Obnoviteľné zdroje energií na rovinu – solárne termické kolektory

Stenčujúce sa zásoby fosílnych palív, s tým spojený rast cien energie súčasne s potrebou  zastavenia (alebo aspoň spomalenia) devastácie životného prostredia, to všetko je príčinou rastúceho záujmu o intenzívnejšie využívanie obnoviteľných zdrojov energie (OZE). A to nielen v priemyselne najvyspelejších štátoch sveta, ale aj vo veľkých, rozvíjajúcich sa krajinách, ako sú napríklad Čína, India či Brazília.

Okrem geotermálnej energie, ktorú Zem získala v čase svojho zrodu, vo všetkých ostatných prípadoch majú OZE svoj pôvod v Slnku. Iba jedna dvojmiliardtina (180.000 TW) z celkového množstva Slnkom vyžiarenej energie dopadne na Zem. Z hľadiska ľudstva je to obrovský objem energie, ktorý viac ako 15.000 násobne prevyšuje súčasné energetické potreby ľudstva.

Podstatná časť súčasnej energetickej spotreby ľudstva je krytá fosílnymi palivami, ktoré vznikali v priebehu miliónov rokov viazaním slnečnej energie fotosyntézou s účinnosťou nižšou ako 1 %. Pritom si ničíme našu Zem a berieme našim potomkom šancu efektívnejšie zužitkovať toto nerastné bohatstvo iným spôsobom ako jeho spaľovaním.
Ročný dopad slnečného žiarenia v Európe sa pohybuje od 900 do 2.100 kWh/m2. Bez ohľadu na zemepisnú šírku a nadmorskú výšku je možné povedať, že slnečné kolektory sú v Európe využiteľné globálne. V prípade vysokohorského prostredia je to o to zaujímavejšie, že v zimnom polroku, teda v období, keď teplo potrebujeme najviac, je intenzita slnečného žiarenia vyššia ako v dolinách a nížinách. Je to spôsobené tým, že v tomto období vo vyšších nadmorských výškach je podstatne menej dní s výskytom hmiel a nízkej oblačnosti. Limitujúcim kritériom pre inštaláciu slnečných kolektorov môže byť skôr nevhodná poloha konkrétneho objektu (zatienenie okolitými budovami, stavba nachádzajúca sa v hlbokom údolí a podobne).
Aj keď je Slnko zdrojom života na Zemi, jeho žiarenie dopadá na zemský povrch v relatívne nízkej koncentrácii (maximálne 1.000 W/m2 pri kolmom dopade slnečných lúčov za jasného letného dňa) a nerovnomerne (deň – noc, leto – zima, premenlivé počasie). V letnom polroku dopadne na povrch Zeme v strednej Európe približne 75 % z ročného solárneho príkonu a iba 25 % pripadá na zimný polrok, keď energetická spotreba domácností kulminuje.
Ďalej je známe, že z celkovej ročnej spotreby priemernej slovenskej domácnosti pripadne približne 85 % na kúrenie a prípravu teplej vody a iba 15 % na elektrospotrebiče (okrem využívania automobilu). Týchto 85 % je možné pokryť zdrojom nízko potenciálového tepla na úrovni maximálne 50 až 80 °C. Z uvedených dôvodov sa na trhu najvýraznejšie presadzujú solárne termické kolektory na výrobu nízko potenciálového tepla, získavaného pomocou kvapalinových kolektorov s krátkodobou akumuláciou tepla. Takéto zariadenia vykazujú vo väčšine prípadov najnižšie merné investičné náklady na jednotku získaného tepla a jeho akumuláciu oproti ostatným známym spôsobom aktívneho využívania slnečného žiarenia a majú najvyššiu účinnosť pri premene slnečného žiarenia na teplo.

