Časté otázky a odpovědi

Solární Systémy

Pozitronové mozky robotů, silová pole vesmírných lodí, teleportace člověka - to byly senzace, které zaplňovaly stránky románů sci-fi literatury 20. století a rozechvívaly kluky hltající tyto knížky jako švestkové knedlíky. Někam do této sféry spadaly i sluneční kolektory, které se začaly objevovat na konstrukcích sovětských i amerických kosmických lodí a družic. V osmdesátých letech jsem dostal od táty kalkulačku ne větší a ne o moc tlustší než je dnešní kreditní karta a považte, fungovala na světlo. A dnes, v roce 2008, si už i můj soused na malém městě namontoval na střechu rodinného domku sluneční kolektory. To je prostě pokrok...

Využití sluneční energie

Sluneční energii lze využít například pro ohřívání vody, vytápění domů, pro výrobu energie elektrické, pro absorpční chlazení (např. u ledničky, klimatizace), dokonce pro pohon různých zařízení (Stirlingův motor), africké země trpící nedostatkem pitné vody se dnes učí využívat sluneční energii ke sterilizaci vody.

Dva způsoby využití sluneční energie.

Sluneční energii lze využívat v podstatě dvěma způsoby. Prvním z nich je využití pasivní, které bývá realizováno jako tzv. solární architektura, a druhým je využití aktivní, kdy se jedná o přídavná technická zařízení, jako jsou termické nebo fotovoltaické kolektory, přičemž termické kolektory slouží především k ohřevu vody a k přitápění, fotovoltaické kolektory potom přeměňují sluneční záření přímo na elektrickou energii.

Je doba a intenzita slunečního svitu v České republice dostatečná?

V podstatě platí, že sluneční energii se vyplatí využívat ve všech zeměpisných šířkách mimo polární oblasti. Chceme-li získat přesnější představu o tom, "kolik nám toho slunce nasvítí" v naší domovině, musíme vycházet z následujících parametrů.

Doba slunečního záření

Doba slunečního záření představuje počet hodin souvislého slunečního svitu za měsíc nebo za rok. V České republice je to asi 1500 h / rok. Chceme-li získat informace o době slunečního záření přímo v místě našeho bydliště, můžeme se obrátit na Český hydrometeorologický ústav, kde nám tuto informaci poskytnou.

Intenzita slunečního záření

Intenzita slunečního záření je veličina, která vyjadřuje souhrn globálního záření na jednotku vodorovné plochy, opět za měsíc nebo za rok. V České republice se tato hodnota pohybuje v rozmezí 950 - 1250 kWh / m2 za rok. Následná mapka, kterou na svých webových stránkách publikoval Český hydrometeorologický ústav, znázorňuje roční úhrn globálního záření v ČR:

Množství sluneční energie, které dopadne na plochy rodinného domu během jednoho roku, by spolehlivě stačilo pokrýt celoroční nároky na vytápění, ohřev vody a další potřeby, avšak problémy dosud trvají v technické stránce využití solární energie a v nákladnosti příslušných technologií. V důsledku těchto problémů jsme v praxi schopni využít jen menší část sluneční energie. Nejlépe dokážeme využít sluneční energii na ohřev vody. Počítáme-li s průměrným rodinným domem vytápěným plynem nebo elektřinou, v němž jsme použili pro ohřev vody solární systém, dostaneme se cca k 10% roční úspory energie, kterou náš dům spotřebovává.

Ohříváme vodu sluneční energií

Chceme-li ohřívat vodu, musíme instalovat termický solární systém. "Termický" znamená, že se týká produkce tepla, slovo "systém" zase vyjadřuje, že jde o soustavu složenou z několika prvků.

Termický solární systém pro ohřev užitkové vody

V České republice se zpravidla využívá dvouokruhových solárních systémů s nuceným oběhem vody. Systém funguje tak, že kolektor přeměňuje sluneční energii na teplo, které je přenášeno teplonosnou kapalinou do zásobníku (boileru), kde je jím ohřívána voda pitná. Teplonosná kapalina se po předání tepla pitné vodě vrací pomocí čerpadla zpět do kolektoru.

