Bezplatnú energiu zo slnka môžete v domácnosti využiť na výrobu elektriny, ohrev teplej vody či dokonca na vykurovanie. Solárne vykurovanie, známe aj ako solárny systém, využíva ekologickú energiu slnka a premieňa ju na teplo na ohrev vody a v prípade kombinovaných zariadení aj na vykurovanie. Úspora nákladov na energiu je značná a zníženie spotreby fosílnej energie a emisií CO2 je podporované aj štátom. Solárna energia je bezplatná, takže nielenže ušetríte na fosílnej energii, ale zistíte tiež, že investícia do solárneho termického systému sa vám vráti už v priebehu niekoľkých rokov.
Princíp fungovania solárnych termických systémov
Solárny systém pre rodinný dom sa skladá zo solárnych kolektorov, zásobníka a siete potrubí s obehovým čerpadlom a rôznymi armatúrami (napr. ventily). Celý systém je uzatvorený a naplnený tzv. solárnou kvapalinou. Energiu zo slnečného žiarenia zachytávajú špeciálne absorbéry v solárnych kolektoroch, ktoré nemajú problém s prehrievaním. Absorbéry odovzdávajú tepelnú energiu cirkulujúcej solárnej kvapaline, ktorá ju dopravuje do výmenníka v akumulačnom zásobníku. Tieto kolektory absorbujú slnečné lúče a premieňajú ich na využiteľné teplo.
Keď lúče dopadajú na kolektory, táto energia sa v absorbéri mení na teplo. Teplo sa najprv dopraví do príslušného zásobníka pomocou solárneho média. Odtiaľ sa prostredníctvom okruhu distribuuje do domácnosti - buď ako záloha pre vykurovací okruh, alebo na ohrev teplej úžitkovej vody.
Komponenty solárneho termického systému
Solárne kolektory
Na využívanie slnečnej energie sú potrebné kolektory na zachytávanie lúčov. Spoločnosť Viessmann Vitosol vyvinula na tento účel rúrkové a ploché kolektory. Existujú rôzne druhy kolektorov. Napríklad, klasický plochý kolektor je zaizolovaná trubka pod sklom s kvapalinou, kde slnko zohrieva kvapalinu a tá ide do zásobníka, kde odovzdáva teplo vode. Trubicový kolektor, často fungujúci na princípe heat pipe, sa javí byť zaujímavý a zrejme účinnejší ako len zohrievať kvapalinu v trubke. Avšak, v našich podmienkach trubicové kolektory moc nemajú význam, keďže slnko ráno a večer nie je vôbec výdatné ako v krajinách s nižšou zemepisnou šírkou. Vákuové trubicové kolektory Viessmann, ako napríklad Vitosol 200-TM, prestanú pri prekročení určitej teploty kolektora odovzdávať slnečnú energiu solárnemu médiu, čo pomáha chrániť systém pred prehriatím.
Akumulačné zásobníky teplej vody
Hlavnou úlohou každého zásobníka je, aby ste mali ohriatu vodu k dispozícii aj v noci a keď je zamračené. Existuje viacero druhov akumulačných zásobníkov a spôsobov ich zapojenia. Niektoré sú „otvorené“ a môžete z nich odoberať teplú vodu priamo na spotrebu, prípadne si ju kotol môže odoberať do vykurovacieho okruhu a dohrievať. Iné zásobníky môžu byť vybavené samostatnými tepelnými výmenníkmi pre okruh vykurovania a teplej vody, prípadne využívať vrstvenie vody podľa teploty. Na dohrievanie môžete použiť aj tepelné čerpadlo alebo elektrické ohrievacie teleso priamo v nádrži. Základom mnohých riešení je bivalentný zásobník teplej vody, ako napríklad Vitocell 300-B. Môžete využiť aj dvojrežimové zásobníky teplej vody Vitocell 100-U/W alebo Vitocell 100-W, kombinované zásobníky alebo zásobníky vykurovacej vody, ako napríklad Vitocell 360-M. Máme vhodný zásobník teplej vody, ktorý splní každú potrebu.
Využitie solárnej energie pre prípravu teplej úžitkovej vody (TÚV)
Jednu z dôležitých oblastí potenciálu úspor ponúka ohrev teplej vody. V našich zemepisných šírkach predstavujú slnečné kolektory v kombinácii so zásobníkom teplej vody najzaujímavejšiu alternatívu k prevádzke kotla, najmä počas letných mesiacov. V rodinnom dome pokrýva slnečná energia až 60 percent energie potrebnej na ohrev teplej vody. Solárny systém na dom na ohrev teplej vody dnes stojí od 2 500 do 4 000 eur. Výška úspory na príprave teplej vody potom môže byť až 60 %. Okrem toho solárne kolektory na ohrev vody predlžujú životnosť kotla alebo tepelného čerpadla i ďalších komponentov vykurovacej sústavy.
