Panele fotowoltaiczne vs kolektory słoneczne. Co je różni?

Przeczytaj także: Ekonomiczne korzyści z fotowoltaiki

Wspólną cechą paneli fotowoltaicznych i kolektorów słonecznych jest to, że obie te instalacje wykorzystują promienie słoneczne do wytwarzania energii użytkowej - prądu lub ciepła. Doświadczenie pokazuje, że urządzenia te często bywają mylone. Tymczasem schemat ich działania jest zupełnie inny.

Panele fotowoltaiczne – jak działają?

Ogniwo fotowoltaiczne to półprzewodnik, który zamienia promieniowanie słoneczne na energię elektryczną. Monokrystaliczne ogniwa fotowoltaiczne zbudowane są z dwóch warstw krzemu, które oddziela warstwa graniczna. Jedną warstwę krzemu charakteryzuje nadmiar elektronów, drugą – ich niedobór. Gdy na pierwszą warstwę padają promienie słoneczne, ładunki z krzemu zostają uwalniane i powstaje prąd stały. Następnie zamontowany w systemie falownik przekształca go w prąd zmienny i przesyła do urządzeń elektrycznych w budynku.

Wytworzony w ten sposób prąd może:

• zasilać urządzenia elektryczne (AGD i RTV),
• służyć do oświetlenia domu,
• zasilać urządzenia ogrzewające dom i wodę użytkową (np. pompy ciepła).

Warto podkreślić, że sprawność paneli fotowoltaicznych może być różna ze względu na ich parametry.

Obecnie na rynku dostępnych jest kilka rodzajów ogniw fotowoltaicznych:

• Ogniwa amorficzne – cechują się niewielką grubością półprzewodników. W ogniwach amorficznych cienkie warstwy krzemu nakłada się na powierzchnię zbudowaną z innego materiału, np. szkła. Osiągają one najmniejszą sprawność ze wszystkich rodzajów ogniw, utrzymującą się na poziomie zaledwie do 8%, dlatego są stosowane głównie w małych urządzeniach.
• Polikrystaliczne ogniwa krzemowe – charakteryzują się budową krystaliczną, dlatego powierzchnia płytek jest niejednolita – na kwadratowych blokach wyraźnie widać krawędzie kryształu. Osiągają wydajność rzędu 16%.
• Monokrystaliczne ogniwa krzemowe – wykonuje się je z pojedynczego bloku krzemu, wytworzonego ze stopu piasku krzemowego i boru. Ich sprawność jest najwyższa – wynosi od 17 do ponad 18%. Charakteryzują się ponadto największą trwałością i w największym stopniu pozwalają zaoszczędzić na energii.

Po zamontowaniu instalacji fotowoltaicznej można uzyskać niezależność od dostawcy prądu z sieci elektroenergetycznej i tym samym – w dłuższej perspektywie – zanotować oszczędności finansowe. Pomaga w tym system net-meteringu, który pozwala właścicielowi instalacji fotowoltaicznej na oddanie do sieci nadwyżki wyprodukowanej energii (w okresie większego nasłonecznienia) i odebranie 80% jej wartości w ciągu roku (np. w miesiącach zimowych). Jest to szczególnie korzystne w naszej strefie klimatycznej, gdzie największe nasłonecznienie występuje w miesiącach wiosenno-letnich.

Małe nasłonecznienie w pozostałych miesiącach roku jest jedną z najczęstszych obaw osób, które zastanawiają się nad zainstalowaniem paneli. Warto jednak pamiętać, że fotowoltaika działa również przy zachmurzeniu – i choć system nie jest wtedy w 100% efektywny, nadal pobiera energię z promieni słonecznych.

Panele solarne – jak działają?

Panele solarne, zwane też kolektorami lub solarami, służą do produkcji energii cieplnej, która jest wykorzystywana do podgrzewania wody użytkowej. Energia promieniowania słonecznego ogrzewa płyn znajdujący się wewnątrz kolektorów. Kolektory słoneczne swoją największą efektywność osiągają w okresie letnim, kiedy nasłonecznienie jest najwyższe. Pozyskiwana z nich energia w okresach przejściowych jest wykorzystywana do dogrzewania wody.

Osoby decydujące się na to rozwiązanie mają do wyboru dwa rodzaje kolektorów słonecznych:

• Płaskie – są najpopularniejszym rodzajem kolektorów na świecie. Ich działanie sprowadza się do absorbowania promieni słonecznych poprzez ciemną powłokę zwaną absorberem, do której przylutowane są miedziane lub aluminiowe kanały przepływowe dla płynu grzewczego. Kolektory płaskie charakteryzują się prostą budową oraz długą wydajnością, wynoszącą nawet 25-30 lat.
• Próżniowe – są zbudowane z systemu rur próżniowych, w których znajdują się rurki wypełnione cieczą i połączone z absorberem. Kolektory próżniowe uznawane są za najbardziej efektywne w sezonie zimowym. Pozwalają one na ogrzewanie nie tylko c.w.u., ale także wody grzewczej – mogą być solidnym wsparciem dla instalacji centralnego ogrzewania.

Co istotne, kolektory można zainstalować jedynie na budynku.

Wykorzystanie kolektorów słonecznych w standardowych gospodarstwach domowych może znacznie obniżyć koszty utrzymania domu. Szacuje się, że odpowiednio zaprojektowana instalacja solarna pozwala na zmniejszenie kosztów przygotowania ciepłej wody użytkowej nawet o 70%.

Instalacja fotowoltaiczna czy instalacja solarna – którą wybrać?

Kolektory słoneczne to rozwiązanie polecane tym, którym zależy przede wszystkim na zmniejszeniu kosztów przygotowania c.w.u. W okresie wiosenno-jesiennym kolektory zapewniają na ogół pełne pokrycie zapotrzebowania na ciepłą wodę. Sprawdzają się także w chłodniejszym sezonie – podgrzewają wstępnie wodę grzewczą w zasobniku (np. do 25°C), dzięki czemu kotły lub pompy, dogrzewające ją następnie do wyższej temperatury, zużywają znacznie mniejszą ilość paliwa lub prądu. To szczególnie istotne, biorąc pod uwagę fakt, że koszty podgrzewania ciepłej wody użytkowej stanowią zdecydowanie największy udział w rocznym bilansie energetycznym współczesnych domów – przeciętnie od 70 do 80%.

Instalacja fotowoltaiczna dedykowana jest tym, którzy chcą uniezależnić się od dostaw prądu z sieci. Ponadto panele mogą znajdować się w sporej odległości od domu – wystarczy zastosować przewód o odpowiednio dużym przekroju. Ten rodzaj instalacji jest także nieco prostszy w montażu.

Rosnąca świadomość ekologiczna oraz względy ekonomiczne sprawiają, że zarówno instalacja fotowoltaiczna, jak i instalacja solarna są coraz chętniej wybierane i wykorzystywane w gospodarstwach domowych. W infografice przygotowaliśmy dokładną charakterystykę obu rozwiązań – sprawdź, którą opcje wybrać dla siebie.