Slnko a vietor faktúry neposiela

Stále aktuálnou témou v súčasnosti je environmentálna problematika s využívaním Obnoviteľných zdrojov energie: Slnko-voda-vietor/OZE/. Energia zo slnka je výhodným šetriacim zdrojom, najmä pre svoje nenáročné technologické zabezpečenie a jednoduchú prevádzku. Slovensko nemá veľký veterný energetický potenciál ale veterné parky, alebo synergia slnečnej energie je ekonomicky efektívna, vyžaduje vysoké ekonomické i technické podmienky.

Slnečná energia na Slovensku predstavuje 54 038 Twh za rok, teoretické využitie je 9 450 Gwh ročne. Potom na 1 m² plochy dopadá 1000—1250 kwh energie za rok. Teoreticky pri 100% účinnosti kolektorový absorbér alebo fotovoltaické články z plochy 3× 3,5 m vhodne zabudovaných získame pre priemernú rodinu dostatok energie na pokrytie celoročnej spotreby tepla a TUV.

Ceny energií neklesajú, naopak neregulovateľne stúpajú, preto vláda i politici majú za úlohu pomôcť obyvateľom, drobným živnostníkom, podnikateľom i štátnej správy v realizácii slnečných kolektorov/SK/. Akákoľvek dotácia je výhodná ale iným systém poskytovania ako bolo a je zvykom. Nie je mysliteľné, aby Ministerstvo ŽP oznámilo, že za 5 minút od vyhlásenia elektronickej súťaže boli milióny € minuté. Nestačil som ani poslať žiadosť už boli rozobrané.

Výhody využívania solárnej energie: dostupná takmer všade a zadarmo, vzájomná doplniteľnosť—synergia s inými obnoviteľnými zdrojmi energie—najmä využitie vetra, zabezpečí minimálnu závislosť odberu zo siete, nezaťažuje životné prostredie.

Solárna energia je z alternatívnych energií najproduktívnejšia a prevádzkovo ekonomická. Prakticky sú 4 možnosti jej využitia:

• Ohrev teplej úžitkovej vody /TUV/,

• Ako podporné vykurovanie v medziročnom období /jar – jeseň/

• Vyhrievanie bazéna

• Fotovoltaické články na výrobu elektrickej energie.

Slnečná energia je zadarmo a efektívna:

Pri návrhu kolektorovej sústavy treba poznať aké množstvo slnečnej energie, ktoré dopadne na 1m² a jej časové rozloženie počas roka. Základným činiteľom je Slnko a intenzita jeho žiarenia, ktoré dopadá na kolmú plochu proti dopadu slnečných lúčov. Mimo týchto lúčov dopadajú aj odrazené, ktoré spolu nazývame globálne žiarenie /GZ/. Činitele, rozhodujúce pre návrh kolektorovej /solárnej/ sústavy ,rozdeľujeme na ľudskou činnosťou ovplyvniteľné a ľudskou činnosťou neovplyvniteľné – klimatické činitele a geografické podmienky lokality – nadmorská výška.

Klimatické podmienky, ktoré ovplyvňujú skutočnú hodnotu slnečného žiarenia na lokalite sú: nadmorská výška na ktorej závisí počasie, celoročný priebeh oblačnosti, výskyt hmly, teplotné pomery vzduchu a pôdy, počet mrazových a tropických dní, dĺžka slnečného svitu v hodinách. Negatívny vplyv má aj obsah emisií, aerosoly a prachu v ovzduší, ktoré hodnotíme podľa zákalového stupňa v atmosfére. Pre návrh KS sa uvažuje 4.tý stupeň z osemčíselnej stupnice zákalu. Tieto činitele ľudskou činnosťou neovplyvniteľné sú programovo spracované podľa nadmorskej výšky a štvrtého zákalového stupňa atmosféry.

Činitele ľudskou činnosťou ovplyvniteľné sú: sklon,/horizontálna a vertikálna poloha/ KS v stupňoch, ich účinnosť , priemer , dĺžka a materiál prívodného potrubia do zásobníka vody a jeho objem, spotreba vody, veľkosť slnečného zatienenie , tepelné straty , efektivita , pohlcovanie slnečného žiarenia.

