Nabídka sluneční energie
Prakticky v každém regionu České republiky lze dnes účinně využít sluneční energii. Roční sluneční radiace (oslunění) se pohybuje mezi 900 až 1200 kWh/m2. S jakými průměrnými regionálními hodnotami lze počítat, ukazuje vedlejší obrázek. Tepelné solární zařízení využívá sluneční energii k ohřevu pitné vody a případně i k podpoře vytápění. Solární zařízení k ohřevu pitné vody šetří energii a životní prostředí. Kombinovaná solární zařízení k ohřevu pitné vody a k podpoře vytápění nacházejí čím dále tím více uplatnění. Často chybějí jen dostatečné informace o tom, jak veliký podíl tepla dodávají současné solární systémy. Zařízeními se solárními kolektory se dá využít významný podíl sluneční energie k výrobě tepla. To spoří cenná paliva a nižší emise škodlivin tak citelně odlehčují naše životní prostředí.
Nabídka energie u zařízení se solárními kolektory vzhledem k potřebě energie
Zařízení se solárními kolektory k ohřevu pitné vody
Ohřev pitné vody je nejběžnější využívaní zařízení se solárními kolektory. Potřebu teplé vody, která je po celý rok téměř konstantní, lze dobře kombinovat s nabídkou solární energie. V létě lze potřebu energie k ohřevu pitné vody téměř zcela pokrýt solárním zařízením. Při správně nadimenzovaném systému pokrývajícím 70-80% spotřeby TUV je v letním období mírný přebytek solární energie. V zimním období a částečně v jarních a podzimních měsících však musí konvenčnívytápěcí zařízení být schopno pokrýt potřebu teplé vody nezávisle na solárním ohřevu. I z důvodu delšího období se špatným počasím, kdy musí být stejně zajištěn komfort teplé vody.
Zařízení se solárními kolektory k ohřevu pitné vody a k podpoře vytápění
Ekologicky jednat znamená plánovat zařízení se solárními kolektory nejen k ohřevu pitné vody, ale i k podpoře vytápění. samozřejmě solární zařízení může předávat teplo jen tehdy, je-li teplota vratné vody vytápěcího zařízení nižší než teplota solárního kolektoru. Ideální jsou proto velkoplošná otopná tělesa s nízkými teplotami v systému nebo podlahová vytápění. Při odpovídajícím dimenzování kryje solární zařízení až 35 % celkové potřeby tepelné energie k ohřevu pitné vody a vytápění. V kombinaci s krbovou vložkou nebo s kotlem na pevná paliva se potřeba fosilních paliv během otopného období ještě dále zredukuje, protože se dají využít i regenerativní paliva, jako např. dřevo. Zbývající energii dodá kondenzační nebo nízkoteplotní kotel.
Solární systém
Základní informace
Solární systémy, které využívají jako hlavní zdroj energie SLUNCE, jsou v současné době jednoznačně nejefektivnějším a nejekonomičtějším zařízením. Na dobu dalších minimálně 5 miliard let můžeme hovořit o slunci jako o nevyčerpatelném zdroji energie. Přitom pouze za jednu hodinu dopadne na zemský povrch množství energie nutné k pokrytí roční celosvětové potřeby energie. Nespornou výhodou je, že slunce energii neprodává, nekalkuluje se ziskem ani nezvyšuje cenu za jednotku dodané energie. Rozhodnutí o aplikaci a využívání solárních kolektorů nesmí spočívat jen v pouhém výpočtu návratnosti vložených prostředků (resp. investice do systému), ale i v celé řadě dalších velmi důležitých přínosů. Využíváním sluneční energie snižujeme nejen obsah škodlivých emisí (oxid uhličitý, oxid dusíku a síry) vznikajících při spalování fosilních paliv (uhlí, nafta, plyn), ale snížíme i spotřebu těchto neobnovitelných zdrojů energie. Díky stálému růstu cen současných energií bude investice do tohoto systému přinášet čím dál větší úspory.