Jednotlivé prvky solárního systému pro ohřev užitkové vody

Základem tohoto typu solárního systému jsou termické solární kolektory a sice kolektory ploché (kapalinové) nebo vakuové. Můžeme zakoupit kolektory s černou absorpční vrstvou (energetický zisk 250 - 400 kWh/m² za rok) nebo kolektory novějšího typu se selektivní absorpční vrstvou, která dokáže zachytit podstatně více slunečního záření něž vrstva černá (320 - 530 kWh/m² za rok). Kolektory se selektivní vrstvou jsou navíc vhodné i pro vytápění domu. Rozdíl mezi plochými kapalinovými kolektory a kolektory vakuovými je především v jejich účinnosti a v nákladech na jejich pořízení. Účinnost vakuových kolektorů se pohybuje v rozmezí 400 - 890 kWh/m² za rok a užívají se ponejvíce tam, kde je potřeba vysokých teplot ohřívané kapaliny, vhodné jsou zejména pro vytápěcí systémy. Vakuové kolektory jsou však finančně nákladnější než jiné jednodušší typy.

• zásobník teplé užitkové vody - boiler. Boiler i potrubí, kterým je do něj přiváděna teplonosná kapalina, musí být důkladně izolovány, aby se minimalizovaly tepelné ztráty. Nezbytné jsou ještě další prvky jako:
• elektronický spínač - spouští čerpadlo pouze v případě efektivního tepelného zisku
• teploměry - měří teplotu teplonosné kapaliny před a za zásobníkem
• expanzní nádoba - udržuje provozní tlak systému
• brzda samotížné cirkulace - zamezuje gravitačnímu proudění v době, kdy nejsou efektivní energetické zisky
• přetlakový ventil - umožňuje odběr teplonosné kapaliny ze systému v případě nadměrného tlaku
• odvzdušňovací ventil - umožňuje vypustit nepatřičný plyn ze systému
• uzavírací a plnicí kohouty - používají se pro úplné napouštění a vypouštění teplonosné kapaliny ze systému.

V klimatických podmínkách ČR lze využitím plochých slunečních kolektorů ušetřit až 75 % nákladů na přípravu teplé vody. Účinnost těchto systémů je až 80 %, životnost takového zařízení se pohybuje okolo 30 let. Výhodou jsou nízké pořizovací náklady, nevýhodou relativně nízká účinnost. Při využití kolektorů vakuových sice dosáhneme vysoké účinnosti, avšak za vyšší pořizovací náklady.

Vyhřívání bazénů

Bazén na zahradě, to je luxus, řeklo by se. A vyhřívaný bazén, to je luxus dvojnásobný. Avšak dnes už to tak úplně neplatí, zvláště když nám může bazén zadarmo vyhřívat slunce, a my už nemusíme nasazovat zahradní hadici na kohoutek v koupelně anebo nosit teplou vodu do bazénu ručně v lavoru. Copak starší generace, ta se spokojila i se studenou vodou, avšak dnešní děti, a nakonec, přiznejme si to, i někteří z nás jsme již zpohodlněli, a rádi vlezeme do osvěžující, ne však do studené vody.

Pro nejjednodušší solární systém sloužící k ohřevu vody v bazénu se používají (přímo se jim tak říká) bazénové kolektory, které jsou tvořeny pouze černým tělesem absorbéru. Tyto kolektory ohřívají přímo bazénovou vodu, jde tedy o systém jednookruhový. Složitější je systém dvouokruhový, kdy je v kolektoru ohřívána teplonosná kapalina, která své teplo předává bazénové vodě ve výměníku. Pro tento dvouokruhový systém lze využít i kolektorů plochých kapalinových nebo vakuových, avšak vakuové kolektory produkují vodu příliš horkou a také jsou na vyhřívání samotného bazénu příliš nákladné. Systémy sloužící k ohřevu vody v bazénech mají samozřejmě mnohé modifikace, které aplikujeme podle toho, jak velký máme bazén, zdali jej máme na zahradě nebo doma, chceme-li vytápět také v zimě atd. Nejvhodnější je dotázat se odborné firmy, která solární zařízení poskytuje, jaké zařízení by nejlépe vyhovovalo konkrétně našim podmínkám, od věci není srovnat mezi sebou informace poskytnuté několika různými firmami a poté vybrat nejoptimálnější řešení.

Vytápíme sluneční energií

Nejvíce energie pro vytápění potřebujeme v zimě. To je ale nejméně slunečního záření.Tento problém lze řešit akumulací tepelné energie ve velkých zásobnících, což je finančně náročné, a tak je často volena možnost kombinace solárního systému s nějaký tradičnějším zdrojem, například s plynem nebo elektřinou.

