Panele fotowoltaiczne można obserwować coraz częściej na dachach polskich domów. Są one jednak często mylone z kolektorami słonecznymi, choć obie instalacje sporadycznie się od siebie różnią. Instalacja fotowoltaiczna produkuje energię elektryczną ze słońca, natomiast instalacja solarna służy do transformacji energii słonecznej w energię cieplną. Choć ich wygląd rzeczywiście może być mylący, ponieważ są łudząco podobne, to jednak warto przyjrzeć się wszystkim różnicom w obu instalacjach, ich działaniu oraz korzyściach, jakie można z nich czerpać.
Co łączy panele fotowoltaiczne i kolektory słoneczne
Aby wyszczególnić różnice pomiędzy instalacjami, warto najpierw przeanalizować ich podobieństwa. Pierwszym z nich, jest zdecydowanie wygląd i sposób montażu. Zarówno panele fotowoltaiczne, jak i kolektory montuje się na dachu, co powoduje, że tak często są ze sobą mylone. Poza tym, obie instalacje wykorzystują energię słoneczną, jednak w różny sposób i w innym celu.
Instalacja fotowoltaiczna
Panele fotowoltaiczne wykonane są z krzemu, który dzięki właściwościom fizycznym, zamienia padające na panele promienie słoneczne w energię. Pozyskiwany w ten sposób prąd jest darmowy i może służyć do zasilania wszystkich urządzeń. Pomimo krążących mitów, instalacja pracuje również w zimie, jednak otrzymuje wówczas zdecydowanie mniej energii. Jej ilość jest więc zależna od czynników takich jak moc instalacji, intensywność promieniowania słońca oraz kąt nachylenia paneli. Ponadto, istotne jest, że w przypadku paneli fotowoltaicznych nadmiar energii można magazynować. Najpopularniejsze w Polsce rodzaje paneli fotowoltaicznych to monokrystaliczne i polikrystaliczne.
Panele monokrystaliczne
Produkuje się je z dużych monokryształów krzemu. Ich kolor jest zazwyczaj od ciemnobrązowego do czarnego, a kształt to kwadrat ze ściętymi rogami. Są one niezwykle wydajne i trwałe, a ze względu na elegancki wygląd są wybierane częściej niż wersja polikrystaliczna.
Panele polikrystaliczne
Ich budulcem jest krzem polikrystaliczny, który tworzy się z wielu monokryształów. Ich barwa jest jasnoniebieska, a na powierzchni widać krawędzie kryształów. Panele mają kształt kwadratu. Ten model jest mniej wydajny i ma niższą odporność na wysokie temperatury, jednak jest tańszy niż panele monokrystaliczne.
Technologie paneli fotowoltaicznych
Fotowoltaika, choć jest popularna raczej od niedawna, to rozwija się już od kilkudziesięciu lat. Obecnie rosnąca popularność tej formy pozyskiwania energii sprawia, że producenci stale udoskonalają i dopracowują działanie swoich instalacji. Najnowsze modele paneli charakteryzują się długą żywotnością, bo nawet do kilkudziesięciu lat oraz wydajnością, najlepsi światowi producenci deklarują 82% wydajności instalacji po 30 latach działania. Najpopularniejsze technologie wykorzystywane w panelach fotowoltaicznych to PERC, MWT i Half-cut.
Technologia PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) charakteryzuje się spodnią pasywacją emitera. Panele wykorzystujące tę technologię posiadają większą skuteczność absorpcji promieni słonecznych, a w konsekwencji są bardziej wydajne.
Panele MWT (Metal Wrapped Through) posiadają elektrody zbiorcze umieszczone w dolnej warstwie panelu, zamiast pionowych pasów biegnących po wierzchniej warstwie. Powierzchnia zacienienia jest o 3% mniejsza w przypadku tej technologii. Ponadto, takie panele są najbardziej przyjazne środowisku, gdyż są bezołowiowe.
Panele wykonane w technologii half-cut posiadają ogniwa przecięte na pół, zatem mają ich 120, a nie 60 tak jak w pozostałych wersjach. Powierzchnia takich ogniw jest o połowę mniejsza, zatem generują mniejsze natężenie prądu oraz opór elektryczny. Dodatkowo, są one mniej odporne na zacienienie od tradycyjnych paneli.
Koszt instalacji fotowoltaicznej oraz jej utrzymania
Panele fotowoltaiczne można montować zarówno na dachu, jak i w innym miejscu na działce. Ich działanie jest raczej bezobsługowe, a kontroli można dokonywać zdalnie za pomocą inwertera podłączonego do sieci wi-fi. Panele ułożone pod odpowiednim kątem powinny oczyszczać się same na przykład ze śniegu lub liści. Dzięki nieposiadaniu części ruchomych, panele są w zasadzie bezawaryjne, zatem koszt utrzymania jest praktycznie zerowy. Natomiast koszt instalacji paneli fotowoltaicznych dla czteroosobowej rodziny to około 18-25 tysięcy złotych. Inwestycja jednak zwraca się po 7-10 latach.
