Ako funguje solárny panel: Kompletný sprievodca

Fotoelektrický jav, pri ktorom sa svetelná energia mení na elektrickú, bol opísaný už v roku 1839. Bežná populácia ho začala využívať až v 80. rokoch 20. storočia. Dnes fotovoltiku využívame aj na výrobu elektriny pre jednotlivé budovy - či už na miestach bez rozvodnej siete, alebo v zastavaných oblastiach. S klesajúcou cenou a štátnou podporou môžeme fotovoltické panely vidieť na strechách čoraz väčšieho počtu domov. Aj keď sa fotovoltické panely čoraz viac rozširujú aj na Slovensku, fungovanie solárnych panelov je pre väčšinu ľudí stále nejasné.

Úvod do solárnych panelov

Solárny panel, ako naznačuje jeho názov, premieňa slnečnú energiu na elektrickú energiu. Hlavnou úlohou solárnych panelov je premieňať slnečnú energiu na elektrickú. Robia tak pomocou článkov, z ktorých sa skladajú. Solárny panel sa skladá z článkov, ktorých je obvykle 60 alebo 120, v závislosti od konštrukcie. Počet článkov je rôzny v závislosti od konštrukcie, no zvyčajne ich býva od 60 do 120. Každá bunka obsahuje polovodičový materiál. Každý článok pritom obsahuje polovodičový materiál vyrobený z kremíka.

Základným stavebným prvkom premeny slnečnej, resp. svetelnej energie na elektrickú je samotný fotovoltický článok. Fotovoltický článok je často označovaný aj ako fotovoltaický, solárny, resp. slnečný. Za premenu svetelnej energie na elektrickú je zodpovedný už spomenutý fotoelektrický jav. Pri ňom dochádza k dopadu fotónov (elementárnych častíc svetla a iného elektromagnetického žiarenia) na polovodičový materiál, najčastejšie na báze kremíka. Tie uvoľňujú elektróny, čím vzniká elektrický prúd. Ak PN priechod doplníte o dve elektródy (anódu a katódu), dostanete fotovoltický článok, z ktorého môžete odoberať jednosmerný prúd. Najčastejším materiálom na výrobu fotovoltických panelov je v súčasnosti kremík. Aby výrobcovia dosiahli odolnosť panelov voči poveternostným vplyvom a dlhú životnosť v rozmedzí 20 - 30 rokov, ukladajú ich do hermeticky uzavretých obalov.

Ako funguje solárny panel - z pohľadu vedy?

Základným zariadením pre premenu slnečného žiarenia a elektrickú energiu je solárny (kremíkový) článok. Tento článok vyrobí napätie cca 0,5 V. Rozmery jedného kremíkového článku sú zvyčajne 10 × 10 cm. Pre výrobu elektrickej energie sú články spájané do väčšieho množstva, tzv. Modulu. Vrchná strana článkov je pokrytá sklom (hrúbka 3-5 mm) a spodná strana je tvorená umelohmotnou fóliou s hliníkovou medzivrstvou. Po zapuzdrení solárnych článkov vzniká solárny panel.

Prevádzka solárneho panelu je založená na množstve slnečného žiarenia dopadajúceho na neho, ktoré sa skladá z častíc a fotónov s energiou. Zjednodušene povedané, keď je solárny článok osvetlený slnkom, fotóny prenášajú svoju energiu na elektróny v bunkách, ktoré sa tak uvoľňujú a migrujú smerom k negatívnej strane. Namiesto elektrónov sa vytvárajú „prázdne“ oblasti, ktoré sa zase pohybujú v kladnom smere. Z tohto toku v negatívnom a pozitívnom smere sa vytvára elektrické pole a napätie. Ak vezmeme do úvahy štruktúru systémov solárnych článkov, musíme vedieť, že samotné články aj solárne panely sú zapojené do série. Stojí za to vedieť, že z tohto dôvodu je výkon celého systému vždy určený najslabším solárnym článkom. To predstavuje problém najmä vtedy, ak je jeden zo solárnych panelov čo i len čiastočne tienený.

