
Panele hybrydowe można instalować nie tylko na dachach płaskich, skośnych, ale również na samej elewacji budynku. Mimo tego, że w Polsce właśnie wiosną i latem najbardziej i najczęściej świeci słońce, wysokiej jakości kolektor słoneczny potrafi przetwarzać energię nawet w pochmurne, zimowe dni.
Ogniwa fotowoltaiczne w kolektorach hybrydowych są też z reguły mniej awaryjne i dłużej wydajne, ponieważ pracują w niższej temperaturze. „Hybrydy” mają dwojakie zastosowanie. Po pierwsze, pomagają podgrzać ciepłą wodę użytkową. Po drugie, wytwarzają prąd elektryczny.
Kolejnym atutem paneli hybrydowych jest oszczędność powierzchni, bowiem do produkcji prądu i ciepła potrzebny jest tylko jeden moduł. Kolektor hybrydowy warto zainstalować w miejscach, w których nie da się podłączyć urządzeń do tradycyjnej sieci energetycznej albo jej montaż w danym miejscu byłby za drogi. Stosując panel hybrydowy, oszczędza się, gdyż zamiast dwóch odrębnych zakupów, (czyli kolektora słonecznego oraz modułu fotowoltaicznego), dokonuje się tylko jednego.
Dla wielu wspólnot lub spółdzielni mieszkaniowych rosnące ceny prądu dostarczanego z konwencjonalnych elektrowni przekładają się na radykalne zmniejszenie budżetu inwestycyjnego. W dłuższej perspektywie czasowej może to doprowadzić do niewydolności finansowej spółdzielni czy wspólnoty. Redukcja kosztów, wynikająca z zakupu i montażu paneli fotowoltaicznych, to długofalowa inwestycja, dzięki której wspólnota lub spółdzielnia nie tylko poprawi swą płynność finansową, ale również stanie się bardziej ekologiczna i zwiększy wartość swoich budynków!
Podwyżki cen energii elektrycznej dotykają bezpośrednio nie tylko konsumentów prywatnych, ale również wspólnoty i spółdzielnie mieszkaniowe. Koszty utrzymania części wspólnych budynków obejmują również koszty ich oświetlenia czy zasilania wind, bram lub furtek, co w kontekście rosnących cen prądu oznacza nieustannie zwiększające się kwoty wydawane na ten cel. Montaż nowoczesnych paneli fotowoltaicznych w obrębie budynków wspólnoty lub spółdzielni pozwala znacząco zredukować wysokość rachunków za energię elektryczną zużywaną w częściach wspólnych danej nieruchomości mieszkalnej.
W przypadku wspólnot lub spółdzielni mieszkaniowych aktualnie obowiązujące regulacje prawne umożliwiają wykorzystywanie dachów należących do nich nieruchomości w celu montażu instalacji fotowoltaicznych. Co jednak ważne, energia elektryczna produkowana w ten sposób może być wykorzystana do zaspokajania zapotrzebowania energetycznego części wspólnych, jak np. zasilania wind czy oświetlania klatek schodowych lub terenu wokół budynków. Ponieważ prywatne rachunki za prąd każdy mieszkaniec reguluje sam, jest to realna i znacząca oszczędność dla budżetu wspólnoty czy spółdzielni – szczególnie w budynkach starszych, które nie są tak efektywne energetycznie jak te stawiane współcześnie.
3 ważne powody zastosowania systemów opartych na panelach PVT, które są wspólne dla wszystkich rodzajów budynków
Zmniejszenie potrzeb cieplnych budynku i ograniczenie pracy głównego źródła ciepła
Potrzeby cieplne stanowią zdecydowanie największy udział w rocznym bilansie energetycznym budynku. Łącznie potrzeby cieplne ogrzewania pomieszczeń i podgrzewania ciepłej wody użytkowej stanowią blisko 84% całkowitych rocznych potrzeb energetycznych. Tak więc to po stronie ciepła leży największy potencjał w poszukiwaniu oszczędności w budżecie wydatków związanych z zakupem energii. Zastosowanie paneli hybrydowych przekłada się bezpośrednio na ograniczenie kosztów.