Termický solární systém pro vytápění

Solární systém sloužící k vytápění se od systému ohřevu vody v mnohém neliší, avšak právě zde je nutné maximálně omezit tepelné ztráty, takže zásadní důraz je kladen na izolaci domu - ten by na vytápění neměl spotřebovat více než 50 kWh ročně. V takto izolovaném domě je potom vhodné vytápět podlahou, stěnami i stropem. Vedle zásobníku na TUV (teplou užitkovou vodu) je instalován ještě jeden tepelný zásobník navíc. Systém doplňuje náhradní zdroj tepla se stálým výkonem. Používají se kolektory se selektivní absorpční vrstvou, kromě kolektorů plochých kapalinových můžeme instalovat také kolektory vakuové. Vakuové kolektory mají vysokou účinnost (400 - 890 kWh/m² za rok), avšak jejich nevýhodou je vysoká pořizovací cena, nejsou také příliš vhodné pro přípravu TUV a pro ohřívání bazénové vody.

Kam s kolektory?

Pomalu uvykáme pohledu na střechy, na kterých se usídlily záhadné černé plástve nasměrované vstříc slunečnímu záření. Ano, vstříc slunečnímu záření. Při umisťování kolektorů dbáme na to, abychom využili sluneční záření co nejlépe a po co nejdelší dobu. Z tohoto důvodu orientujeme kolektory pokud možno co nejvíce na jih případně mírně na jihozápad. Existují též zařízení, která kolektory optimálně natáčí směrem ke slunci v průběhu dne.

Důležitý je i sklon kolektorů, ten by se měl pohybovat okolo 40° vzhledem k vodorovné ploše. Nejčastějším místem, kde jsme si zvykli kolektory vídat, jsou střechy domů, ale mohou to být samozřejmě i střechy garáží, hospodářských stavení apod., kolektory mohou být umístěny na samostatných stožárových stojanech nebo na nízkých stojanech ve svazích našich pozemků, v případě zahradního bazénu může být kolektor umístěn na stojanu přímo u stěny bazénu. Obecně však dbáme na to, aby vzdálenost mezi kolektorem a vytápěným objektem byla co nejmenší, a minimalizovaly se tak ztráty tepla potrubím.

Budoucnost solární energie, podpora státu a EU

Profesor Erazim Kohák v knize Kapitoly z ekologické etiky publikuje myšlenku, která zní v parafrázi asi takto: Kdo si myslí, že na prokazatelně omezené planetě můžeme realizovat neomezený hospodářský růst, je buď blázen nebo ekonom. Tato myšlenka postupně stále více zdravěji uvažujících ekonomů dovádí k principům trvale udržitelného rozvoje. A trvale udržitelný rozvoj, ten je nemyslitelný bez šetření neobnovitelných energetických zdrojů a bez stále většího využívání energetických zdrojů obnovitelných.

Solární energie, to je hudba budoucnosti. Avšak bez ironie. Nikdo z nás si nepřeje, abychom my a naše děti, potažmo celá planeta trpěli důsledky globálního oteplování a znečišťování životního prostředí. Proto je pro nás energie, která je získávána prostým svitem slunce, tak důležitá a bude spolu s ostatními čistými obnovitelnými zdroji do budoucna využívána stále více.

Závěrečné shrnutí - výhody a nevýhody využívání solární energie

Výhody

• ekologická nezávadnost
• nevyčerpatelnost
• odpočítáme-li počáteční investice, přísun energie zdarma
• snížení závislosti na konvenčních zdrojích energie
• stát hradí za určitých podmínek až 50 % nákladů na vybudování solárního systému, poskytuje zvýhodněné půjčky
• instalovaný solární systém zhodnocuje nemovitost
• životnost kolektorů je cca 30 let, což je výrazně delší doba oproti běžnějším systémům vytápění

Nevýhody

• doba a intenzita slunečního záření v průběhu roku kolísá, proto jej nelze využít jako samostatný zdroj tepla › nutnost využití doplňkového zdroje energie

Má solární zařízení v mém okolí vůbec smysl?

V každém případě - v Česku a na Slovensku činí průměrné sluneční záření přibližně 1.100 kWh na metr čtvereční a rok. Výše položené oblasti dosahují dokonce hodnoty nad 1.400 kWh. Tím je v celém Česku i na Slovensku k disposici dostatečné sluneční záření, aby se zde mohlo efektivně provozovat solární zařízení.

Pracuje solární zařízení také při oblačnosti?

Ve srovnání s jedním slunečným dnem je solární zařízení v oblačném dni v létě vždy ještě k disposici z 80% záření, protože využívá i difúzní záření (odrážené z mraků). V oblačném zimním dni je v každém případě ještě 25 - 40 procent záření slunečného dne.

Mám vhodnou střešní plochu?