Prečítajte si tiež: Podmienky dotácie na elektromobily

Princíp fungovania solárneho panela

Činnosť solárneho panelu je založená na množstve dopadajúceho slnečného svetla, ktoré pozostáva z častíc a fotónov s energiou. Činnosť a množstvo energie, ktoré dokáže solárny panel vytvoriť, sa odvíja najmä od množstva dopadajúceho slnečného žiarenia. Čím je slnka viac, tým viac energie dokáže fotovoltaika vytvoriť.

Slnečné lúče obsahujú dôležité častice a fotóny, ktoré obsahujú energiu. Keď je panel osvetlený, fotóny začínajú prenášať svoju energiu na elektróny v bunkách. Tie sa uvoľňujú a následne migrujú na negatívnu stranu. Na miestach elektrónov sa vytvoria „prázdne“ oblasti, ktoré sa zase pohybujú v pozitívnom smere. V niektorých miestach elektrónov sa vytvárajú aj prázdneoblasti, ktoré sa pohybujú v pozitívnom smere. Vďaka tomu sa vytvára napätie a vzniká elektrické pole.

Výkon solárnych panelov môžu vo veľkom ovplyvniť ich slabšie alebo menej osvetlené časti. Jednotlivé články sú totižto navzájom prepojené. Ak by teda bol niektorý z nich v tieni, znižuje sa výkon celého panela. K tomu stačí, aby anténa alebo komín vrhali tieň na solárny článok. To môže viesť k výraznému zníženiu výkonu, a preto sa odporúča inštalovať na solárne panely optimalizéry.

Z jednosmerného prúdu na striedavý

Solárne panely vytvárajú jednosmerný prúd. Ten sa však na bežné fungovanie v domácnosti používať nedá. Práve preto disponujú fotovoltaické systémy striedačom, ktorý pomáha zmeniť prúd na striedavý. Ako už zo samotného názvu vyplýva, striedač je zariadenie, ktoré má vo fotovoltickom systéme za úlohu meniť jednosmerný prúd na striedavý elektrický prúd, ktorý následne môžeme použiť pre potreby domácnosti.

Solárna elektráreň slúži primárne na vytvorenie energie, ktorú domácnosť priamo spotrebuje. Okrem vykurovania ju tak môžete využívať aj na ohrev teplej vody, osvetlenie, klimatizáciu či zásuvkové obvody v dome.

Prečítajte si tiež: Analýza Cav príspevku

Typy solárnych panelov

Na trhu sú dostupné 3 druhy fotovoltických panelov - monokryštalické, polykryštalické a amorfné, ktoré sa označujú aj ako tenkovrstvové. Monokryštalické panely sú vyrobené z jedného kryštála kremíka. Polykryštalické panely sú vyrobené z viacerých malých kryštálov kremíka. Tento proces je menej náročný, čo môže znamenať nižšie náklady na výrobu. Amorfný solárny panel je druh solárneho panela vyrobeného z amorfného kremíka alebo iných amorfných materiálov.

• Monokryštalické: Majú najvyššiu celkovú účinnosť (vyše 20 %), zároveň však aj najvyššiu cenu. Oproti polykryštalickým majú o niečo nižší výkon pri slabšom slnečnom žiarení. V praxi to však nie je problém vykompenzovať inštaláciou väčších a výkonnejších panelov. Za najefektívnejšie sa považujú monokryštalické fotovoltické panely, ktoré dosahujú účinnosť až 23 %. Veľkou výhodou monokryštalických panelov oproti polykryštalickým je, že vďaka ich vysokej efektivite a schopnosti dosiahnuť optimálny výkon aj pri slabom slnečnom svite, nezaberú na streche toľko miesta, ako polykryštalické panely. Ak máte rodinný dom s menšou strechou, fotovoltické monokryštalické panely od ZSE rozhodne oceníte viac. Životnosť monokryštalických panelov je garantovaná výrobcom na minimálne 25 rokov, vyžadujú si minimálnu údržbu počas roka a pokles ich výkonnosti v čase je menej ako 0,5 % ročne. Momentálne na trhu dominujú monokryštalické panely aj vďaka dobrému pomeru cena/výkon.
• Polykryštalické: Ich články sa vyrábajú z kremíka tvoreného niekoľkými kryštálmi. Oproti monokryštalickým sú jednoduchšie na výrobu, a teda aj lacnejšie. Na rozdiel od nich dosahujú o niečo vyšší výkon pri slabšom slnečnom svetle, no daňou za to je nižšia celková účinnosť. Pri polykryštalických paneloch je to na úrovni cca 20 % .
• Amorfné: Dosahujú ešte nižšiu celkovú účinnosť než polykryštalické fotovoltické články (8 - 14 %). Ich hlavnou výhodou je nízka cena a hmotnosť. Vzhľadom na nízku účinnosť však potrebujete veľkú plochu strechy, aby ste s nimi dosiahli potrebný výkon. Pri amorfných je účinnosť len zhruba 12 %.

