Z dr inż. Ireneuszem Czajką, który jest pracownikiem Katedry Systemów Energetycznych i Urządzeń Ochrony Środowiska Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie rozmawiała Aleksandra Stanek uczennica II LO w Jaśle.
Czym są kolektory słoneczne?
Kolektory słoneczne są urządzeniami pozwalającymi na przetworzenie energii dostarczanej przez
słońce. W gruncie rzeczy skracamy łańcuch przemian energetycznych zachodzący od dawna w przyrodzie: energia słoneczna jest przez rośliny przetwarzana na energię chemiczną, następnie po wielu latach rośliny stają się tym co nazywamy paliwami kopalnymi. Gdy paliwa kopalne, czyli np.węgiel czy ropę naftową, wydobywamy i spalamy w gruncie rzeczy wykorzystujemy energię słoneczną. Zatem dlaczego nie usprawnić tego procesu? Tu właśnie pojawiają się kolektory słoneczne.
Z czego zbudowane są te urządzenia?
Zazwyczaj z metali i tworzyw sztucznych oraz szkła. Najczęściej wykorzystywany metal to miedź.
Jakie są rodzaje kolektorów słonecznych?
Kolektory słoneczne można podzielić biorąc pod uwagę różne kryteria. Na przykład można wyróżnić kolektory płaskie (najczęściej obecnie montowane na dachach) czy kolektory próżniowe, a dokładniej próżniowo-rurowe. Można kolektory dzielić na gazowe i cieczowe. Bardzo ciekawe są kolektory skupiające – składające się z układu luster skupiających promienie słoneczne na wymienniku ciepła.
Jakie są wymagania dotyczące ich działania?
Przede wszystkim odpowiednie nasłonecznienie oraz odpowiednie usłonecznienie. Upraszczając, nasłonecznienie mówi o ilości energii docierającej od słońca do danego obszaru naszej planety, zaś usłonecznienie daje informację o tym przez jaki czas możemy korzystać z docierającej do nas energii słonecznej. Drugim nie mniej ważnym czynnikiem jest zapewnienie odpowiedniego pochylenia i orientacji. Ponieważ nie mamy wpływu na długość dnia i wysokość słońca nad horyzontem, więc to odpowiednie skierowanie i nachylenie paneli często decyduje o efektach energetycznych i tym samym energetycznych zainstalowania paneli.
Jakie mają zastosowanie?
Zazwyczaj służą do podgrzewania wody, którą następnie można wykorzystać na różne sposoby – na przykład do ogrzewania, czy mycia.
W jakim stopniu urządzenia są odporne na działanie szkodliwych warunków atmosferycznych, np.: kwaśne deszcze, gradobicia?
Nie da się zbudować instalacji niezniszczalnej. Obecnie instalowane panele są odporne na zazwyczaj występujące zjawiska atmosferyczne. Można w uproszczeniu przyjąć, że to co nie uszkodzi dachu i ew. okien dachowych nie zaszkodzi też kolektorom. Jednocześnie pojawia się pytanie na temat trwałości instalowanych układów. Według producentów powinny pracować minimum 20 lat, ale może się okazać, że w warunkach znacznego zanieczyszczenia, czy silnie obciążone układy będą mieć niższą trwałość. Inną sprawą jest oczywiście dawanie wiary materiałom marketingowym producentów.
Czy te popularne urządzenia mają także swoje wady?
W moim odczuciu są przede wszystkim brzydkie i drogie. Chociaż przy budowie domu za 500 tysięcy złotych 80 tysięcy może się wydawać niewielkim wydatkiem, to jest to jednak wydatek znaczący. Wielkość korzyści uzyskiwanych z kolektorów zależy od liczby dni słonecznych, co daje pewną niepewność efektów. Kolektory słoneczne są też wrażliwe na niskie temperatury – rosną straty ciepła, pojawia się niebezpieczeństwo zamarznięcia czynnika wypełniającego rurki (jeżeli jest w stanie ciekłym).
Czy przy stosowaniu kolektorów słonecznych potrzebujemy także innego, dodatkowego źródła energii?
Ponieważ nowoczesne instalacje z kolektorami słonecznymi wymagają do poprawnej pracy pomp i układów sterowania, więc zazwyczaj potrzebują dodatkowego źródła energii.
Czy kolektory słoneczne będą jednakowo spełniać swoje zadania bez względu na porę roku?
Kolektory płaskie składają się z układu rurek odbierających ciepło, przymocowanych do absorbera, który nagrzewa się pod wpływem padających promieni słonecznych. Gdy temperatura na zewnątrz spada, rośnie ilość ciepła uciekającego do otoczenia. Pewną poprawę daje stosowanie kolektorów próżniowych (dokładniej próżniowo-rurowych). Niezbędne jest też stosowanie takich płynów (w rurkach kolektora), które nie zamarzną w podczas zimy. Ale gdy zima jest słoneczna, to jak najbardziej można się cieszyć ciepłą wodą dostarczaną przez kolektory.
Wysokie koszty tych urządzeń mogą zniechęcać – w jakim czasie zwracają się koszty poniesione podczas takiej inwestycji?
To dosyć trudne pytanie. Nie da się na nie odpowiedzieć bez dodatkowych informacji. Wszystko zależy od: cen energii, zużycia ciepłej wody w domu, izolacji termicznej domu. W niektórych przypadkach taka inwestycja może się zwrócić w ciągu kilku lat, w innych nawet kilkanaście. Czynnikiem zachęcającym mogą być prognozy ciągłego wzrostu cen energii, co spowoduje znacznie większą rentowność takich inwestycji.
Czy te urządzenia mają jakiś negatywny wpływ na środowisko naturalne?
Oczywiście, przede wszystkim na etapie produkcji i utylizacji. Produkowane są między innymi z tworzyw sztucznych, co nie jest obojętne dla środowiska. Stosowane w nich płyny o niskich temperaturach zamarzania także nie są obojętne dla środowiska.
Czy Pana zdaniem warto inwestować w tę formę pozyskiwania energii?
Jak najbardziej, tym bardziej, że można próbować uzyskać dofinansowanie. A tak poważnie, to zdecydowanie bezpieczniej jest mieć źródło energii, które nie jest zależne od innych dostawców. Należy tylko wcześniej się zastanowić, przeliczyć koszty i ocenić, czy będzie to w moim przypadku opłacalne.
Dziękuję bardzo za rozmowę.