Silné stránky termických solárnych systémov
 Voči intenzívnejšiemu využívaniu slnečnej energie neexistuje alternatíva. A nie je to iba v tom, že sa stenčujú zásoby fosílnych palív. To platí pre plyn a ropu, kde sa zásoby odhadujú na niekoľko desiatok rokov, ale neplatí to pre uhlie, kde sa zásoby odhadujú  minimálne na 250 rokov. Ropa a zemný plyn nie sú len hlavnými nosičmi  energie, ale ich dostatok podmieňuje vysokú intenzitu poľnohospodárskej výroby (pesticídy, umelé hnojivá) a na ich báze je založená textilná výroba, výroba umelých hmôt a celý rad ďalších priemyselných odvetví. Otázka neznie, aké veľké  sú zásoby fosílnych palív, ale či ich využitie si ľudstvo bude môcť dovoliť z ekologických dôvodov (z hľadiska vlastného prežitia), ale i z ekonomických a technických dôvodov. Súčasné energetické potreby ľudstva prevyšujú –biomasa 10 krát, vietor 80 krát, Slnko 15.000 krát. Slnko je jediný zdroj energie, ktorý nemá kvantitatívne limity.
 K ekologickým dôvodom nevyhnutnosti intenzívnejšieho využívania slnečnej energie sa postupne priradia aj strategické aspekty. Zvyšujúca sa závislosť priemyselne rozvinutých štátov sveta od politicky nestabilných, ale na ropu a plyn bohatých oblastí sveta je spätá s rastúcimi nákladmi a rizikami prístupu k týmto energetickým zdrojom. Preto už dnes  petrolejárske koncerny (BP, Shell, Total) investujú nemalé prostriedky do výskumu, vývoja a výroby zariadení na využívanie OZE.
 Obrovský potenciál tvorby nových pracovných miest, predovšetkým na lokálnej úrovni. V priemysle OZE v Európe v súčasnosti pracujú stovky tisíc zamestnancov.
 Krátka doba energetickej amortizácie, t.j. doby prevádzky solárneho zariadenia, počas ktorej množstvo ním vyprodukovanej energie sa rovná energii spotrebovanej na jeho výrobu v celom výrobnom cykle od ťažby surovín až po montáž. Pri výrobe kolektora z prvotných surovín je táto doba kratšia ako 2 roky, pri recyklovaných materiáloch menej ako 6 mesiacov.
 Zanedbateľné nízke prevádzkové náklady. Po počiatočnej investícii zabezpečuje solárny systém investorovi takmer bezplatnú dodávku tepla počas nasledujúcich 20 až 30 rokov, čo je praxou potvrdená životnosť kvalitných solárnych zariadení, počas ktorých sa investičné náklady vrátia aj pri súčasných cenách energií minimálne 3 – 4-krát.
 Technologická zrelosť. Jednoduché technológie, ktoré sa dajú integrovať do existujúcich systémov TZB (technického zariadenia budov) pozitívne vplývajú na predĺženie životnosti a zníženie nákladov na údržbu ďalšieho energetického zdroja – napríklad plynového kotla, ktorý môže byť v letnom polroku mimo prevádzku.
 Možnosť takmer 100%nej recyklácie použitých materiálov. Hlavné konštrukčné materiály slnečných kolektorov sú najčastejšie hliník, meď a sklo. Aj rozhodujúca časť ostatných komponentov solárneho systému je dobre recyklovateľná.
 Relatívne vysoká (40 – 65 %) účinnosť premeny slnečného žiarenia na teplo v porovnaní s fotovoltaikou (6 – 20 %) alebo fotosyntézou (pod 1 %). Táto účinnosť je stabilná počas celej životnosti kolektora (zníženie účinnosti menšie ako 1 % na 10 rokov činnosti, pri fotovoltaike sa uvažuje pri kvalitných paneloch zníženie účinnosti o 20 % počas 30 rokov životnosti panela).
 Najlacnejší spôsob akumulácie slnečnej energie do vody (akumulácia elektrickej energie je 8 – 12 násobne drahšia).
 Nulové negatívne ekologické vplyvy počas prevádzky. Na  rozdiel od iných energetických zdrojov, čiastočne aj iných druhov OZE, patrí slnečná energia k najčistejším energetickým zdrojom, aké ľudstvo pozná. Napr. nedokonalé spaľovanie suchého a ešte vo väčšej miere vlhkého dreva je spojené so zvýšeným množstvom exhalátov, vodné diela spôsobujú problémy rybám zanášaním naplaveninami, väčšie priehrady môžu negatívne ovplyvňovať mikroklímu, veterné elektrárne môžu spôsobovať problémy vtákom, zvýšenú hladinu hluku, zimný ľad, môžu byť nebezpečné pre ľudí a zvieratá, podľa niektorých názorov rušia ráz krajiny a sú s nimi problémy aj v chránených krajinných oblastiach, geotermálne vody spôsobujú problémy s nadmernou mineralizáciou povrchových vôd a podobne.
 Decentralizácia výroby tepla priamo v mieste jej spotreby, čím odpadá potreba investične a prevádzkovo náročných distribučných sietí.
 Zaujímavé možnosti architektonického stvárnenia stavieb, bez nárokov na nové zastavané plochy (ucelené solárne strechy alebo fasády budov, architektonicky zaujímavé delenie plôch, strechy, prekrytie parkovacích plôch a pod.).
 Vzájomná doplniteľnosť s inými OZE (v zimnom období hlavne biomasa), prípadne tepelné čerpadlo spolupracujúce so solárnym systémom alebo i fotovoltaické panely.
 Veľký potenciál pokrytia energetických potrieb pri prí­prave teplej vody, vykurovaní budov a priemyselnom teple aj v stredoeurópskych podmienkach. Podľa rakúskych zdrojov je možné pri dnešnej technickej úrovni solárnej techniky dosiahnuť v Rakúsku 56 % podiel na príprave teplej vody, 12,5 % podiel na podpore vykurovania a 38 % podiel na priemyselnom teple.
 Väčšia nezávislosť od monopolných dodávateľov energií.
 Vysoká spoľahlivosť a komfort počas prevádzky (kvalitný systém je prakticky bez nárokov na údržbu a obsluhu).
 Konštantná cena tepla bez ohľadu na vývoj trhových cien iných energetických zdrojov, vrátane ostatných OZE (napríklad rast cien drevených štiepok v ČR po začatí ich spaľovania v elektrárenských kotloch spoločnosti ČEZ).
Slabé stránky termických solárnych  systémov
Najväčším problémom sa javia byť zdanlivo vysoké investičné náklady a z toho vyplývajúca dlhá doba návratnosti. V prípade rozbiehajúceho sa podporného programu „Zelená domácnostiam“ sa dostáva návratnosť týchto zariadení na úroveň 6 – 8 rokov, čo znamená, že peniaze investované do solárneho zariadenia sa počas jeho životnosti vrátia minimálne 5 – 6 násobne.
 Potreba základného energetického zdroja. Technicky je síce možné dosiahnuť aj 100%né pokrytie energetických potrieb stavby zo Slnka, ale zatiaľ za cenu vysokých investičných nákladov.
 Zachytávanie a skladovanie (akumulácia) slnečnej energie je investične náročnejšie ako spaľovanie fosílnych palív hlavne preto, že v cene fosílnych palív nie sú zahrnuté náklady  budúcich období, keď ľudstvo bude musieť radikálne riešiť problém vysokej koncentrácie skleníkových plynov v atmosfére. Relatívna investičná náročnosť sa často zvyšuje aj v dôsledku existencie už odpísaných zariadení na fosílne palivá, vrátane dopravných trás (plynovody, ropovody), dožívajúcich dotácií do fosílnych energetických zdrojov (uhlia) ako aj tým, že sa neberie do úvahy eliminácia ekologických, zdravotných a iných škôd vznikajúcich ich využívaním.
 Najefektívnejšie sú v oblasti teplôt do 80 °C. Pri vyšších teplotách rýchlo klesá účinnosť a tým aj efektívnosť ich využívania. Iná situácia je u koncentračných solárnych systémov, ale tie sú zatiaľ investične podstatne náročnejšie, a preto sú využívané iba sporadicky v oblastiach s vysokými intenzitami slnečného žiarenia a využívajú iba priamu zložku slnečného žiarenia.
 Potenciálne problémy s inštaláciou na pamiatkovo chránených budovách.