Polykryštalický fotovoltický panel s rozmermi 1 690 × 990 mm dodá pri intenzite slnečného žiarenia 1 000 W/m2 približne 250 Wp výkonu (wattpeak, t. j. jednotka max. špičkového výkonu panelu). Na výrobu 1 000 Wp elektriny budete teda potrebovať panely s plochou cca 6 - 8 m2.

Faktory ovplyvňujúce funkčnosť solárnych panelov

Fungovanie solárnych panelov sa počas dňa mení. Časť vyrobenej elektriny sa spotrebuje a prebytočná energia ide do siete dodávateľa elektriny. Pretože v noci nesvieti svetlo, nie je v takom prípade schopný vyrobiť elektrinu, preto si vyrobenú energiu, ktorú sme si počas dňa vyrobili odoberáme späť od poskytovateľa elektriny. Pretože počas noci je zvyčajne nízka spotreba energie, je jej rozsah vo väčšine prípadov zanedbateľný.

Prevádzka solárnych panelov sa v priebehu dňa mení. Najvyššiu účinnosť zaznamenávajú v poludňajších hodinách, kedy býva slnko najsilnejšie. V tomto období sa elektrická energia priamo využíva a prebytočná sa ukladá do solárnych batérií, prípadne sa odvádza do siete dodávateľa elektriny. V hodinách po východe slnka pracujú solárne panely ešte nižším výkonom. Výroba solárnych panelov je najvýznamnejšia v poludňajších hodinách. V takom prípade prebytočný prúd vstupuje do siete dodávateľa elektriny. Poobede, ako klesá množstvo slnečného žiarenia, klesá aj množstvo vyrobenej energie. Po západe slnka je naša spotreba elektriny výraznejšia. V takom prípade odoberáme späť zo siete elektrinu vyrobenú počas dňa.

Vo večerných hodinách, keď solárne panely nemajú zdroj, z ktorého by tvorili energiu, využívajú domácnosti zhromaždenú energiu v solárnych batériách. Iným riešením je odoberanie elektriny od dodávateľa naspäť. Náklady však v takýchto situáciách nie sú príliš vysoké, pretože v noci je spotreba energie spravidla veľmi malá.

Prečítajte si tiež: Žiadosť o príspevok na nové auto

Prevádzka solárnych panelov je ovplyvnená rôznymi faktormi.

• Tieň: Už sme spomenuli, že tieň môže spôsobiť výrazné zníženie výkonu. Solárny panel ovplyvňujú aj ďalšie faktory. K nim sa radí napríklad spomínaný tieň, ktorý môže vytvárať komín alebo satelitný prijímač. To predstavuje problém najmä vtedy, ak je jeden zo solárnych panelov čo i len čiastočne tienený. K tomu stačí, aby anténa alebo komín vrhali tieň na solárny článok. To môže viesť k výraznému zníženiu výkonu, a preto sa odporúča inštalovať na solárne panely optimalizéry.
• Orientácia a uhol strechy: Pretože slnečné svetlo na solárnych paneloch má prvoradý význam, orientácia a uhol budovy (strechy) majú tiež vplyv na výrobu energie. Ďalej netreba zabúdať ani na orientáciu budovy, uhol strechy.
• Teplota prostredia: Ďalším dôležitým prvkom je teplota okolia. V dôsledku slnečného žiarenia teplota solárnych panelov výrazne stúpa a dosahuje až 60-80 ° C. Teplotný koeficient v údajovom liste solárnych panelov ukazuje percentuálny pokles výkonu spôsobený zvýšením teploty o 1 ° C v porovnaní s 25 ° C. V závislosti od typu môže byť táto hodnota 0,35-0,55% / ° C, čo je 35 × 0,35 = 12,25% pre solárny panel s teplotou 60 ° C s tepelným faktorom 0,35% / ° C, ale pre solárny panel s teplotou 80 ° C s tepelným faktorom 0,55% / ° C to môže znamenať zníženie výkonu o 55 × 0,55 = 30,25%. Príliš vysoké teploty môžu negatívne ovplyvňovať celé fungovanie fotovoltaiky. Tento faktor však nijakým spôsobom neovplyvníte, pretože panely sa nesmú ochladzovať.
• Vlhkosť a atmosférické znečistenie: Aj keď je to menej citeľné, vysoká vlhkosť a znečistenie ovzdušia tiež zhoršujú výkon solárnych panelov. Panely dokážu v určitej miere ovplyvniť aj faktory ako vlhkosť a atmosférické znečistenie. Ich pôsobenie však vo väčšine prípadov znižuje výkon len o zanedbateľné percento.