Instalacja solarna
Promienie słoneczne są pochłaniane przez absorber, który przekazuje je roztworowi, zazwyczaj składającemu się z glikolu (aby uniknąć zamarznięcia) i wody. Ciepło przekazane w ten sposób zasobnikowi produkuje ciepłą wodę. Działanie kolektorów jest bardzo związane z kierunkiem ich ułożenia, najlepiej pracują odwrócone w stronę południa. Chłodne dni oraz zachmurzenie przynoszą sporą utratę ciepła. Dlatego też kolektory są najbardziej wydajne mniej więcej od końca kwietnia do końca września. Zimą takie źródło ogrzewania wody może być niewystarczające. Dodatkowo, przy dłuższym okresie nie dostarczania ciepła do cieczy znajdującej się w zasobniku, może dojść do awarii, tzw. stagnacji. Poza tym może również pojawić się rozciekanie. Warto również pamiętać o tym, że kolektory słoneczne można montować wyłącznie 3 metry nad gruntem, czyli w zasadzie tylko na dachu, a nadmiaru ciepła nie da się w żaden sposób magazynować. Koszt instalacji kolektorów słonecznych jest jednak niższy niż w przypadku fotowoltaiki i wynosi 10-12 tysięcy złotych dla rodziny czteroosobowej. Zwrotu inwestycji można się natomiast spodziewać po około 10 latach.
Rodzaje kolektorów słonecznych
Kolektory słoneczne dzielą się na dwa rodzaje, płaskie i próżniowe, które różnią się konstrukcją.
W przypadku płaskich kolektorów element absorbujący promienie słoneczne to metalowa płyta, z którą stykają się rurki zawierające płyn solarny. Z zewnątrz absorber chroni warstwa wytrzymałego szkła, a całość jest zabezpieczona obudową izolowaną wełną mineralną.
Kolektory próżniowe posiadają absorber podzielony na części. Każda część znajduje się w próżniowej szklanej rurce, zapewniającej izolację termiczną. Rurki łączy szyna zbiorcza, która prowadzi płyn odbierający i przekazujący ciepło.
Różnice w korzyściach z obu instalacji
Panele solarne służą wyłącznie do podgrzewania ciepłej wody użytkowej (c.w.u.), natomiast panele fotowoltaiczne wyposażają nas w energię elektryczną. Obie instalacje działają dzięki promieniom słonecznym, jednak cel wykorzystywania energii słonecznej jest różny. Odpowiedni projekt i montaż paneli fotowoltaicznych dostarczy wystarczającą ilość energii, aby pokryć całoroczne zapotrzebowanie energetyczne. Nie należy się jednak martwić, że nadmiar energii się zmarnuje, gdyż można go magazynować w zakładzie energetycznym. Panele fotowoltaiczne cechują się również długą żywotnością, nawet 40-50 lat, zaś instalacja solarna może działać od 20 do 40 lat. W porównaniu obu technologii, fotowoltaika wypada zdecydowanie lepiej. Jej uniwersalność sprawia, że jest bardziej opłacalna, a koszt instalacji o wiele szybciej się zwraca.
Która instalacja dla kogo
Opłacalność instalacji fotowoltaicznej lub solarnej warto rozpatrywać pod kątem ich wykorzystania. Kolektory słoneczne dostarczą nam wyłącznie ciepłej wody, a więc ich działanie jest zdecydowanie bardziej ograniczone. Panele fotowoltaiczne są bardziej uniwersalne, a w przypadku gdy używamy elektryczności do uzyskania ciepłej wody użytkowej, fotowoltaika będzie najlepszym wyborem. Dodatkowo, panele solarne całkowicie zaspokajają zapotrzebowanie na ciepłą wodę tylko w lecie, podczas innych pór roku, podgrzewanie wody należy wspomagać innym sposobem. Natomiast instalacja fotowoltaiczna jest w stanie dostarczać 100% energii w zasadzie przez cały rok. Ponadto, nadwyżkę energii uzyskanej dzięki panelom fotowoltaicznym można nie tylko magazynować, ale również odsprzedać. Nie ma takiej możliwości przy panelach solarnych, gdzie raczej nie występuje nadmiar energii, a nawet jeśli, to i tak nie ma sposobu, aby go wykorzystać.
Biorąc pod uwagę wszystkie czynniki oraz cechy fotowoltaiki i kolektorów słonecznych, można o wiele łatwiej podjąć decyzję, którą z instalacji wybrać. Solarna będzie najlepszą opcją dla osób, którym zależy wyłącznie na podgrzewaniu wody, a energię elektryczną czerpią z innych źródeł. Niestety jednak, paliwo napędzające instalację solarną dostarczane jest niezależnie od nas, a więc ilości promieni słonecznych nie jesteśmy w stanie zaplanować ani dokupić. Ważne jest więc dodatkowe źródło przygotowania ciepłej wody użytkowej. Fotowoltaika natomiast będzie dobrym wyborem w zasadzie dla każdego. Jako odnawialne źródło energii, które może zaopatrywać cały dom w elektryczność, a nadwyżkę zgromadzonej energii można wykorzystać później lub sprzedać, wydaje się, że jedynym zniechęcającym czynnikiem może być wysoki koszt montażu.
Podsumowanie
Zarówno panele fotowoltaiczne jak i kolektory słoneczne to rozwiązania wysoce energooszczędne. Ze względu na coraz większe zainteresowanie ochroną środowiska, popularność takich rozwiązań stale rośnie. Główną różnicą obu instalacji jest ich przeznaczenie. Kolektory słoneczne służą wyłącznie do dostarczania ciepłej wody, natomiast fotowoltaika zaopatruje nas w energię elektryczną, która jest w stanie zasilać wszystkie urządzenia elektryczne. Pomimo wysokiego kosztu, warto pamiętać o stosunkowo niedługim czasie zwrotu inwestycji, gdyż energia słoneczna jest darmowa, a więc poza montażem i ewentualnymi usterkami, nie ponosimy żadnych dodatkowych kosztów. Utrzymanie takich instalacji poza tym, że nie generuje strat finansowych, to w dodatku jest praktycznie całkowicie zautomatyzowane. Odpowiedni kąt ustawienia paneli eliminuje nawet potrzebę manualnego czyszczenia.
