Instalacje z kolektorami pozyskującymi energię promieniowania słonecznego (instalacje słoneczne)

Transkrypt

1 Czyste powietrze - odnawialne źródła energii (OZE) w Wyszkowie 80% dofinansowania na kolektory słoneczne do podgrzewania ciepłej wody użytkowej dla istniejących budynków jednorodzinnych Instalacje z kolektorami pozyskującymi energię promieniowania słonecznego (instalacje słoneczne) Kolektory słoneczne wykorzystują energię promieniowania słonecznego, najczęściej do podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Najbardziej rozpowszechnione są płaskie cieczowe kolektory stosowane w przypadkach, gdy temperatura czynnika roboczego przepływającego przez kolektor i odbierającego energię promieniowania słonecznego może być niższa niż 100 o C. Poza kolektorami płaskimi wyróżnia się szereg innych rodzajów kolektorów, a największe praktyczne zastosowanie mają kolektory próżniowe, w których umieszczenie absorbera w próżniowej rurze (lub w próżniowej prostopadłościennej obudowie) zapewnia najniższe straty cieplne. Są one najbardziej predysponowane do współpracy z konwencjonalnymi systemami podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Kolektory próżniowe pracują efektywniej energetycznie, w porównaniu z płaskimi szczególnie w warunkach niskich temperatur zewnętrznych (ogólnie przy większej różnicy temperatur pomiędzy czynnikiem roboczym, a otoczeniem). Instalacja z kolektorami słonecznymi towarzyszy tradycyjnej instalacji grzewczej do ciepłej wody użytkowej, gdyż ze względu na nierównomierność (dobową, roczną) promieniowania słonecznego, nie może jej całkowicie zastąpić. Sposób podłączenia instalacji słonecznej do konwencjonalnej może być różny, w zależności od rodzaju tej ostatniej. Natomiast podstawowa instalacja słoneczna złożona jest z: kolektorów słonecznych, pompy

2 cyrkulacyjnej, bufora (zbiornika akumulującego ciepłą wodę użytkową, naczynia wzbiorczego oraz bloku sterującego). Poniżej przedstawiono schemat ideowy słonecznej instalacji podgrzewania ciepłej wody użytkowej (c.w.u.), z kolektorami słonecznymi, zalecanej do zastosowania w polskich warunkach klimatycznych. Obieg kolektorowy czynnika roboczego (mieszaniny niezamarzającej wody i glikolu propylenowego) oddzielony jest od obiegu c.w.u. wymiennikiem ciepła, poprzez który czynnik roboczy, oddaje ciepło - energię pozyskaną w kolektorach, ciepłej wodzie użytkowej wypełniającej bufor. Rys. 1. Schemat ideowy słonecznej instalacji odgrzewania ciepłej wody z kolektorami słonecznymi Liczba kolektorów, każdy o powierzchni ok. 2 m 2, dobierana jest w zależności od liczby osób w gospodarstwie domowym. Przy doborze wielkości powierzchni kolektorów promieniowania słonecznego możliwe jest bazowanie na pewnych przyjętych standardach (np. dobór powierzchni kolektora o wielkości 1,5 m 2 na osobę jest w standardowej instalacji poprawny). Wielkość instalacji oraz zasobnika musi zostać dostosowana do ilości zużywanej ciepłej wody użytkowej.

3 Możliwe jest uzyskanie ok kwh rocznie z 1 m 2 typowego płaskiego kolektora ( kwh/m 2 w przypadku kolektora próżniowego) w instalacji słonecznego podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Duże znaczenie dla zwiększenia zysków energetycznych instalacji ma nie tylko sprawność kolektora słonecznego wynikająca z jego typu, ale właściwy dobór zbiornika magazynującego, wymiennika ciepła, długość połączeń rurowych, odpowiednia izolacja cieplna elementów systemu (rurociągów, zbiornika akumulacyjnego). W celu obniżenia kosztów eksploatacji instalacji przewiduje się montaż ogniw fotowoltaicznych do zasilania pompy cyrkulacyjnej. Zdjęcie 1. Kolektory słoneczne z modułem fotowoltaicznym, na dachu budynku Zdjęcie 2. System sterowania instalacji kolektorowej z pompą cyrkulacyjną oraz elementy systemu fotowoltaicznego: falownik i akumulator