Fotovoltická elektráreň - komponenty

Na to aby ste dokázali energiu z panelov dostať do spotrebičov, je potrebné aj ďalšie príslušenstvo, ktorú spolu tvoria solárny systém alebo fotovoltaickú elektráreň. Solárne panely produkujú jednosmerný prúd, ktorý je potrebné premeniť na striedavý prúd s napätím 230V a dostať až priamo k vašim spotrebičom. Tieto systémy už obsahujú komponenty ako menič, prípadne regulátor nabíjania a ďalšie prvky, už bezpečne inštalované na nehorľavej cetrisovej doske alebo v racku. Naše predpripravené systémy sú predzapojené, nakonfigurované a otestované.

Už sme si zjednodušene vysvetlili princíp premeny slnečného žiarenia na elektrickú energiu a teraz si predstavíme jednotlivé časti fotovoltickej elektrárne:

• Fotovoltické panely: Na trhu sú dostupné 3 druhy fotovoltických panelov - monokryštalické, polykryštalické a amorfné, ktoré sa označujú aj ako tenkovrstvové.
• Výkonové optimizéry: Vďaka nim dokáže fotovoltická elektráreň vyrobiť až o 25 % viac energie a zároveň pomáhajú maximalizovať výkon z každého panela v porovnaní s často zatieneným systémom. Hlavný rozdiel medzi fotovoltikou s optimizérmi a riešením bez optimizérov je v tom, že ak sa zníži výkon jedného panela, napríklad kvôli napadanému lístiu, pri riešení ZSE Fotovolt s optimizérmi pracujú zvyšné panely na 100 %. Vo fotovoltickej elektrárni bez výkonových optimizérov sa zníži nielen výkon zatieneného panela, ale aj výkon ostatných panelov. Ďalšou pridanou hodnotou optimizérov je najvyšší možný štandard požiarnej bezpečnosti, keďže pri akejkoľvek poruche sa vďaka nim zníži napätie panelov na minimálnu úroveň.
• Nosná konštrukcia: Inštalácia fotovoltických panelov musí spĺňať určité pravidlá. Je dôležité, aby boli panely poriadne pripevnené k nosnej konštrukcii. Profesionálne upevnenie fotovoltických panelov o nosnú konštrukciu zabezpečí odolnosť voči silnému vetru, prípadne voči iným vplyvom počasia alebo vonkajšieho prostredia.
• Striedač: Ako už zo samotného názvu vyplýva, striedač je zariadenie, ktoré má vo fotovoltickom systéme za úlohu meniť jednosmerný prúd na striedavý elektrický prúd, ktorý následne môžeme použiť pre potreby domácnosti.
• Monitoring výroby a spotreby elektriny: Súčasťou každého fotovoltického riešenia je základný monitoring, vďaka ktorému zákazník získa kompletný prehľad o výrobe elektriny v reálnom čase. S rozšíreným monitoringom, ktorý je za príplatok, získa zákazník prehľad nielen o výrobe elektriny, ale aj o vlastnej spotrebe či orientačnom množstve nadvyrobenej elektriny. Monitoring je k dispozícii v aplikácii v mobile alebo v počítači, kde sú graficky znázornené všetky fotovoltické panely a ich individuálny výkon. Aplikácia zákazníkovi poskytuje aj praktické informácie o počasí či o pozitívnych účinkoch vašej fotovoltiky na životné prostredie.
• Elektromer: Fotovoltická elektráreň si vyžaduje aj výmenu klasického elektromera za elektromer so štvorkvadrantným meraním. Toto zariadenie sa postará o meranie výroby aj spotreby elektrickej energie na všetkých troch fázach. Výmenu elektromera požaduje a zároveň aj realizuje príslušná distribučná spoločnosť, napríklad na západnom Slovensku je to Západoslovenská distribučná, a.s.
• Zapojenie fotovoltickej elektrárne: Aby fotovoltika správne fungovala, je potrebné vzájomne prepojiť jej jednotlivé časti - fotovoltické panely, optimizéry, striedač, istiace prvky a smartmeter. Práve z tohto dôvodu je dôležité, aby vám montáž fotovoltickej elektrárne profesionálne zrealizovala overená firma, ktorá má dostatok skúseností. Do budúcna sa tak vyhnete prípadným poruchám na zariadení.