Princip
Zachycením slunečních paprsků na absorbční ploše pod speciálním solárním sklem plochého solárního kolektoru přeměňujeme sluneční energii na energii tepelnou (přibližně 90% slunečního záření předává energii do absorbéru). Z absorbční plochy je teplo odváděno do sběrných trubek vedoucích do výměníku tepla, ve kterém dochází ke kumulaci již vytvořené tepelné energie. Z důvodu pravidelného střídání ročních období a rozdílnou dobou slunečního svitu v jednotlivých dnech, je tuto tepelnou energii nutné efektivně kumulovat a využívat tak její možnosti i v době „nepříznivých podmínek“. Proto je velmi důležité celý systém správně nadimenzovat v závislosti na očekávané spotřebě (TUV, vytápění, ohřevu bazénu). Tento fakt se neodráží jen v pouhém počtu solárních kolektorů (přepočtených na m2 kolektorové plochy), ale i v jejich umístění a natočení, velikosti zásobníku, izolaci potrubí, kvalitní regulaci a vhodných regulačních prvcích. Klimatické pásmo ČR nestačí na úplné pokrytí energie potřebné na celkový roční ohřev pitné vody, a proto je vhodné ho kombinovat s jiným výrobníkem tepla (plynový kotel apod.).
Ukázka solárního systému v rodinném domku:
Pro 6 - 8 osob
Účinnost kolektorů
Část slunečního záření, které dopadne na kolektory se sníží díky reflexi a absorpci a tyto ztráty jsou určeny optickou účinností. Při ohřevu kolektory odevzdávají kondukcí, sáláním a konvekcí teplo do okolí a tyto ztráty jsou určeny koeficientem tepelných ztrát. Koefeicienty tepelných ztrát a optické účinnosti tvoří charakteristiku účinnosti solárního kolektoru. Maximální účinnost a nulové ztráty jsou pouze v případě, že rozdíl mezi teplotou kolektorů a okolí je roven nule.
Solární krytí Podíl sluneční energie na krytí celkové spotřeby energie na ohřev pitné vody za rok v procentech udává tzv. solární krytí. Plochy kolektoru, resp. absorbéru se musí dimenzovat tak, aby v letních měsících nedocházelo k přebytku tepla, které zvyšuje úroveň teploty solárního okruhu a zvyšuje tím také teplotní ztráty. Jsou-li však nároky na ohřev pitné vody v zimních měsících vyšší, je nutné plochu absorbéru (i objem zásobníku) zvětšit, k zajištění potřebného množství teplé vody. Celková efektivnost systému je však nižší.
Přímé záření – sluneční záření je při pronikání zemskou atmosférou oslabeno vlivem reflexe, rozptylu a absorbce částicemi prachu a molekulami vzduchu a vodních par. Část záření, které pronikne bez zábran atmosférou dopadá na zemský povrch je tzv. přímé záření.
Difúzní záření - část slunečního záření, které je odráženo, rozptylováno, absorbováno a opět dále vyzařováno, dopadá na zemský povrch nepřímo a je to tzv. difúzní (rozptýlené) záření. V letních měsících tvoří difúzní záření až polovinu globálního záření.
Globální záření – celkové záření dopadající na zemský povrch, které se skládá z přímého a difúzního záření.
Tepelné výkony slunečního záření při různém stavu počasí v ČR:
Další pojmy:
Absorpce – pohlcování záření, přeměna energie záření na jinou vnitřní energii látky
Emise – vyzařování nebo vysílání paprsků nebo záření (světla, částic)
Kondukce – přenos tepla vedením; přímým kontaktem
Konvekce – přenášení tepla prostřednictvím proudění média
Stagnace – stav kolektoru, kdy nedochází k odvádění tepla prostřednictvím
teplonosného média
Reflexe – odraz paprsků nebo záření od materiálů a částic které jsou ve směru
jejich dráhy