Zdroje: archív spoločnosti THERMO/SOLAR
internet (http://www.solarnenovinky.sk)

Kto sme a čo ponúkame

sme profesijne usporiadaný online časopis o stavebných firmách a materiáloch na Slovensku. Jeho cieľom je rýchle vyhľadávanie informácií a dodávateľských firiem pri stavbe rodinného domu.

Stavebníctvo

Zložité hospodárske obdobie, ktoré už 5 rokov trápi slovenské stavebníctvo, naplno odkrylo jeho problémy a nedostatky.

Prínos pre návštevníka stránky

Rýchla orientácia v odbore stavebníctva zrozumiteľnými článkami aj pre neodborníkov. Budú ich pripravovať najväčšie špičky, osobnosti a kvalitní realizátori prác.

Naši partneri

Ing. Pavel Kleskeň
šéfredaktor
0903 721 235
PhDr. Andrej Fabík
zástupca šéfredaktora
0904 978 305
Mirka Kleskeňová
redaktorka
0903 401 077
Štefan Majerník
obchodný zástupca
0903 781 341
Ing. František Orth
obchodný zástupca
0911 721 233
Mgr. Peter Jurovčák
obchodný zástupca
0903 210 551
Martin Strihovský
grafik
0903 046 808

Adresa redakcie: Trenčianska 47, 821 09 Bratislava
www.domabyt.sk