Výhody solárnych panelov

Solárne panely sú výbornou voľbou pre každého, kto myslí na životné prostredie a pritom by chcel ochrániť rodinný rozpočet. To, koľko sa dá ušetriť používaním fotovoltaiky, je rôzne. Odlišuje sa to od veľkosti domácnosti, spôsobu využívania energie a množstva ďalších detailov. Vo všeobecnosti sa však vďaka tomuto riešeniu môžete tešiť z úspory v hodnote viac ako 40 %. Ušetrite na elektrickej energii aj vy. Vyberte si kvalitné solárne panely a užívajte si sebestačnosť a slobodu, ktorú pomocou nich získate.

Solárne kolektory vs. fotovoltické panely

Často sa však od zákazníkov stretávame s tým, že si zamieňajú princíp fungovania solárnych panelov na výrobu elektriny a solárnych panelov - kolektorov, pre priamy ohrev vody. Panely, známe aj ako fotovoltaické (FV) panely, transformujú slnečnú energiu priamo na elektrickú energiu. Tento proces využíva polovodičové materiály, ako je kremík, na konverziu slnečného žiarenia na elektróny, ktoré následne vytvárajú elektrický prúd. Panely, známe aj ako fototermické panely, využívajú slnečnú energiu na priamy ohrev vody na domáce použitie alebo na vykurovanie prostredníctvom tepelného kolektora. Slnečné žiarenie ohreje nosnú látku v tepelnom kolektore, ktorá prenáša teplo do vody. Každá technológia má svoje výhody aj nevýhody. Vo firme ECOPRODUKT sa venujeme fotovoltike a teda ďalej v článku sa budeme zaoberať už len solárnymi panelmi.

Na úvod stojí za to zdôrazniť, že mnohí laici si mýlia solárne kolektory s fotovoltickými panelmi (PV). Obe zariadenia využívajú slnečnú energiu, ale ich konštrukcia, princíp fungovania a účel inštalácie sú úplne odlišné. Solárny kolektor je inštalovaný preto, aby zachytával slnečnú energiu a prenášal ju do vody, čím ju ohrieva. Vďaka tomu sa solárne kolektory, alebo solárne panely, používajú na ohrev TÚV, teda teplej úžitkovej vody. Zriedkavo sa používajú aj na ohrev vody v systéme ústredného kúrenia (UK), ale skôr ako podpora. Naopak, fotovoltické panely sú elektrické zariadenia. Ide o panely obsahujúce fotovoltické články, ktoré pod vplyvom slnečných lúčov produkujú elektrinu. Elektrická energia je potom pomocou zariadení, ktoré sa nazývajú meniče, prispôsobená napätiu v dome, teda 220-240V.

