Do najpopularniejszych odnawialnych źródeł zaliczamy energię: grawitacyjną wody, wiatru, słoneczną, geotermalną oraz biopaliwa. Ich wykorzystywanie nie wiąże się z długotrwałym deficytem – odnawiają się one w krótkim czasie. Korzystanie z OZE (Odnawialnych Źródeł Energii) to przede wszystkim redukcja gazów cieplarnianych, ale także tzw. współtowarzyszących zanieczyszczeń, takich jak pyły, dwutlenek siarki, tlenki azotu – czyli zanieczyszczeń, które bezpośrednio i pośrednio wpływają na zdrowie. Wśród urządzeń wykorzystujących energię słoneczną do podgrzewania c.w.u. i ogrzewania domów, największą popularnością cieszą się kolektory słoneczne.

Kolektory – dlaczego warto?

Kolektory słoneczne mogą być stosowane praktycznie w każdym obiekcie mieszkalnym i niemieszkalnym zarówno już istniejącym, jak i nowo budowanym.

Najkorzystniejsze warunki nasłonecznienia przypadają na okres od kwietnia do września, ale także w pozostałym okresie od jesieni do wiosny, gdy można liczyć na przynajmniej częściowe pokrycie potrzeb ciepła i wstępne podgrzanie ciepłej wody użytkowej.

Istnieje szereg argumentów przemawiających za celowością zastosowania kolektorów słonecznych. Spośród nich można wyodrębnić 3 ważne powody, które są wspólne dla wszystkich rodzajów budynków.

1. Zmniejszenie potrzeb cieplnych budynku i ograniczenie pracy głównego źródła ciepła - łącznie potrzeby cieplne ogrzewania pomieszczeń i podgrzewania ciepłej wody użytkowej stanowią blisko 84% całkowitych rocznych potrzeb energetycznych. Zastosowanie kolektorów słonecznych przekłada się bezpośrednio na ograniczenie zużycia paliwa lub energii elektrycznej poprzez skrócenie czasu pracy kotła grzewczego, bądź też pompy ciepła.

2. Najniższy koszt wytworzenia ciepła - praca instalacji solarnej wymaga minimalnych nakładów energii elektrycznej niezbędnej do zasilania pompy obiegowej i sterownika. Praca pompy obiegu solarnego wiąże się z zużyciem około 10÷30 W energii elektrycznej.

3. Najwyższy efekt ekologiczny - kolektory słoneczne należą do ścisłej czołówki urządzeń grzewczych pod względem efektu ekologicznego. Dotyczy to zarówno ich produkcji, jak i późniejszej utylizacji, ale przede wszystkim – bieżących efektów pracy. Nakłady energii i surowców na produkcję kolektora słonecznego zwracają się w okresie jego 2-3 lat eksploatacji.

Po zakładanym minimum 25-letnim okresie eksploatacji, materiały, z którego został zbudowany kolektor słoneczny można poddać recyclingowi. Praca instalacji solarnej wymaga minimalnego zużycia energii elektrycznej, a ograniczenie wytwarzania ciepła w budynku bezpośrednio ogranicza uciążliwą niską emisję zanieczyszczeń do atmosfery, poprawiając lokalną jakość powietrza.

Jak działają kolektory słoneczne?

Kolektory słoneczne służą do podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Dodatkowo mogą być wykorzystywane jako wspomaganie wodnego ogrzewania budynku. Kolektory słoneczne zamieniają energię słoneczną na energię cieplną nośnika ciepła, którym może być ciecz (np. glikol) lub gaz (powietrze). Na rynku dostępne są dwa podstawowe rodzaje kolektorów słonecznych: płaskie i próżniowe rurowe. Ze względu na trudności technologiczne rzadko spotyka się płaskie kolektory próżniowe.

Właściciele domów najczęściej decydują się na montaż kolektorów płaskich. Promieniowanie słoneczne jest w nich przetwarzane przez moduł absorbera składającego się z sieci rurek miedzianych bądź aluminiowych przytwierdzonych do cienkiej blachy miedzianej lub aluminiowej pokrytej wysoko selektywną powłoką.

Kolektory są zabezpieczone specjalną szybą solarną o wysokiej przepuszczalności promieniowania słonecznego i obudową, zwykle wykonaną z profili aluminiowych. Absorber pochłania ciepło pochodzące ze słońca i przekazuje je cieczy, która płynie w kolektorze (najczęściej jest to glikol). Nieodłącznym elementem systemu solarnego służącego do podgrzania ciepłej wody jest podgrzewacz solarny. Ciepło z kolektora jest przekazywane do wymiennika w podgrzewaczu, który magazynuje podgrzaną w ten sposób wodę.

Przydatną funkcją kolektorów płaskich jest tzw. schładzanie rewersyjne, czyli możliwość odprowadzania nadmiaru ciepła przez obudowę, np. w przypadku dłuższej nieobecności domowników, gdy zakumulowane w wodzie ciepło nie jest wykorzystywane.

W ofercie producentów są również dostępne kolektory próżniowo-rurowe. Zbudowane są z ustawionych względem siebie równolegle szklanych rur o średnicy 5-10 cm, połączonych z absorberem. W rurach zostaje wytworzona próżnia, dzięki której straty ciepła z takich kolektorów są mniejsze niż w przypadku kolektorów płaskich. Rozwiązania próżniowo-rurowe są jednak znacznie droższe. Zwykle wybiera się je wtedy, gdy nie ma możliwości, aby zainstalować kolektor płaski w odpowiednim położeniu.