Pro solární zařízení je v zásadě vhodná každá střešní plocha, které není celý rok ve stínu a není odchýlená od jihu více než 45°. Jako plocha pro solární zařízení se velice dobře hodí i fasády na jižní straně.

Zůstane moje střecha po namontování kolektorů těsná?

Bez obav - stavebnicové systémy jsou absolutně bezpečné a stotisíckrát vyzkoušené. Pokud by se i přesto někdy stala chyba, řemeslník ručí za svoji práci.

Jak dlouho trvá montáž? Co přitom zbývá udělat pro mě?

Standardní solární zařízení je dnes kompletně nainstalované za půl dne. Většina kolektorů, zásobníků a komponentů solárního obvodu se nabízí v sadě. To je cenově výhodnější, a usnadňuje to práci montérovi. Při montáži se tak prakticky neudělá žádná chyba. Pro Vás zbývá udělat jen málo - uvařit řemeslníkům čerstvou kávu.

Je možné položit potrubí bez velkých nákladů i dodatečně?

Od pole kolektoru až k vytápěnému prostoru se pokládají dvě speciálně tepelně izolovaná potrubní vedení. Při dodatečné vestavbě se tato položí buď ve volném komínu nebo větrací šachtě, nebo ve vhodné "dešťové odpadní rouře" na vnější stěně.

Mohu dále používat starý bojler na teplou vodu?

U nového topného systému se jako centrála energie obvykle zabuduje moderní zásobní nádrž, která vyřídí všechny úkoly. Při dodatečném zabudování solárního zařízení může ale být zapojení stávajícího teplovodního bojleru do solárního obvodu veskrze výhodou.

Potřebuji stavební povolení?

Ne, když máte budovu chráněnou památkovou péčí. Potom musíte o svém záměru informovat památkový úřad.

Když někdy nebude svítit slunce - budeme se sprchovat studenou vodou?

Solárně ohřívaná voda se shromažďuje v solárním zásobníku, který je více než dvakrát tak velký než činí spotřeba teplé vody celé rodiny za den. Co neudělá slunce, to se přihřeje ústředním nebo elektrickým topením.

Mohu ohřívat jen teplou vodu, nebo mohu sluncem i topit?

Solární zařízení připravuje pomocí slunce obecně asi 70% Vaší teplé vody. K tomu potřebujete kolektor o ploše asi 1,5 m2 na osobu v domácnosti. Přesná velikost se řídí podle Vaší spotřeby teplé vody, t.j. jestli se spíše sprchujete nebo se koupete ve vaně, nebo dokonce máte bazén. Když se solární zařízení dimenzuje větší, můžete sluncem na jaře a na podzim i topit.

Je solární zařízení ekonomické?

Po jednorázové investici Vám bude solární zařízení bude dodávat teplou vodu minimálně 20 let téměř bezplatně, nezávisle na obecných cenách energie.

Musí se solární zařízení obsluhovat ručně nebo je regulované?

Ne, při uvedení do provozu nastaví odborník regulátor, potom už nejsou v žádném případě potřeba žádné další zásahy, zařízení běží plně automaticky.

Jak náročné je solární zařízení na údržbu?

Jednou za tři roky je třeba solární zařízení zkontrolovat na odolnost proti mrazu. Při tom se současně i zkontroluje hodnota pH solární kapaliny, aby se zajistila co možná nejdelší životnost zařízení. Nejlépe se to dá vyřídit společně s periodickou kontrolou topného zařízení.

Je kolektor chráněný proti poškození (kroupy, blesk apod.)?

Všechny kolektory jsou vybaveny maximálně vytíženým solárním sklem, které odolá i těžkému krupobití. Proti zásahu bleskem by se měly kolektory připojovat na zařízení domu, sloužící pro ochranu před zásahem blesku.

Musí se solární zařízení zvlášť pojistit?

Přihlaste solární zařízení obratem u své pojišťovny, aby bylo zahrnuto do pojistné ochrany (nepřímý zásah bleskem, - týká se především elektrického řízení a rozbití skla).

Co přinese solární zařízení pro životní prostředí?

Příklad: jedno solární zařízení s plochou kolektorů 6 m² a solární nádrž 300 litrů vyrobí za 25 let 60.000 kWh energie pro přípravu teplé vody. Tím se životnímu prostředí ušetří cca. 16 tun emisí CO₂. S plochou kolektorů 20 m² a solárním zásobníkem 1.500 litrů se vyrobí 200.000 kWh energie pro teplou vodu a vytápění prostoru. Životní prostředí profituje menšími emisemi CO₂ o cca. 26 tun.