Kolektory słoneczne i ogniwa fotowoltaiczne to terminy, o których słyszał chyba każdy. Jednak nie do końca wiemy do czego one służą i jak działają, dlatego są często mylone. Ich wspólną cechą jest fakt, że służą one do przechwytywania energii słonecznej i przetwarzania jej na użyteczną dla nas postać w postaci ciepła i prądu.
Energia ze słońca
Ilość energii pozyskiwanej z instalacji solarnej zależy od kilku czynników. Te są wspólne zarówno dla systemów zbudowanych w oparciu o kolektory słoneczne oraz panele fotowoltaiczne. Intensywność promieniowania słonecznego jak wiadomo uzależniona jest od poziomu zachmurzenia.
Można spotkać się z opiniami, że instalacje fotowoltaiczna mogą dostarczać tyle samo energii, niezależnie od pory roku, to nieprawda. W tym przypadku bez intensywnego nasłonecznienia – nie możemy liczyć na duże ilości energii. To właśnie jest powodem niskiej wydajności instalacji solarnych w sezonie zimowym. Nie ma słońca – nie ma energii. Zimą zaś słońce świeci słabo, ale i zaledwie kilka godzin.
Ponadto duża część energii słonecznej to promieniowanie rozproszone, które trudniej jest efektywnie wykorzystać. Użytkownicy kolektorów, wiedzą o tym najlepiej, że wydajność zdecydowanie spada nawet w pochmurne letnie dni. Przyjmijmy, że gdyby kolektory miały 100% sprawność, czyli pochłaniałyby całą docierającą do nich energię żadnych strat (co jest oczywiście niemożliwe) a ich powierzchnia była duża, np. 10 m2, to z racji bardzo słabego nasłonecznienia – w środku zimy nie dałyby wiele. W grudniu maksymalny wynik energii z takiej instalacji wyniósłby 5 kWh dziennie, jest to odpowiednik pracy niewielkiego kotła o mocy 10 kW pracującego przez pół godziny.
Powierzchnia kolektorów lub paneli
Im więcej kolektorów lub paneli, tym mym energii do spożytkowania. Jednak zwiększanie powierzchni kolektorów niekoniecznie ma sens. Przede wszystkim zbyt duża ilość to dodatkowe koszty instalacji. Ponadto zbyt duży system z kolektorami cieczowymi przysparza problemów latem, zwłaszcza jeśli nie mamy jak wykorzystać dużej ilości produkowanego wówczas ciepła.
Usytuowanie względem słońca
Bardzo ważne jest skierowanie kolektorów jak i paneli na południe. Dopuszcza się także odchylenie na wschód lub zachód. Przy odchyleniu o 50° na zachód, powierzchnię trzeba zwiększyć o 10%, przy 50° na wschód zaś korekta powinna wynosić 20%. Umieszczanie tego rodzaju urządzeń od północy albo w miejscach stale zacienionych nie ma sensu. W praktyce to istotny problem, bo kolektory i panele najczęściej instaluje się na dachach, których ustawienie może być dalekie od optymalnego i wynikać z tak zasadniczych warunków, jak kształt działki, bryła budynku, orientacja wjazdu.
Właściwy kąt nachylenia
Promienie słoneczne powinny padać na powierzchnię pod kątem prostym. Jednak to niemożliwe, gdyż kąt padania promieni zmienia się zależnie od pory roku. Zimą słońce znajduje się nisko nad horyzontem i najlepsze byłoby prawie pionowe ustawienie kolektorów i ogniw. Latem zaś odwrotnie. Uniwersalne ustawienie wynosi ok. 45°. Taki tez jest najpowszechniej spotykany kąt nachylenia dachów w domach jednorodzinnych.
Jak zrobić dobry projekt oraz wykonanie całej instalacji?
Nieodpowiednia konfiguracja instalacji spowoduje zła zasadę działania. Nawet bardzo wysokiej jakości jej elementy składowe nie zoptymalizują jej zadań. Nie każdy zdaje sobie sprawę z tego, jak bardzo komplikuje sytuację przypuśćmy samo ulokowanie kolektorów lub paneli na odmiennie zorientowanych połaciach dachu. Gdy jedne są w słońcu i instalacja powinna zacząć pracować, pozostała część jest w cieniu i nie pracuje. W przypadku kolektorów, należy w takiej sytuacji zastosować odrębne pompy obiegowe i sterowniki do nich. Z kolei panele winny mieć osobne falowniki (inwertery).
