Kolektory słoneczne czy fotowoltaika – czym się różnią i co wybrać?

Kolektory słoneczne i fotowoltaika – najważniejsza różnica

Oba systemy korzystają ze słońca, ale efekt ich pracy jest zupełnie inny.

Kolektory słoneczne

Produkują energię cieplną.

Ciepło jest przekazywane do instalacji, najczęściej do zasobnika ciepłej wody użytkowej.

Fotowoltaika

Produkuje energię elektryczną.

Prąd może zasilać:

• oświetlenie,
• sprzęt AGD,
• pompę ciepła,
• klimatyzację,
• ładowarkę samochodu,
• inne odbiorniki elektryczne.

To podstawowa różnica, od której należy zacząć każde porównanie.

Kolektory słoneczne

Fotowoltaika

Jak działa kolektor słoneczny?

Kolektor absorbuje promieniowanie słoneczne i zamienia je na ciepło.

Energia jest następnie przekazywana do medium krążącego w instalacji.

W typowym systemie ciecz przepływa pomiędzy kolektorem a wymiennikiem znajdującym się w zasobniku.

W ten sposób energia słoneczna może ogrzewać ciepłą wodę użytkową.

W zależności od konstrukcji systemu stosuje się różne rozwiązania:

• kolektory płaskie,
• kolektory rurowe/próżniowe,
• układy ciśnieniowe,
• układy bezciśnieniowe.

Nie należy jednak mieszać tych podziałów ze sobą.

„Płaski czy próżniowy” opisuje konstrukcję kolektora.

„Ciśnieniowy czy bezciśnieniowy” opisuje sposób pracy całego systemu.

Jak działa fotowoltaika?

Moduł fotowoltaiczny produkuje prąd stały.

Falownik przekształca go w prąd przemienny wykorzystywany przez instalację budynku.

Energia może zostać:

• wykorzystana bezpośrednio,
• oddana do sieci,
• częściowo zmagazynowana w magazynie energii.

Fotowoltaika nie podgrzewa więc bezpośrednio wody tak jak kolektor.

Dostarcza energię elektryczną do urządzeń, które mogą tę wodę podgrzać.

Kolektory – przede wszystkim ciepła woda użytkowa

Najbardziej typowym zastosowaniem kolektorów jest wspomaganie przygotowania c.w.u.

System może ograniczać ilość energii potrzebnej z głównego źródła do podgrzewania wody.

Źródłem podstawowym może być:

• pompa ciepła,
• kocioł gazowy,
• kocioł na pellet,
• kocioł elektryczny,
• inne urządzenie.

Kolektory działają więc zazwyczaj jako element uzupełniający.

Nie powinny być przedstawiane jako samodzielne, całoroczne źródło ogrzewania domu.

Czy kolektory mogą wspomagać ogrzewanie domu?

Technicznie istnieją instalacje wykorzystujące energię słoneczną również do wspomagania centralnego ogrzewania.

W domu jednorodzinnym trzeba jednak pamiętać o podstawowym problemie sezonowym.

Największe zapotrzebowanie na ciepło występuje zimą.

Wtedy dostępność energii słonecznej jest ograniczona.

Z tego powodu znacznie bardziej typowym i przewidywalnym zastosowaniem pozostaje c.w.u.

Fotowoltaika ma szersze zastosowanie

Energia elektryczna jest bardziej uniwersalna niż ciepło dostarczane bezpośrednio do zasobnika.

Prąd z PV można wykorzystać w praktycznie całym budynku.

Może zasilać:

• pompę ciepła,
• klimatyzację,
• urządzenia kuchenne,
• elektronikę,
• oświetlenie,
• samochód elektryczny.

To jedna z największych przewag fotowoltaiki pod względem elastyczności wykorzystania energii.

Fotowoltaika – wady i zalety instalacji PV

Który system lepiej wykorzystuje energię słoneczną do podgrzewania wody?

Nie da się odpowiedzieć wyłącznie jednym wskaźnikiem.

Kolektor zamienia energię słoneczną bezpośrednio na ciepło.

