Jaké jsou možnosti využití solární energie v domácnostech?

Z ekoporadna.cz - Wiki
Přejít na: navigace, hledání

← zpět na Energie, obnovitelné zdroje

Úvod

Sluneční energie je dostupná všude a jejím využíváním můžeme významně přispět ke snížení spotřeby neobnovitelných zdrojů. Pasivně lze dopadající sluneční záření získávat vhodným architektonickým řešením budov. Aktivně pak můžeme získat sluneční teplo pomocí solárních kolektorů. Dokážeme tak nejen ohřát vodu, ale i přitápět (lze snížit celoroční potřebu energie na topení až o 40 %. Jinou možností je výroba elektřiny cestou fotovoltaiky.


Doporučujeme

  • Při plánování nového domu je nutné, pokud to místní situace dovolí, maximalizovat jižní sluneční zisky orientací budovy, vnitřním uspořádáním a velkorysými okny na jižní straně (na rozdíl od severní, kde energetické ztráty snižujeme). Všechna energetická doporučení splňuje pasivní dům.
  • Jestliže nelze realizovat solární systém hned od počátku, počítáme alespoň s budoucími kolektory na střeše, případně na jižní fasádě a prostupy pro vedení či místem pro akumulační zásobník.
  • Solární systém (plochu kolektorů, velikost zásobníku) optimalizujeme s ohledem na životnost (20 až 25 let) a očekávané potřeby obyvatel domu.
  • Nezávislost solárního systému na vnější dodávce elektřiny pro pohon oběhového čerpadla zajistíme samotížným uspořádáním nebo instalací fotovoltaického napájecího panelu.
  • Na instalaci solárního kolektoru lze získat dotaci.


Podrobný popis problému

Princip fungování solárního systému na ohřev

Solární kolektory mohou být z hlediska teplonosného média vzduchové nebo kapalinové.

Dopadající sluneční energie ohřívá pracovní kapalinu (vodu, jde-li o sezónní provoz, nejčastěji však nemrznoucí směs) v kolektoru, který je umístěn na dobře osluněném místě. Ta je odváděna potrubím a v tepelném výměníku předává získané teplo ohřívané vodě. Výměník je obvykle v akumulačním zásobníku vody. Zásobník bývá opatřen i druhým zdrojem tepla na ohřev v období, kdy nestačí slunce. Oběh vody v systému zajišťuje malé oběhové čerpadlo. Okruh je doplněn expanzní nádobou, která vyrovnává změny objemu při různých teplotách, zpětným ventilem, jež brání nežádoucí cirkulaci při nečinnosti zařízení, pojistným ventilem a ventilem pro odvzdušnění. Mezi standardní vybavení patří též jednoduchý automatický regulátor s teplotními čidly, který zajistí zapnutí čerpadla, jestliže je teplota v kolektoru vyšší než v nádrži. Systém může být doplněn výměníkem pro přitápění a též výměníkem pro ohřev bazénové vody, který odvádí letní přebytky tepla.

Můžeme-li umístit akumulační zásobník výše než kolektor, lze využít principu, kdy teplá voda sama stoupá vzhůru a ušetřit na čerpadle. Takovým systémům se říká samotížné. Na trhu jsou i některé kolektory přímo spojené s výše umístěným ležatým zásobníkem v kompaktní celek. Takový systém pak nepotřebuje elektrické čerpadlo.


Dimenzování solárního systému

Pro dimenzování nádrže je rozhodující denní potřeba teplé vody v domácnosti. Protože může ale velice silně kolísat v závislosti na zvyklostech uživatelů objektu, je nutné ji před vlastní instalací slunečního zařízení pokud možno změřit nebo alespoň přesně odhadnout. Denní potřeba teplé vody na osobu činí dle zkušeností 30 – 70 litrů. Objem nádrže u zařízení pro ohřev vody by měl být 2 až 2,5 krát větší než denní potřeba domácnosti, aby bylo možné překlenout špičky ve spotřebě a také dny, kdy méně svítí slunce. Z objemu nádrže se poté odvozuje velikost kolektorové plochy. Ta je rovněž závislá na použitém druhu kolektoru, orientaci a sklonu kolektorové plochy. Optimálního stavu dosáhneme při ploše kolektoru 1 až 2 m2 na osobu a při velikosti zásobníku 40 až 60 l na 1 m2 kolektorové plochy. Získáme tak 300 až 450 kWh energie na 1 m2 kolektoru.

