Energię słoneczną można przetwarzać na trzy podstawowe sposoby:

  • Konwersja fotoelektryczna - promieniowanie widzialne przetwarzane jest za pomocą baterii słonecznych, czyli połączonych szeregowo ogniw słonecznych wykorzystujących zjawisko fotowoltaiczne do zamiany światła na prąd elektryczny.
  • Konwersja fototermiczna – promieniowanie podczerwone za pomocą odpowiednio skonstruowanych absorberów przetwarzane jest na ciepło, które ogrzewa wodę.
  • Konwersja fotochemiczna – np. procesy fotosyntezy niezbędne do powstawania biomasy.

W Polsce instaluje się przede wszystkim systemy solarne służące do ogrzewania wody w małych instalacjach przydomowych. Elektrownie słoneczne są zbyt kosztowne w eksploatacji. Woda podgrzewana przez kolektory słoneczne może być wykorzystywana do celów użytkowych, czy też w instalacji centralnego ogrzewania.

Kolektory słoneczne
Ze względu na nośnik ciepła kolektory dzielimy na:

  • Kolektory cieczowe - zależnie od budowy dzielimy na płaskie i próżniowe (nazywane również rurowymi)
  • Kolektory powietrzne - dzielimy je na cztery rodzaje, ze względu na sposób przepływu powietrza: nad absorberem, pod absorberem, przez złoże porowate (czarne) oraz przepływ penetracyjny tzw. absorber perforowany.

W zależności od promieniowania dominującego w danym regionie:

  • Kolektory płaskie (płytowe) – stosowane w naszej szerokości geograficznej (gazowe, cieczowe lub dwufazowe)
  • Kolektory z elementami skupiającymi – stosowane w miejscach gdzie istnieje przewaga promieniowania bezpośredniego (kierunkowego) np. w rejonach Morza Śródziemnego.
  • Kolektory specjalne – mogą być stosowane w każdej szerokości geograficznej - jest to np. okno termiczne lub izolacja transparentna. Ma ona właściwości podobne do do wełny mineralnej, ale jest przepuszczalna dla promieni słonecznych. Ma postać cieniutkich rurek z polietylenu, gęsto upakowanych koło siebie.

Kolektory słoneczne mogą pracować w trzech typach tzw. obiegów roboczych, czyli rodzajów przepływu cieczy przenoszącej ciepło: obieg grawitacyjny (otwarty), obieg wymuszony (pompowy, zamknięty), oraz obieg złożony. Kolektor wypełnia tzw. czynnik roboczy – nie zamarzająca ciecz, np. roztwór glikolu, solanka czy powietrze. Rolą czynnika jest przenoszenie ciepła wewnątrz układu. Kolektory mogą pracować przy czynniku roboczym stale wypełniającym układ solarny lub okresowo spuszczanym (np. na zimę). W Polsce najczęściej stosowane są kolektory cieczowe płaskie, pracujące w układzie zamkniętym, z obiegiem wymuszonym z czynnikiem roboczym całorocznym.

Zastosowanie
W Polsce najbardziej popularne jest stosowanie kolektorów słonecznych do podgrzewania wody użytkowej (w budynkach mieszkalnych i inwentarskich, ale również jako system grzewczy wody w basenach) oraz jako wspomaganie centralnego ogrzewania. Oszczędność energii zużywanej do ogrzewania wody przy zamianie tradycyjnego systemu na instalację słoneczną może wynieść od 30 do 60 proc. w ciągu roku.

W rolnictwie kolektory z powodzeniem mogą być również stosowane do suszenia płodów rolnych – ziarna zbóż, ziół, czy siana. Okres największego nasłonecznienia - lato, pokrywa się z największym zapotrzebowaniem na energię niezbędną do suszenia. Do tego celu najczęściej wykorzystuje się kolektory powietrzne. Są one proste w budowie i funkcjonalne.

Montaż kolektorów
Kolektory montuje się na dachu budynku pod kątem nachylenia 45 stopni i ukierunkowaniu południowym, co zapewnia optymalne wykorzystanie padających promieni słonecznych. Jeżeli połacie dachowe są zbyt płaskie, kolektory należy zamontować na konstrukcjach wspornych. jeżeli natomiast nie ma w ogóle miejsca na połaci dachowej albo szczyt domu skierowany jest na południe, kolektory można zamontować na fasadzie budynku pod kątem 45 stopni na stronie południowej lub użyć konstrukcji wolnostojącej na ziemi (podobną konstrukcję można również zamontować na płaskim dachu).

Koszty
Ceny kolektorów słonecznych dostępnych na polskim rynku wynoszą w zależności od producenta i zastosowania ok. 800 – 2000 zł/mkw. powierzchni kolektora. W zależności od konstrukcji przyjmuje się 0,5 – 1,5 mkw. / osobę w domu jednorodzinnym. Uzyskuje się ok. 80 l wody dziennie o temperaturze ok. 55 st.C/ osobę. Ceny całego systemu służącego do przygotowania ciepłej wody z montażem (zbiorniki, pompy, zawory, wymienniki ciepła i aparatura kontrolna) wynoszą od 2 tys. do nawet 6 tys. zł/mkw.

W rolnictwie szacuje się, że koszt wytworzenia 1 GJ energii cieplnej do suszenia ziół wynosi ok. 12 zł. Według takich danych okres zwrotu poniesionych nakładów wyniesie 4 lata, a okres trwałości urządzenia to ok.15 lat.

Źródło: farmer.pl