Fotowoltaika najpierw produkuje energię elektryczną, która dopiero później może zasilić:

• grzałkę,
• pompę ciepła do c.w.u.,
• inne urządzenie.

Trzeba więc porównać cały system, a nie tylko sam panel lub kolektor.

Znaczenie mają:

• zapotrzebowanie na c.w.u.,
• rodzaj źródła ciepła,
• powierzchnia dachu,
• możliwość wykorzystania energii elektrycznej w innych urządzeniach,
• koszt inwestycji.

Kolektory i zasobnik c.w.u.

Instalacja solarna potrzebuje miejsca do magazynowania uzyskanego ciepła.

Najczęściej jest nim zasobnik ciepłej wody.

Jego dobór ma duże znaczenie.

Trzeba uwzględnić:

• liczbę użytkowników,
• typ kolektorów,
• powierzchnię instalacji,
• inne źródła ciepła,
• sposób eksploatacji.

Zbyt mały zasobnik może ograniczać możliwość wykorzystania energii słonecznej.

Zbyt duży:

• zajmuje więcej miejsca,
• zwiększa straty postojowe,
• nie zawsze daje dodatkową korzyść.

Fotowoltaika i zasobnik c.w.u.

PV nie wymaga zasobnika wyłącznie ze względu na samą instalację fotowoltaiczną.

Jeżeli jednak prąd ma być wykorzystywany do przygotowania c.w.u., zasobnik może działać jako magazyn ciepła.

Energia wyprodukowana w ciągu dnia może zostać wykorzystana do podgrzania wody potrzebnej później.

Jest to jednak magazynowanie energii w postaci ciepła, a nie energii elektrycznej.

Czy kolektory działają zimą?

Tak, mogą pracować również zimą, jeśli występują odpowiednie warunki nasłonecznienia.

Ich uzysk jest jednak zazwyczaj znacznie niższy niż w okresach o lepszym nasłonecznieniu.

Wpływają na niego:

• temperatura,
• nasłonecznienie,
• zachmurzenie,
• śnieg,
• konstrukcja kolektora,
• ustawienie.

Nie należy więc przedstawiać zimowej pracy jako identycznej z letnią.

Czy fotowoltaika działa zimą?

Tak.

Moduły mogą produkować energię również przy niskiej temperaturze.

Największym ograniczeniem zimą jest przede wszystkim:

• krótszy dzień,
• niższa pozycja słońca,
• częstsze zachmurzenie.

Dlatego zimowa produkcja PV jest zwykle znacznie niższa niż w okresie letnim.

W obu technologiach występuje więc sezonowość, ale sposób wykorzystania energii jest inny.

Kolektory a przegrzew

W okresie letnim instalacja solarna może uzyskiwać dużo energii.

Jeżeli zapotrzebowanie na c.w.u. jest małe, trzeba prawidłowo uwzględnić zachowanie systemu przy nadmiarze energii.

Dlatego ważne są:

• właściwy dobór powierzchni kolektorów,
• odpowiedni zasobnik,
• automatyka,
• rozwiązania przewidziane przez producenta systemu.

Nie należy przewymiarowywać instalacji wyłącznie po to, żeby uzyskiwać maksymalną moc.

Czy fotowoltaika może się „przegrzać”?

Moduły PV nagrzewają się podczas pracy, ale nie występuje w nich analogiczny problem magazynowania nadmiaru energii cieplnej jak w klasycznej instalacji solarnej.

Jeżeli budynek nie zużywa energii elektrycznej, nadwyżka może – zależnie od konfiguracji systemu – trafić do sieci lub magazynu energii.

To fundamentalna różnica w sposobie zarządzania nadwyżkami.

Serwis kolektorów słonecznych

Instalacja solarna posiada część hydrauliczną.

W zależności od systemu kontrola może obejmować między innymi:

• ciśnienie,
• medium solarne,
• pompę obiegową,
• szczelność,
• automatykę,
• stan izolacji przewodów.

Zakres zależy od konkretnego rozwiązania.