Denní potřeba teplé vody [l] Velikost nádrže [l] Kolektorová plocha – černě natřený absorbér [m2] Kolektorová plocha – selektivní vrstva [m2] Tepelný výměník [m2] Expanzní nádoba [l]
100 - 200 300 6 - 8 5 - 6 1,8 24
200 - 300 300 8 - 11 6 - 8 2,5 24-35
300 - 500 800 12 - 15 9 - 12 3,6 35 - 50


Orientace solárních kolektorů

Pro montáž slunečních kolektorů jsou nejvhodnější plochy orientované na jih. Ale i odklony na východ a západ až do 45 stupňů je možné tolerovat. Nesníží podstatnou měrou zisk a mohou být kompenzovány o něco větší plochou kolektorů. Mělo by se však dbát na to, aby kolektory po celý rok pokud možno nezastiňovaly stromy nebo budovy. Výnos získaný ze slunečního zařízení závisí také na tom, v jakém úhlu ke Slunci kolektor stojí. Největšího výtěžku dosáhneme, když je kolektor orientován ke Slunci neustále v pravém úhlu (90 °). Tento optimální sklon kolektoru je ovšem v různých ročních obdobích odlišný, protože Slunce stojí v létě výše než v zimě. Je-li plocha orientovaná na jih, získáme v letním období největší energetické zisky při sklonu 20 až 30 stupňů. V zimních měsících by nejvýhodnější úhel byl asi 60 stupňů, fasádní kolektory bývají v úhlu 90 stupňů. Pro celoroční využití pro ohřev vody je v našich zeměpisných šířkách ideální úhel nastavení 45 stupňů. Ten je výhodný i proto, že kolektory jsou především v přechodném období optimálně nasměrovány ke Slunci. V létě nám o něco nižší zisky nevadí, neboť míváme problém s přebytky solární energie. Stále častěji se ovšem využívají i fasádní kolektory umístěné na svislé jižní fasádě. Jejich výhodou je zejména přesun maximálních tepelných zisků z léta do jara a podzimu, kdy slunce svítí zešikma. Jsou architektonicky zajímavé a přispívají k izolaci fasády.


Instalace solárních kolektorů

Solární systém si lze sestavit i svépomocně, jenže opravdu dobré součástky ke kolektorům u nás nejsou dostupné. Pořízení systému „na klíč“ je sice dražší, ale nabízí jej již celá řada dodavatelů - a cenový rozdíl snadno pokryje dotace (kolektor, rozvody, akumulační nádrž, čerpadla, ...) V České republice je možno na solární systém získat dotaci od Státního fondu životního prostředí (SFŽP) v programu Zelená úsporám (rok 2014 a do vyčerpání prostředků).


Fotovoltaika

Vyrobeným stejnosměrným proudem je možné zajistit napájení nezávislé na dostupnosti elektřiny ze sítě – přes nabíjenou akumulátorovou baterii anebo přímo. Běžné jsou nyní ale i systémy, které přes střídač dodávají elektrickou energii do sítě. Fotovoltaické panely se montují na fasády či střechy budov, objevují se aplikace na protihlukových stěnách dálnic. V nabídce jsou i články na střešních taškách, jejichž sestavením získáme vlastní elektrárnu a ušetříme za střešní krytinu. Z 1 m2 panelu z monokrystalického křemíku lze získat 70 až 100 kWh elektrické energie za rok. Energetická návratnost (tedy doba, za kterou zařízení vyrobí takové množství energie, které bylo užito při jeho výrobě) je u fotovoltaických panelů 3 až 4 roky podle typu.

V brzké budoucnosti by tomu mělo být tak, že veškeré dobře osluněné plochy na budovách, nejsou-li využity coby okna nebo významné výtvarné prvky jiného typu, budou pokryté kolektory teplovodními, fotovoltaickými, případně kombinovanými (fotovoltaická vrstva nanesená na plechu, z nějž se odebírá teplo). Fotovoltaické kolektory mohou poskytovat stín a chránit plášť budovy před vodními srážkami, teplovodní mohou být přímo součástí důkladného tepelného pláště domu, například na štítech panelových domů.


Související odkazy


Další čtení


Autor a rok revize Mgr. Ing. Petr Ledvina, 2014
Kontakt petr.ledvina@veronica.cz
Webové stránky ekoporadny Ekologický institut Veronica