Solárne systémy, sety, zostavy, kolektory a slnečné panely pre ohrev vodySolárne systémy a kolektory sa obvykle používajú na ohrev vody na vykurovanie bazénov, skleníkov a podobne. Možno ich použiť aj na vykurovanie, no takéto použitie je vhodné najmä pre budovy s tzv. nízkoteplotným vykurovacím systémom, teda napríklad podlahové vykurovanie. V našich klimatických podmienkach dokážu celoročne fungujúce solárne systémy pripraviť 60-75% ročnej potreby ohriatej pitnej vody pre domácnosť (rodinné domy). Pre väčšie inštalácie, ako sú napríklad hotely, bytové domy a podobne, je percento pokrytia energie solárnym systémom najlepším pomerom medzi výškou investície a výkonom solárneho systému. Kolektory pracujú na princípe fototermálnej konverzie, teda premene slnečného žiarenia na tepelnú energiu.

Ako fungujú solárne panely pre ohrev vody?

Termické systémy na ohrev vody sa skladajú z týchto komponentov:

• vysokokvalitné slnečné termické kolektory s dlhou životnosťou
• hliníková konštrukcia na bezpečné upevnenie kolektorov (inštalácia na akomkoľvek podklade)
• solárny bojler ohrievaný troma zdrojmi tepla (solárny systém, elektrická energia, kotol)
• elektronický regulátor
• čerpadlová jednotka s prietokomerom a bezpečnostným ventilom
• expanzná nádoba
• nemrznúca teplonosná kvapalina
• antikorový vlnovec s vlastnou izoláciou
• pripojovacie a odvzdušňovacie prvky

Slnečné lúče sú pohltené absorbérom v solárnom kolektore kde sa menia na teplo. Absorbér sa nahrieva a skrz neho následne teplonosná kvapalina (médium), ktorá je odvádzaná cez nerezový vlnovec (rozvody) do solárneho výmenníka tepla, v ktorom je teplo odovzdané do vody (napr. v bojleri, bazéne, alebo vykurovacej sústave). Ochladené médium sa vracia späť do solárnych kolektorov pomocou obehového čerpadla ovládaného regulátorom, kde sa opäť nahrieva a tento proces sa opakuje.

Čo si vybrať? Fotovoltiku alebo solárne kolektory? Alebo oboje - PV aj soláre?

Istý čas väčšina ľudí uprednostňovala inštaláciu fotovoltických panelov. Fotovoltické články vyrábajú elektrinu, teda energiu, ktorú možno využiť na čokoľvek - pre tepelné čerpadlo, sporák, kanvicu, práčku alebo klimatizáciu. V konečnom dôsledku aj na ohrev vody, napríklad pomocou ohrievača. Prečo teda solárne kolektory, keď je fotovoltika oveľa všestrannejšia? Bohužiaľ, po zmene systému zúčtovania sa však návratnosť fotovoltických systémov výrazne znížila, pokiaľ nehovoríme o tých, ktorí inštalovali panely pred zmenou systému a stále sa zúčtovávajú podľa starých pravidiel.

Ďalším problémom, o ktorom sa ešte stále málo hovorí, ale ktorý je potvrdený odborníkmi z energetického sektora, je riziko potenciálneho preťaženia siete v krajine. Toto už nastáva. Náš zastaraný energetický systém nebol pripravený na rýchly rozvoj fotovoltiky (v európskych podmienkach pomerne rýchly) v posledných rokoch. Výkon malých elektrární na strechách súkromných domov dosiahol v prekvapivo krátkom čase impozantné rozmery. Čelíme teda rovnakému problému na národnej úrovni, aký už majú napríklad Nemci, keďže obrovské množstvo malých inštalácií v rôznych lokalitách si vyžaduje modernizáciu a neustálu expanziu energetického systému, ktorý bol v celej EÚ dlhodobo zanedbávaný.

V tejto situácii sa javí ako rozumné riešenie dodatočné zabezpečenie v podobe tradičného solárneho kolektora na ohrev teplej vody.

Ako sú solárne kolektory postavené?