Využitie solárnych systémov na podporu vykurovania
Ak použijete solárne kolektory aj na podporu vykurovania, môžete dokopy ušetriť cca 35 % energie, ktorú by ste vynaložili na ohrev i vykurovanie. Solárne médium ohrievané v solárnych kolektoroch sa môže použiť aj na ohrev vykurovacej vody. Na tento účel sa vo vykurovacom okruhu prostredníctvom výmenníka tepla využíva voda v solárnom zásobníku, ktorá je priebežne ohrievaná solárnymi kolektormi. Riadiaca jednotka kontroluje, či sa dá dosiahnuť požadovaná teplota v miestnosti. Ak je teplota nižšia ako nastavená hodnota, spustí sa aj kotol.
Solárne ploché panely na ohrev vody vs. rúrkové kolektory
Situácia je však o niečo zložitejšia, keďže v tomto prípade omnoho viac záleží na výkonovom dimenzovaní systému. Počítať musíte aj s vyššou vstupnou investíciou, ktorá sa v tomto prípade pohybuje v rozsahu 7 000 - 10 000 eur. Všeobecne rozšírená mylná predstava je, že solárne vykurovanie na zálohovanie ústredného kúrenia je možné len v kombinácii so systémami podlahového vykurovania. So solárnym termickým systémom sa môžu používať aj tradičné radiátory. Účinnosť môžete zvýšiť použitím nízkoteplotného vykurovacieho systému s podlahovým, stenovým či stropným vykurovaním alebo nízkotemplotnými radiátormi. V niektorých prípadoch sa oplatí solárnu podporu vykurovania inštalovať aj do dodatočne zateplených budov, kde sa existujúce radiátory stanú predimenzovanými a je možné ich prevádzkovať na nižších teplotách.
Fotovoltické systémy na ohrev vody ako alternatíva
Solárny ohrev vody je ideálny spôsob ako ohriať vodu či už vo Vašom rodinnom dome, chate či firme. Využijete ho aj na miestach, kde nie je prístup k elektrickej energii, resp. elektrickej energii je málo. Výhodou fotovoltického ohrevu vody oproti fototermickému ohrevu je jednoduchosť inštalácie, bez čerpadiel, trubiek, výmeny kvapaliny, zanedbateľné prestupy múrmi, možnosť umiestniť FV panely aj ďaleko od bojlera (napr. na pozemku).
- Nulové náklady na prevádzku a servis: Fotovoltické panely nikdy nezamrznú ani sa neprehrejú.
- Rovnomernejšie solárne zisky: Rovnomernejšie solárne zisky v priebehu roka oproti fototermickým systémom.
- Rýchla premena energie: Rýchla premena svetelnej energie na tepelnú nastáva takmer okamžite po dopadnutí svetla na fotovoltický panel.
Na trhu sú dostupné rôzne fotovoltické systémy na ohrev vody. Príkladom je ANTIK zariadenie pre solárny ohrev vody PWH 01 V3 3kW, solárny regulátor MPPT s dvoma AC výstupmi, ktorý umožňuje efektívny ohrev vody s nastaviteľným výkonom 2000 až 3000 W. Podporuje automatické prepínanie medzi FV a sieťou s prioritou FV ohrevu a ponúka ovládanie cez WiFi. Ďalšie príklady sú fotovoltické systémy na ohrev vody Fothermo PVB, ktoré pozostávajú zo zásobníka (napríklad 30, 80 alebo 10 litrového), solárnych panelov a potrebnej kabeláže a rozvodnej skrinky. Tieto systémy umožňujú ľahkú inštaláciu za pár eur, v ťažkom teréne, bez rúbania, sekania do stien a ťahania dátového kábla.
Dôležité faktory pre optimálny výkon a návratnosť
Výťažnosť solárneho tepelného systému do veľkej miery závisí od podmienok na mieste. Nesprávne navrhnutý solárny systém môže mať výrazne nižšiu účinnosť a tým aj dlhšiu návratnosť investície. Aj tu platí, že výkonnosť systému a tým aj výšku úspory a návratnosť ovplyvňuje množstvo faktorov.