Najniższy koszt wytworzenia ciepła
Praca instalacji hybrydowej wymaga minimalnych nakładów energii elektrycznej niezbędnej do zasilania pompy obiegowej i sterownika, która i tak może być wytwarzana za darmo – z części fotowoltaicznej panela. Praca pompy obiegu solarnego wiąże się z zużyciem około 10÷30 W energii elektrycznej. Przykładowo instalacja zawierająca 4 panele PVT o łącznej powierzchni czynnej 6,5 m2 może w korzystnych warunkach pracy osiągać moc cieplną około 3.6 kW oraz 1.3 kW energii elektrycznej.
Najwyższy efekt ekologiczny
Panele PVT należą do ścisłej czołówki urządzeń wytwarzających energię elektryczną i cieplną pod względem efektu ekologicznego. Dotyczy to zarówno ich produkcji, jak i późniejszej utylizacji, ale przede wszystkim – bieżących efektów pracy i oszczędności z tego wynikających dla środowiska.
Koszty, zł brutto – 300 litrów/ dzień
Zastosowanie paneli PVT
Część fotowoltaiczna
Panele fotowoltaiczne, z których złożone są panele PVT, zamieniają energię słoneczną w energię elektryczną. Foton (czyli minimalna jednostka światła) pada na płytkę krzemową, z której zbudowane jest ogniwo fotowoltaiczne. Jednostka światła jest pochłaniana przez krzem i wybija elektron ze swojej pozycji zmuszając go do ruchu. Ten ruch to właśnie przepływ prądu elektrycznego. Dzięki zastosowaniu złącza półprzewodnikowego typu p-n możliwe jest połączenie tego procesu z obiegiem elektronów w sieci energetycznej, w ten sposób energia świetlna zostaje przekształcona w elektryczną. Panele fotowoltaiczne produkują prąd stały, więc aby korzystać z energii elektrycznej musimy zainstalować falownik (inwerter), który zmieni prąd stały paneli fotowoltaicznych na prąd zmienny. Instalacja PV jest dobrym rozwiązaniem ekologicznym ze względu na brak szkodliwych emisji do środowiska. Korzystanie z instalacji fotowoltaicznej jest całkowicie darmowe i długotrwałe.
Część termiczna
Czynnik roboczy (płyn solarny) krąży w obiegu zamkniętym. Po przejściu przez wymiennik ciepła panela PVT odbiera ciepło z otoczenia modułów fotowoltaicznych. Następnie ciepło jest przekazywane, przez wężownicę do zbiornika CWU, podgrzewając wodę w zbiorniku. Jednocześnie czynnik roboczy jest schładzany i wędruje z powrotem do panela PVT. (rys. 1)
Wykorzystując w układzie wymiany ciepła dodatkową pompę ciepła, której tzw. dolnym źródłem staje się zbiornik buforowy paneli PVT uzyskuje się możliwość otrzymania niskim kosztem wyższych temperatur oraz mocy grzewczych. Pozwala to na stworzenie kompletnego układu do ogrzewania domu oraz zaopatrzenia w ciepłą wodę użytkową. (rys. 2). Dodatkowo pompa ciepła zasilana jest z energii wytworzonej w części fotowoltaicznej paneli PVT. Rozwiązanie takie pozwala na dalszą redukcję kosztów pozyskiwania ciepła użytkowego.
Panele hybrydowe PVT z układami pomp ciepła mogą być stosowane praktycznie w każdym obiekcie mieszkalnym i niemieszkalnym, zarówno już istniejącym jak i nowobudowanym, a także przemysłowym. Najkorzystniejsze warunki nasłonecznienia przypadają na okres od kwietnia do września, ale także w pozostałym okresie od jesieni do wiosny można liczyć na przynajmniej częściowe pokrycie potrzeb ciepła i wstępne podgrzanie np. ciepłej wody użytkowej oraz korzystać „przy okazji” ze wszystkich dobrodziejstw energii fotowoltaicznej.
Systemy PVT dostarczają ciepłą wodę oraz współpracują z pompami ciepła stanowiąc najtańsze źródło ogrzewania budynków oraz instalacji okołobudynkowych.
Jest to optymalne rozwiązania do spółdzielni mieszkaniowych, wspólnot oraz domów wielorodzinnych lub obiektów przemysłowych. Efektywniejsze niż standardowe systemy PV ( fotowoltaiczne ) przy jednoczesnym dostarczaniu dużej ilości ciepłej wody podgrzewanej w zasobnikach CWU.
Z niedużej powierzchni dachów pozyskujemy 4 razy więcej energii zapewniając minimum 15% energii zużywanej przez obiekt z Odnawialnego Źródła Energii (OZE).