Kolektorów nie należy traktować jako całkowicie bezobsługowych.

Serwis fotowoltaiki

PV nie posiada typowego obiegu hydraulicznego.

Kontroli mogą jednak wymagać:

• moduły,
• okablowanie,
• zabezpieczenia,
• falownik,
• konstrukcja,
• monitoring.

Również tutaj „brak codziennej obsługi” nie oznacza „brak jakiejkolwiek kontroli”.

Który system zajmuje więcej miejsca na dachu?

Zależy od wymaganej wielkości instalacji.

Nie należy porównywać liczby metrów kwadratowych bez uwzględnienia celu.

Kolektory mają przygotować określoną ilość ciepła.

PV ma wyprodukować określoną ilość energii elektrycznej.

To dwa różne zadania.

Dlatego projekt powinien wynikać z:

• zużycia c.w.u.,
• zużycia energii elektrycznej,
• dostępnego dachu.

Czy można mieć jednocześnie kolektory i fotowoltaikę?

Tak.

Technologie nie wykluczają się.

Przykładowo:

• kolektory wspomagają c.w.u.,
• PV produkuje prąd dla całego domu.

Pytanie brzmi jednak, czy wykorzystanie obu systemów jest uzasadnione:

• energetycznie,
• przestrzennie,
• ekonomicznie.

Jeżeli powierzchnia dachu jest ograniczona, trzeba określić priorytety.

Kolektory czy PV przy kotle gazowym?

Kolektory mogą bezpośrednio wspomagać przygotowanie c.w.u., ograniczając pracę kotła w okresach dobrego nasłonecznienia.

Fotowoltaika natomiast produkuje prąd dla całego domu.

Nie zasila bezpośrednio procesu spalania gazu.

Dlatego przy kotle gazowym decyzja zależy między innymi od:

• zużycia c.w.u.,
• zużycia energii elektrycznej,
• miejsca na dachu.

Kolektory czy PV przy pompie ciepła?

Pompa ciepła wykorzystuje energię elektryczną.

Pompy ciepła

Z tego powodu fotowoltaika ma naturalne powiązanie z jej pracą.

Kolektory mogą natomiast odciążyć pompę od części przygotowania c.w.u. w okresach wysokiego nasłonecznienia.

Nie oznacza to jednak, że najlepiej instalować wszystkie technologie jednocześnie.

Trzeba porównać:

• koszt,
• złożoność,
• dostępny dach,
• rzeczywiste potrzeby.

Pompa ciepła z fotowoltaiką – jak działa takie połączenie i kiedy ma sens?

Kolektory czy PV przy kotle na pellet?

Kolektory mogą ograniczać potrzebę uruchamiania kotła tylko w celu przygotowania c.w.u. w cieplejszej części roku.

Może to być wygodne użytkowo.

PV nadal daje natomiast uniwersalną energię elektryczną dla całego domu.

Dlatego wybór zależy od tego, czy priorytetem jest:

• c.w.u.,
• czy szerzej rozumiane zużycie energii elektrycznej.

Kolektory czy PV przy kotle elektrycznym?

W tym przypadku fotowoltaika może bezpośrednio ograniczać część energii elektrycznej pobieranej przez instalację.

Kolektory mogą z kolei wspomagać c.w.u. i ograniczać pracę elektrycznego źródła na potrzeby zasobnika.

Ponownie nie ma jednej odpowiedzi.

Trzeba przeanalizować:

• roczne zużycie,
• profil pracy,
• koszt obu systemów.

Kiedy kolektory mogą mieć szczególnie dużo sensu?

Warto je rozważyć, gdy:

• budynek ma duże, regularne zapotrzebowanie na c.w.u.,
• ciepła woda jest zużywana również latem,
• istnieje miejsce na odpowiedni zasobnik,
• inwestor chce ograniczyć pracę głównego źródła ciepła na potrzeby wody.

Szczególnie interesujące mogą być w obiektach o dużym zużyciu c.w.u.

Kiedy fotowoltaika może mieć więcej sensu?