- Orientácia a sklon strechy: Obzvlášť dobré výsledky možno dosiahnuť pri strechách orientovaných na juh so sklonom 30 až 40 stupňov. Ak je povrch strechy orientovaný na východ alebo západ, môžu majitelia domov očakávať až o 20 % nižší výnos pri podobnom sklone. O niečo menej priaznivá orientácia sa dá kompenzovať väčšou plochou kolektorov. V niektorých prípadoch sa dajú kolektory na vrchnej strane prizdvihnúť, aby mali väčší sklon.
- Zatienenie: Je dôležité, aby bola plocha strechy dostatočne veľká a čo najmenej zatienená. Ak susedné domy, stromy alebo hory vrhajú na plochu strechy počas roka dlhší čas tieň, solárny zisk sa zníži.
- Dimenzovanie systému: Pri navrhovaní solárneho tepelného systému pre rodinný dom alebo dom pre dve rodiny platí pravidlo: ak je plocha kolektora orientovaná na juhovýchod až juhozápad, na 100 litrov objemu zásobníka by sa malo počítať s 1,5 štvorcového metra plochého kolektora alebo 1,0 štvorcového metra plochy trubicového kolektora. Straty na výnose spôsobené nepriaznivou orientáciou alebo sklonom možno kompenzovať mierne zväčšenou plochou kolektora.
- Nízkoteplotné vykurovacie systémy: Účinnosť solárnych systémov môžete zvýšiť použitím nízkoteplotného vykurovacieho systému s podlahovým, stenovým či stropným vykurovaním alebo nízkotemplotnými radiátormi.
Ceny, úspory a návratnosť investície
Mnoho ľudí zatiaľ do solárnej termiky neinvestovalo vzhľadom na vysoké náklady na inštaláciu, nízke ceny energií a tým aj dlhú návratnosť investície. Napriek tomu sú solárne systémy atraktívnou investíciou do budúcnosti.
Porovnanie nákladov a úspor solárnych systémov:
| Typ solárneho systému | Typické náklady na inštaláciu | Potenciálna úspora energie | Primárne využitie |
|---|---|---|---|
| Solárny systém na ohrev TÚV | 2 500 - 4 000 eur | Až 60 % na ohreve TÚV | Príprava teplej úžitkovej vody |
| Solárny systém na ohrev TÚV a podporu vykurovania | 7 000 - 10 000 eur | Cca 35 % na ohreve TÚV a vykurovaní | Príprava teplej úžitkovej vody a podpora vykurovania |
Ak skombinujete ohrev teplej vody a vykurovacej vody, ušetríte približne 35 percent celkovej potrebnej energie - každý rok. Aj tu však platí, že výkonnosť systému a tým aj výšku úspory a návratnosť ovplyvňuje množstvo faktorov, ktoré sme spomenuli pri systémoch na ohrev vody.
Kvalita, spoľahlivosť a ochrana pred prehriatím
Aby sa vám kúpa solárneho tepelného systému oplatila, musí táto technológia dlhodobo spoľahlivo fungovať. Dôležitou kvalitatívnou vlastnosťou, ktorú treba zvážiť, je certifikát Solar Keymark. Ide o značku kvality pre solárne tepelné výrobky na základe európskych noriem. Solárne tepelné systémy Viessmann dosahujú vysoké hodnotenie v oblasti výkonu a životnosti. Solárne kolektory Vitosol sú vyrobené z materiálov odolných voči korózii a UV žiareniu, čo potvrdzujú testy kvality podľa skúšobnej normy EN 12975. To zároveň potvrdzuje trvalo vysoký tepelný výkon.
Spoľahlivú ochranu pred prehriatím poskytuje aj patentovaná funkcia vypnutia ThermProtect závislá od teploty. Absorbéry v nových plochých kolektoroch Viessmann, ako je napríklad Vitosol 100-FM, menia svoje vlastnosti (štruktúru svojho povrchu) tak, aby vyžarovali viac energie, čím sa predchádza prehrievaniu. Plánovanie solárnych tepelných systémov je jednoduchšie a nároky na inštaláciu sú nižšie. Nie sú potrebné komponenty, ako sú predchladzovacie nádoby a stagnačné chladiče.
Výber a inštalácia solárneho systému
Ak si chcete kúpiť solárny tepelný systém, mali by ste sa poradiť s kvalifikovanými partnermi. Títo odborníci preveria miestne podmienky a rýchlo určia najlepší spôsob inštalácie technológie a jej integrácie do vášho vykurovacieho systému. Je dôležité mať na pamäti, že nie všetci predajcovia solárnych systémov poskytujú aj montáž, preto je dobré si vopred zistiť, či je montáž zahrnutá v cene alebo či je potrebné ju zabezpečiť samostatne.