Princíp využívania slnečnej energie je jednoduchý:

Absorbér KS zachytáva slnečné lúče a premieňa ich na teplo. Nemrznúca kvapalina odvádza získané teplo potrubným systémom do výmenníka tepla, ktorý slúži na prípravu TUV, vyhrievanie budov , ohrievanie vody v bazénoch a pod.

Možnosti využitia solárnej energie:

Slnečné kolektory možno v rodinných domoch využívať na ohrev TUV, v prechodnom období na podporu vykurovania. Slnečná energia sa využíva aj na ohrev technologickej vody vo výrobných prevádzkach, práčovniach a potravinárskych podnikoch. Možno ju využívať i na temperovanie a ohrev vody v bazénoch a plavárňach, príprava TUV v ubytovacích a stravovacích zariadeniach, školách či hoteloch.

Slnečná energia šetrí finančné prostriedky:

Ekonomická návratnosť solárnych systémov závisí od toho ako sa získaná energia bude využívať. Môže pokryť až 60 % ročnej spotreby teplej vody/TUV/,ale môže byť aj zdrojom doplnkového vykurovania. Solárna energia umožňuje šetriť elektrickú energiu potrebnú na ohrev vody v pračke alebo aj v umývačke riadu pomocou termostatického ventilu ktorý nedovolí, aby do nich vnikla voda teplejšia ako 50 °C.

Temperovanie bazénov:

Solárna energia sa efektívne využije kombináciou temperovania vody v bazéne cez letné obdobie a prikurovaním v objekte na jar a na jeseň. Ekonomicky absolútne nevhodné je použiť na letný ohrev bazénovej vody vysoko účinné a finančne náročné /drahé/ kolektory. S oveľa nižšími investičnými nákladmi dosiahneme rovnaký a dokonca aj vyšší tepelný výkon. Použijeme lacný nekrytý plastový Absorbér, lebo vzduch v okolí bazéna má vyššiu teplotu ako bazénová voda. Na kolektoroch postačuje ich teplota 40°C. Postačuje jednookruhový systém s nádržou obsahu 50—75 litrov. Výrobca KS doporučuje ⅓ z plochy bazéna. Je to marketingový spôsob výrobcu: v letnom období sa vyskytuje teplých, horúcich a tropických dní v priemere 20 , nočné teploty neklesajú a veľká plocha KS je zbytočná. Slúži iba na medziobdobie jar-leto a leto-jeseň. Postupujeme podľa nadmorskej výšky a výskytu oblačnosti.

Na ohrev bazénovej vody výrobca ponúka aj kolektorové krycie plachty. V ďalších rokoch sa budú vyrábať kolektorové bazény aj s kolektorovým prekrytím, vyhrievaním nadzemnej časti bazéna a pod. Dôležitá bude ich cenová ponuka.

Výber solárnych panelov:

Vypočítaná teoretická hodnota priemerného celoročného výkonu závisí od klimatických činiteľov lokality. Pri výbere zisťujeme technickú účinnosť ktorá má hodnotu: 0.15 až 0.18%. Ak je na paneloch uvedená hodnota napr. 575 kwh za rok znamená, že panel je schopný vyrobiť uvedené množstvo energie za rok, je zavádzajúce číslo. Aj jednoduchý solárny panel ,cenovo dostupný, vyrobí uvedené množstvo energie iba za výskytu letných a tropických dní /Trenčín má v dlhodobom priemere 25 takýchto dní/.To znamená, že garantované množstvo je v mesiacoch júl – august prekročené päť krát. Predávajúci často ponúkajú kvalitnejšie ale cenovo predražené solárne panely.

Zabudovanie systému na lokalite:

Ak sme sa rozhodli na aký účel budeme solárnu energiu využívať, potom rozhodneme o mieste ich zabudovania. Na dosiahnutie najvyššieho výkonu musia byť umiestnené na slnečnom mieste na ktoré nedopadá tieň ,minimálna vzdialenosť od zásobníka vody, potrubie má dobré izolačno-tepelné vlastnosti. Horizontálne nastavenie sústavy je smerom- juh, alebo východ-západ s miernou odchýlkou: 8 až 10°smerom na západ, podľa účelu zo 4.- och podmienok na ktorý účel budú použité. Týmto využijeme aj energiu zapadajúceho slnka. Čím viac sa odkláňajú od juhu, tým potrebujeme väčšiu plochu solárnych panelov. Optimálny vertikálny sklon je 45°.