Szczególnie gdy:

• dom zużywa dużo energii elektrycznej,
• działa pompa ciepła,
• planowany jest samochód elektryczny,
• działa klimatyzacja,
• użytkownik chce zasilać wiele różnych odbiorników.

Jej największą przewagą jest uniwersalność produkowanej energii.

Nowy dom – co wybrać?

W nowym domu warto analizować cały system energetyczny.

Nie warto zaczynać od pytania:

„kolektor czy fotowoltaika?”

Najpierw ustal:

• źródło ciepła,
• sposób przygotowania c.w.u.,
• przewidywane zużycie prądu,
• liczbę mieszkańców,
• dostępną powierzchnię dachu.

Dopiero potem można zdecydować, które rozwiązanie daje większą wartość.

Kompleksowa realizacja instalacji

Jakie źródło ciepła wybrać do domu? Pompa ciepła, gaz, pellet czy prąd?

Modernizacja istniejącego domu

W starszym budynku trzeba dodatkowo sprawdzić:

• obecny zasobnik,
• źródło ciepła,
• instalację elektryczną,
• dach,
• instalację hydrauliczną,
• dostępne miejsce techniczne.

Czasami jeden z systemów może wymagać znacznie mniejszego zakresu przebudowy niż drugi.

To powinno być częścią kalkulacji.

Koszt – dlaczego nie warto porównywać samych paneli?

Porównanie:

„kolektor kosztuje X, a PV Y”

jest niewystarczające.

Dla kolektorów trzeba uwzględnić:

• kolektory,
• konstrukcję,
• zasobnik,
• grupę pompową,
• automatykę,
• przewody,
• montaż.

Dla PV:

• moduły,
• falownik,
• konstrukcję,
• zabezpieczenia,
• przewody,
• montaż.

Porównujemy całe systemy, a nie pojedyncze komponenty.

Czy kolektory są bardziej wydajne niż fotowoltaika?

To pytanie często prowadzi do błędnych wniosków.

Jedno urządzenie produkuje ciepło, a drugie prąd.

Nie można więc bezpośrednio porównywać ich sprawności i na tej podstawie stwierdzić, która technologia jest „lepsza”.

Znaczenie ma to, jakiej energii rzeczywiście potrzebuje budynek.

Co z okresem zwrotu?

Nie da się rzetelnie podać jednej, sztywnej wartości okresu zwrotu – np. 5, 7 czy 10 lat.

Okres zależy od:

• ceny instalacji,
• zużycia,
• cen energii,
• zasad rozliczeń,
• wykorzystania wyprodukowanej energii.

Najczęstsze błędy przy wyborze

Mylenie kolektorów z fotowoltaiką

To dwa różne systemy.

Wybór tylko na podstawie sprawności

Nie uwzględnia rodzaju produkowanej energii.

Przewymiarowanie kolektorów

Może powodować problemy z nadmiarem energii latem.

Przewymiarowanie PV

Może generować duże nadwyżki bez odpowiedniego wykorzystania.

Brak analizy c.w.u.

W przypadku kolektorów to kluczowy element.

Brak analizy zużycia prądu

W przypadku PV jest równie ważny.

Kolektory słoneczne i fotowoltaika – porównanie

Kolektory słoneczne czy fotowoltaika – co wybrać?

Jeżeli głównym celem jest wspomaganie przygotowania ciepłej wody, kolektory mogą być bardzo dobrym rozwiązaniem.

Jeżeli priorytetem jest produkcja energii elektrycznej wykorzystywanej przez wiele odbiorników, większą elastyczność daje fotowoltaika.

Kolektory produkują ciepło.

Fotowoltaika produkuje prąd.

Dlatego właściwa decyzja nie powinna brzmieć:

„który panel jest lepszy?”

ale:

„jakiego rodzaju energii najbardziej potrzebuje mój budynek?”

W niektórych inwestycjach uzasadnione może być zastosowanie obu technologii.

W innych lepsze będzie przeznaczenie dostępnego budżetu i powierzchni na jeden dobrze dobrany system.