Konštrukcia solárneho kolektora sa môže líšiť v závislosti od modelu, ale všetky pracujú na rovnakom princípe, takže aj ich základná stavba musí byť podobná. Absorbér je v podstate hlavný prvok solárnych panelov, ktorý zabezpečuje príjem slnečného tepla. Absorbéry sú najčastejšie vyrobené z medi alebo hliníka. Absorbér je vlastne povrch pokrytý špeciálnym povlakom, ktorý zvyšuje schopnosť absorbovať teplo. Keď slnečné lúče dopadajú na absorbér, ten sa zahrieva a teplo sa prenáša na kvapalinu pretekajúcu solárnym panelom. Táto kvapalina je zvyčajne voda, ktorá sa týmto spôsobom zahrieva. Pre úplnú informáciu však stojí za zmienku, že zvyčajne to nie je len voda, ale zmes vody a nemrznúcej kvapaliny (tzv. glykol), aby sa zabránilo zamrznutiu kolektora v zime. Okrem týchto dvoch hlavných prvkov majú solárne kolektory aj niekoľko menej charakteristických častí. Každý solárny kolektor má aj opláštenie, ktorého úlohou je chrániť kolektor pred únikom tepla smerom von (aby viac tepla zostalo na ohrev TÚV). Toto opláštenie je zvyčajne dobre izolované. Celá konštrukcia je pokrytá sklom z tvrdeného skla.

Aký je princíp fungovania solárneho kolektora?

Keď už poznáme konštrukciu, v podstate rozumieme princípu fungovania solárneho kolektora a môžeme si predstaviť, ako funguje. Princíp fungovania solárnych panelov je veľmi jednoduchý. Kvapalina nachádzajúca sa v rúrach, ktorá sa vplyvom slnečného žiarenia zohrieva, dosahuje veľmi vysoké teploty. Zohriata kvapalina prechádza do zásobníka teplej úžitkovej vody (TÚV), kde odovzdáva teplo vode, ktorú využívajú obyvatelia domácnosti. Keďže sa však v rúrach nachádza zmes vody a nemrznúcej kvapaliny, táto zmes nemôže priamo vstúpiť do zásobníka. Prechádza cez výmenník tepla v zásobníku, ktorý zohrieva vodu bez toho, aby sa s ňou zmiešala.

Čo robiť, ak nemáme výmenník tepla v zásobníku? Občas sa stane, že zásobník nemá voľný výmenník tepla, ku ktorému by sme mohli pripojiť solárny obeh. Staršie zásobníky majú často len jeden výmenník tepla, ktorý je zvyčajne už využitý pre hlavný zdroj tepla (napr. kotol ÚK). Čo v takom prípade? Treba vymeniť zásobník? Riešením je výmena zásobníka za nový s dvoma výmenníkmi tepla. To sa však oplatí iba vtedy, ak by náš zásobník aj tak čoskoro doslúžil a plánovali sme ho vymeniť. Ak však máme dobrý a "zdravý" zásobník teplej vody, nevyplatí sa ho odstraňovať. Namiesto toho, aby sme investovali veľkú sumu do výmeny zásobníka, je lepšie jednoducho zakúpiť doskový výmenník pre solárne panely, ktorý stojí približne 100-130 €, v závislosti od veľkosti našej solárnej inštalácie.

Podobne ako pri fotovoltických paneloch zohráva dôležitú úlohu správne umiestnenie a sklon solárnych kolektorov. Ide hlavne o ich umiestnenie na mieste s dostatočným slnečným žiarením, preto sa odporúča montáž na južnej strane strechy. Rovnako ako pri PV paneloch, aj sklon solárnych kolektorov je dôležitý pre efektívne zachytávanie tepla. V prípade solárnych panelov sa však môže vyskytnúť komplikácia, pretože odborníci odporúčajú rôzne sklony pre letné a zimné mesiace. Ako zaujímavosť môžeme uviesť, že vo svete existujú aj systémy, ktoré automaticky a bez zásahu menia uhol sklonu v závislosti od ročného obdobia. Pre rodinný dom by však takýto systém nebol ekonomicky výhodný.

• V lete je optimálny uhol sklonu kolektora na streche približne 30°.
• V zime je optimálny uhol sklonu solárnych panelov okolo 60°. To tiež zabezpečí, že kolektory sa budú v zime lepšie čistiť od snehu, ak napadne.

Zdá sa, že optimálnym riešením je nastavenie kolektorov na približne 40°. Vo väčšine prípadov by sa kolektory nemali orientovať výlučne na zimné podmienky, pretože v zime bude naša teplá úžitková voda (TÚV) aj tak ohrievaná hlavným zdrojom tepla (kotol, tepelné čerpadlo atď.).

tags: #solárny #panel #princíp #fungovania