Príklad:

lokalita: Pruské

nadmorská výška:250 m n. m.

účinnosť KS µ =0,18

_______________________________

intenzita GZ na lokalite : 1192 kwh×m^-2 × r^-1

po nápočte negatívnych mikroklimatických faktorov na lokalite: teploty vzduchu maximálne, mediáne, minimálne, výskyt teplých, horúcich, tropických, mrazivých dní, snehová pokrývka , hmly a tri stupne oblačnosti

globálne žiarenie: GZ₁=62% , GZ₂=53%, GZ₃=47%

efektívne využitie slnečného žiarenia :

GZ₁ : 739 × 0,18 = 133 kwh^-1 × r^-1 × m^-2

GZ₂: 632 × 0,18 = 114 kwh^-1 × r^-1 × m^-2

GZ₃ : 560 × 0,18 = 100 kwh^-1 × r^-1 × m^-2

Jeden meter štvorcový KS s účinnosťou 18% správne technicky zabudovaný nahradí ročne 100—130 kwh elektrickej energie na ohrev TUV. Pri známej fakturácii za odber 1 kwh si každý prepočíta návratnosť vloženej investície.

Poznámka autora:

    Pri kúpe kolektora sa zamerajte na  jeho účinnosť garantovanú výrobcom ! Obyčajne o účinnosti predajca nevie a preto poradí ,jeden navyše neuškodí, a montážnik zase že ho neosadí v požadovanom sklone lebo nebude zasahovať do strechy aby nezatekalo. V ponukových listoch sú popísané a vyobrazené aj nelogické údaje o KS : napr. grafy v zimnom období 25 – 30 % zabezpečenie pokrytia EE, alebo 260 slnečných dní v roku, v skutočnosti 80  až  120 dní, ďalej výrobca garantuje výrobu energie min 525 kWh  za rok . Z priloženého vyplýva, že túto hodnotu naplní za 70 dní ( jún, júl a  ½ augusta ) ale pri účinnosti µ= 75% v skutočnosti =18%. Pri bežnej strednej spotreby elektrickej energie jednej domácnosti 3000 kwh by za 6 rokov stačil na výrobu TUV a je rentabilný. Neuvažujú s výskytom negatívnych faktorov ľudskou činnosťou neovplyvniteľných, chyby pri montáži a pod. Ďalej je potrebné si uvedomiť, KS to nie sú len pekné strešné okná, ale aj zásobník s výmenníkom, čerpadlo, poistné a regulačné prvky  /najmä proti prehriatiu/ kvalita rozvodového potrubia, priemer a vzdialenosť /straty v potrubí /. Veľmi dôležitý je sklon a orientácia KS na streche RD. Montážnik osadí horizontálny sklon od oka, často zabúda zdanlivo vzdialenú susedovu stavbu, ktorá v prechodovom a zimnom období zatieni KS. Napr. komín o výške h=1,0 m vrhá v lete tieň 0,7m, jar-jeseň 1,6 m, v zime 4,5 m. Priložené farebné mapky, tabuľky a grafy s výnosom prepočítaným na dni, pri kúpe KS sú pre obyčajných občanov nerealizovateľné. Dajú sa ,ale za veľkých investičných nákladov, na vybudovanie dostatočne izolovanej akumulačnej nádrže s prečerpávaním TUV do rozvodového systému.

Približne môžeme určiť denné hodnoty GZ na 1 m ^{– 2} ideálne osadenej plochy kolektora podľa výskytu počasia v roku :

Letné dni – jasné počasie : 7,0 KW h . m ^{– 2} . d ^{– 1}

premenlivé : 5,0

oblačné : 0,9

Jesenné obdobie – jasné počasie 2,0 KW h . m ^–2 . d ^–-1

ranné hmly 1,0

premenlivé

počasie a oblačnosť 0,2

================================================================

Alojz Malíšek

(pozn. redakcie, článok je uverejnený v pôvodnom znení autora bez jaz. korekcie)