Kiedy mówimy o energii słonecznej, najczęściej myślimy bezpośrednio o panelach fotowoltaicznych, które wytwarzają energię elektryczną. Istnieje jednak inny rodzaj energii słonecznej, mniej znany, ale równie ważny: Słoneczna energia cieplna, wydajną i czystą opcję stosowaną głównie do podgrzewania wody i wytwarzania ciepła.
Energia słoneczna odgrywa zasadniczą rolę zarówno w sektorze mieszkaniowym, jak i przemysłowym, umożliwiając większą efektywność energetyczną i zmniejszenie zużycia paliw kopalnych. W tym artykule wyjaśniamy wszystko na temat tego rodzaju energii: jego działanie, charakterystyka, komponenty i zalety.
Co to jest słoneczna energia cieplna?
Energia słoneczna to a energia odnawialna który wykorzystuje promieniowanie słoneczne do produkcji ciepła. W przeciwieństwie do energii fotowoltaicznej, która przekształca światło słoneczne w energię elektryczną, słoneczna energia cieplna podgrzewa płyn poprzez wychwytywanie promieniowania słonecznego. Płyn ten może podgrzewać wodę, generować ogrzewanie, a nawet chłodzenie w niektórych systemach.
Ten rodzaj energii jest szczególnie przydatny na obszarach o dużym nasłonecznieniu, gdzie można ją wykorzystać do użytku domowego oraz w zastosowaniach przemysłowych. Szacuje się na przykład, że ponad 20% zużycia energii w hotelach, szpitalach i domach wiąże się z wykorzystaniem ciepłej wody, co świadczy o jej znaczeniu.
Elementy instalacji termicznej
Aby energia słoneczna działała prawidłowo, niezbędna jest instalacja przeznaczona do wychwytywania, magazynowania i dystrybucji ciepła. Poniżej przedstawiamy główne elementy instalacji wykorzystującej energię słoneczną.
Łapacz
Za to odpowiada termiczny kolektor lub panel słoneczny pochłaniają promieniowanie słoneczne i przekazują ciepło płynowi krążącemu wewnątrz. Wyróżnia się kilka rodzajów kolektorów w zależności od ich wydajności i technologii:
- Kolektory płaskie: Są najpowszechniejsze i służą do podgrzewania wody i ogrzewania w domach.
- Kolektory próżniowe: Są bardziej wydajne, szczególnie w zimnych obszarach, dzięki ulepszonej izolacji.
Obwód hydrauliczny
Obwód hydrauliczny składa się z rur transportujących gorący płyn z kolektora do akumulatora, a po jego ochłodzeniu z powrotem do panelu. Działa jak obieg zamknięty, zapewniając brak strat ciepła.
Wymiennik ciepła
Urządzenie to umożliwia przekazanie ciepła płynu niezamarzającego do wody wykorzystywanej w domu lub instalacji. Wymienniki mogą być wewnętrzne (wężownice) lub zewnętrzne, np. wymienniki płytowe.
Akumulator
Ponieważ ilość energii słonecznej zmienia się w ciągu dnia, a akumulator do przechowywania ciepłej wody, dopóki nie będzie potrzebna. Zbiornik ten został zaprojektowany tak, aby zminimalizować straty ciepła i utrzymać temperaturę wody przez kilka godzin.
Pompy obiegowe
Aby zapewnić prawidłową cyrkulację płynu w układzie, pompy obiegowe. Pokonują one opory obwodu i umożliwiają stały przepływ płynu niezamarzającego.
Zasilanie pomocnicze
W dni o niskim nasłonecznieniu instalacje solarne zwykle posiadają pomocniczy system energii, taki jak kocioł, który może generować ciepło w sytuacjach, gdy promieniowanie słoneczne nie jest wystarczające.
Przedmioty potrzebne ze względów bezpieczeństwa
Instalacje wykorzystujące energię słoneczną muszą posiadać szereg elementów zabezpieczających, aby uniknąć problemów związanych z przegrzaniem lub ciśnieniem w systemie.
Naczynia wzbiorcze
Objętość płynu zwiększa się po podgrzaniu, dlatego konieczne jest posiadanie naczynie ekspansyjne który pochłania ten wzrost i zapobiega uszkodzeniom rur. Naczynia wzbiorcze mogą być otwarte lub zamknięte, przy czym ten ostatni jest najczęściej spotykany w nowoczesnych instalacjach.
Zawory bezpieczeństwa
Za sterowanie odpowiadają zawory bezpieczeństwa ciśnienie układu i uwolnić płyn, jeśli przekroczy ustalone limity bezpieczeństwa.
Glikol
Płyn stosowany w większości instalacji wykorzystujących energię słoneczną jest mieszaniną wody i glikol. Dodatek ten pozwala płynowi wytrzymać temperatury poniżej zera bez zamarzania, co jest niezbędne w zimnym klimacie.
Radiatory
Jeżeli płyn nadmiernie się nagrzeje, np radiatory Odpowiadają za uwolnienie części temperatury, zapobiegając osiągnięciu przez instalację niebezpiecznego poziomu ciepła.
Majdan
Dreny pozwalają usunąć powietrze która gromadzi się wewnątrz układu, gwarantując optymalne funkcjonowanie obwodu hydraulicznego.
Automatyczne sterowanie
Najbardziej zaawansowane systemy wykorzystujące energię słoneczną charakteryzują się: automatyczna kontrola który monitoruje różne elementy systemu, takie jak temperatura kolektora, akumulatora czy pomp obiegowych. Dodatkowo może w razie potrzeby aktywować układy zasilania pomocniczego lub rozpraszającego.
Dzięki energii słonecznej możemy wytwarzać ciepłą wodę i ogrzewanie w bardziej zrównoważony sposób. Technologia ta stale się rozwija, pozwalając nam w coraz większym stopniu zmniejszać naszą zależność od paliw kopalnych i minimalizować wpływ na środowisko.