4 Instalacje do konwersji energii promieniowania słonecznego pracują najefektywniej gdy kolektory są skierowane w stronę południową, a kąt ich pochylenia względem poziomu wynosi Kolektory słoneczne i moduły fotowoltaiczne mogą być instalowane na gruncie, połaciach dachowych lub elewacji, poniżej na rysunku przedstawiono możliwości ich montażu w budynku. Rys. 2. Możliwości montażu kolektorów słonecznych Koszty instalacji i zasady własności Wielkość oraz koszt instalacji zależna jest od ilości osób zamieszkujących gospodarstwo domowe. Koszt instalacji zostanie określony indywidualnie dla każdego mieszkańca, który wypełni ankietę i deklarację przystąpienia do programu. Przykładowo dla 4-osobowej rodziny koszt instalacji kolektorów słonecznych wraz z systemem fotowoltaicznym będzie wynosił maksymalnie zł. Zakładając, że Gmina Wyszków pozyska 80% dotacji z Regionalnego Programu Operacyjnego, to koszt jaki będzie musiał ponieść mieszkaniec wyniesie ok zł.

5 Instalacje kolektorów słonecznych będą własnością Gminy Wyszków od chwili zakończenia budowy instalacji oraz jej uruchomienia przez okres nie krótszy niż 5 lat. Po upływie tego czasu instalacja przejdzie na własność Właściciela obiektu, a warunki tego przeniesienia określą odrębne zapisy umowy pomiędzy Gminą, a właścicielem nieruchomości. Korzyści Koszty paliw konwencjonalnych charakteryzują się tendencją rosnącą, co w konsekwencji ogranicza budżet mieszkańców wielu gospodarstw domowych. Dzięki instalacjom kolektorów słonecznych mieszkańcy będą mieli możliwość, w okresie nasłonecznienia, podgrzewania ciepłej wody użytkowej za darmo. Kolektory słoneczne umożliwiają efektywne podgrzewanie wody już od kwietnia aż do września. 4-osobowa rodzina, przy ogrzewaniu wody energią elektryczną może ponieść rocznie koszt nawet zł/rok. Przy założeniu, że instalacja kolektorów słonecznych pokryje ok. 65% rocznego zapotrzebowania na ciepłą wodę użytkową, oszczędności wyniosą zł/rok. Czyli, w przypadku gdy kolektory zastąpią podgrzewanie ciepłej wody energią elektryczną, okres zwrotu nakładów poniesionych przez Mieszkańca (3 000 zł) będzie mniejszy niż 2 lata. Okres zwrotu nakładów będzie się zmieniał w zależności od wykorzystywanego paliwa konwencjonalnego (gaz, węgiel, olej). Poniżej na rysunku przedstawiono przykładowe, realne zyski energetyczne z instalacji kolektorów słonecznych w ciągu roku (dla 4 osób).

6 MJ/miesiąc Qkonw Qsł Rys. 3. Realne uzyski energetyczne z instalacji kolektorów słonecznych. Udział energii słonecznej w pokryciu zapotrzebowania na energię (słupki żółte - energia promieniowania słonecznego, pomarańczowe - energia konwencjonalna) Z wykresu wynika, że w miesiącach letnich kolektory słoneczne pokrywają zapotrzebowanie na energię do podgrzewania wody użytkowej. Gmina Wyszków będzie się ubiegać o uzyskanie 80% dotacji z Regionalnego Programu Operacyjnego, na przedstawione instalacje, które umożliwią pokrycie dużej części zapotrzebowania na energię do podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Instalacja kolektorowa, dzięki zasilaniu pompy cyrkulacyjnej energią elektryczną pozyskaną z modułu fotowoltaicznego, będzie autonomicznym systemem energetycznym. Jego zastosowanie przyniesie wymierne korzyści ekonomiczne i środowiskowe, zmniejszając zużycie drożejących paliw konwencjonalnych. Sukces prowadzonej akcji może zaowocować w niedalekiej przyszłości podjęciem starań o wsparcie kolejnych systemów energetycznych wykorzystujących odnawialne źródła energii, na przykład, większych systemów fotowoltaicznych zaspakajających w znacznej mierze potrzeby własne mieszkańców lub instalacji do ogrzewania domów z pompami ciepła, kotłami na biomasę i innymi coraz nowocześniejszymi urządzeniami pozyskującymi energię ze źródeł odnawialnych.

7 Opracowano: Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. inż. Bartłomiej Asztemborski dr inż. Ryszard Wnuk