Ostatnie lata to czas intensywnego rozwoju różnych technologii wykorzystujących odnawialne źródła energii. Znajdują one zastosowanie nie tylko w dużych przedsięwzięciach krajowych, samorządowych czy biznesowych, lecz również w gospodarstwach domowych. Jednym z najpowszechniej wykorzystywanych odnawialnych, naturalnych zasobów jest energia słoneczna, która może służyć do produkcji energii elektrycznej, jak to ma w przypadku fotowoltaiki lub do podgrzewania ciepłej wody użytkowej, co wykorzystywane jest w kolektorach słonecznych. Oba rozwiązania często są ze sobą mylone, choć różnica między nimi jest bardzo wyraźna. Szczegółowo omawiamy ją w naszym artykule.
Kolektory słoneczne – sposób działania
Na wstępie warto zaprezentować to, w jaki sposób działają kolektory słoneczne oraz panele fotowoltaiczne i w jakim celu są wykorzystywane. Kolektory słoneczne są urządzeniami, które służą do zamiany energii promieniowania słonecznego w energię cieplną. Proces ten opiera się na przechwytywaniu przez jeden z elementów kolektora, czyli absorber, promieni słonecznych. Są one przez niego pochłaniane, a następnie przemieniane w ciepło. W kolejnym z elementów – nośniku ciepła – znajduje się płynna substancja, która jest nagrzewana i kierowana do specjalnego zasobnika w celu podgrzewania wody użytkowej. Tam z kolei substancja ulega ochłodzeniu i wraca do kolektora, gdzie cały proces jest ponawiany.
Głównym zadaniem kolektorów słonecznych jest podgrzewanie ciepłej wody użytkowej. Mogą one być również wykorzystywane jako dodatkowe źródło ogrzewania w budynku, a także do podgrzewania wody w basenach. Ich zastosowanie jest jednak wyłącznie okresowe, ponieważ uzależnione jest od nasłonecznienia. W letnie, pełne słońca dni mogą one pokryć nawet 90% zapotrzebowania energetycznego niezbędnego do podgrzewania wody użytkowej, jednak w pozostałe części roku jedynie częściowo. Konieczne staje się wtedy zastosowanie dodatkowego rozwiązania umożliwiającego podgrzewanie wody użytkowej np. grzałki elektrycznej.
Panele fotowoltaiczne – sposób działania
Z kolei panele słoneczne są wykorzystywane do produkcji energii elektrycznej przy wykorzystaniu promieniowania słonecznego. Poszczególne ogniwa fotowoltaiczne wykonane są z krzemu, którego cząstki wprawiane są w ruch w momencie, gdy padają na nie fotony, czyli cząstki promieniowania słonecznego. W ten sposób powstaje prąd stały, który nie posiada odpowiednich parametrów do zasilania urządzeń elektrycznych. W tym celu musi trafić do inwertera, w którym przekształcany jest w prąd zmienny. Więcej dowiesz się z artykułu: Jak działa fotowoltaika?
W odróżnieniu od kolektorów słonecznych panele fotowoltaiczne mogą działać wydajnie przez cały rok, także w czasie zimy i dużego zachmurzenia. Latem, gdy promieniowanie słoneczne jest duże, produkcja energii elektrycznej może zdecydowanie przewyższać zapotrzebowanie energetyczne, zaś zimą produkcja spada, co nie oznacza jednak, że systemy fotowoltaiczne przestają działać. Możliwe jest także wykorzystanie nadwyżek skumulowanych np. w magazynach energii czy sieci energetycznej.
Kolektory słoneczne i panele fotowoltaiczne – cechy wspólne
Wśród cech wspólnych, które posiadają kolektory słoneczne i panele fotowoltaiczne, znajduje się przede wszystkim wykorzystanie promieniowania słonecznego do swojego działania. Dzięki temu są to urządzania ekologiczne, nie posiadające negatywnego wpływu na środowisko naturalne, a także energooszczędne i opłacalne pod względem finansowym. Posiadają one również podobny wygląd, z powodu którego są często mylone. Możliwe jest także ich zainstalowanie zarówno na gruncie, jak i na dachu budynku.
Kolektory słoneczne a panele fotowoltaiczne – różnice
Różnice pomiędzy panelami fotowoltaicznymi a kolektorami słonecznymi widoczne są przede wszystkim w zasadzie ich działania, a także przeznaczeniu. Panele słoneczne produkują energię elektryczną przy wykorzystaniu tzw. efektu fotowoltaicznego, który polega na wprawianiu cząsteczek krzemu, z którego zbudowane są ogniwa fotowoltaiczne, w ruch. Dzieje się tak w wyniku padania na nie najmniejszych cząstek światła słonecznego. W efekcie powstaje prąd stały, który musi następnie trafić do inwertera, aby nadać mu parametry zgodne z wymogami sieci energetycznej. Kolektory słoneczne działają natomiast w oparciu o zamontowany w nich absorber, przechwytujący światło słoneczne i przemieniający je w ciepło. Jest ono transportowane za pomocą nośnika ciepła, czyli płynnej substancji podlegającej ogrzaniu, do zasobnika z ciepłą wodą użytkową. Zachodzi w nim nagrzanie wody. Po oddaniu ciepła nośnik ulega ogłodzeniu i wraca z powrotem do kolektora.
Kolektory słoneczne mają także inne przeznaczenie. Wykorzystują one energię słoneczną do wytwarzania ciepła niezbędnego do podgrzewania ciepłej wody użytkowej oraz wsparcia dla systemów grzewczych zainstalowania w budynku. Z kolei panele fotowoltaiczne przekształcają energię promieniowania słonecznego do produkcji energii elektrycznej, która zasila urządzenia działające na prąd w domach, firmach czy innych budynkach.
Kolektory słoneczne czy panele fotowoltaiczne – które rozwiązanie wybrać?
Przede wszystkim warto wiedzieć, że kolektory słoneczne i panele słoneczne to dwa zupełnie różne rozwiązania, a cel ich instalacji jest odmienny. W przypadku paneli fotowoltaicznych inwestorzy chcą zapewnić bezpłatną energię elektryczną dla domu, firmy lub instytucji, zaś kolektory słoneczne wykorzystywane są do podgrzewania ciepłej wody użytkowej. W praktyce oznacza to, że nie trzeba podejmować decyzji pomiędzy jednym a drugim, gdyż nie stanowią one dla siebie konkurencji. Konieczne jest jednak określenie celu, na którym nam zależy. Jeśli potrzebujemy systemu do produkcji prądu, niezbędna będzie instalacja fotowoltaiczna, zaś w przypadku potrzeby obniżenia kosztów podgrzewania wody użytkowej – kolektory słoneczne. Można również zdecydować się na montaż obu rozwiązań, co znacznie obniża koszty codziennego życia.
