fbpx

Kolektory słoneczne kontra panele fotowoltaiczne

Czy warto wymienić kolektory słoneczne na panele fotowoltaiczne?

Aby rozstrzygnąć to pytanie, najpierw warto wytłumaczyć, na czym polega różnica między kolektorami słonecznymi a panelami PV (panelami fotowoltaicznymi).

Instalacje solarne, stanowiące swoiste novum jeszcze 10-15 lat temu, dziś są jednym z powszechniej stosowanych rozwiązań w zakresie pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych. Zarówno panele fotowoltaiczne, jak i kolektory słoneczne wykorzystują promieniowanie słońca, różnią się jednak od siebie zasadami działania i przeznaczeniem.

Kluczowym podobieństwem obu tych rozwiązań jest czerpanie z odnawialnego i niewyczerpalnego w skali miliardów lat źródła energii, jakim jest promieniowanie słoneczne.

W związku z tym, że obie technologie wykorzystują ten sam rodzaj zasilania, ich efektywność zależy od podobnych czynników, wśród których należy wymienić:

  • natężenie promieniowania słonecznego – im promieniowanie słoneczne jest silniejsze, tym instalacje solarne są w stanie wytworzyć większą ilość energii.
  • powierzchnię instalacji – system wykorzystuje promieniowanie padające na powierzchnię panelu lub kolektora. Im będzie ona większa, tym większą ilość energii pozyskamy.
  • ustawienie względem stron świata – na naszej szerokości geograficznej zaleca się ustawiać panele lub kolektory tak, aby były skierowane na południe. Część instalacji, zwłaszcza tych fotowoltaicznych, wyposażonych jest dodatkowo w systemy umożliwiające podążanie powierzchni absorbującej promieniowanie za słońcem.
  • projekt i wykonanie – nawet najwyższej jakości elementy nie będą działać efektywnie, jeśli zostaną źle skonfigurowane i zamontowane. Stąd montaż systemów solarnych warto powierzyć specjalistom, mogącym pochwalić się imiennym certyfikatem poświadczającym ich umiejętności.

Kolektory słoneczne

Różnią się one od paneli fotowoltaicznych przede wszystkim przeznaczeniem. Urządzenia te wykorzystywane są do podgrzewania wody i bardzo często można spotkać je w prywatnych gospodarstwach domowych. Ich zasada działania przedstawia się następująco:

kolektor absorbuje promieniowanie słoneczne i zamienia je na energię cieplną;

ciepło to zostaje odebrane przez tzw. czynnik roboczy (zazwyczaj rolę tę pełni płyn niezamarzający);

czynnik roboczy przepływa do rur umieszczonych w zbiorniku i przekazuje wodzie zgromadzone ciepło. W ten sposób podgrzewa się wodę użytkową i ogrzewa pomieszczenia mieszkalne.

Panele fotowoltaiczne

Składają się one z ogniw PV – półprzewodnikowych elementów, tworzących złącze typu p-n. W wyniku promieniowania słonecznego dochodzi do powstania siły elektromotorycznej co powoduje, że elektrony przemieszczają się do obszaru n, zaś dziury do obszaru p. Ten ruch ładunków odpowiada za różnicę potencjałów, czyli powstanie prądu elektrycznego w ogniwie. Ogniwa fotowoltaiczne łączy się szeregowo (aby zwiększyć ich napięcie) w panele PV.

Kolektory słoneczne kontra panele fotowoltaiczne.

Patrząc się na specyfikę nasłonecznienia Polski, oraz wynikający z niej klimat, można łatwo zauważyć, że największe nasłonecznienie jest w okresie letnim. Konsekwencją tego jest produkcja większej ilości energii niż w przypadku nasłonecznienia zimą.

Kolektory słoneczne będą więc wytwarzały najwięcej energii cieplnej właśnie w lecie. Zapewne korzysta z tego przemysł turystyczny i gastronomiczny, gdyż w obu tych przypadkach wykorzystuje się duże ilości gorącej wody dla wczasowiczów, czy do prac porządkowych: pranie, mycie naczyń itp. Jednak patrząc na zapotrzebowanie zwykłych gospodarstw domowych na ciepło, to jest ono największe zimą, a nie latem. Niestety w takim przypadku jest kłopot z wykorzystaniem nadwyżki w postaci wyprodukowanego latem ciepła, gdyż nieopłacalne jest magazynowanie jej na później.

Odnosząc się do zakresu użyteczności paneli fotowoltaicznych, mają one znacznie szersze zastosowanie niż kolektory słoneczne. Produkują energię elektryczną, która może być dowolnie spożytkowana – nie tylko na ogrzanie wody, całego domu, ale także w celu obsługi dowolnych urządzeń zasilanych prądem. Niewątpliwą zaletą paneli jest ich wysoka wydajność i wytrzymałość (instalacja potrafi wytrzymać bez żadnego uszczerbku nawet 30 lat).

Warto też wspomnieć, że wbrew obiegowym opiniom nasłonecznienie w Polsce jest wystarczające, aby instalacja solarna była efektywna na tyle, by gospodarstwo domowe czy przedsiębiorstwo mogło stać się dzięki niej niezależne od zewnętrznych dostawców energii.

Biorąc pod uwagę powyższe argumenty, wydaje się uzasadnione wymienianie zamontowanych na naszym dachu kolektorów słonecznych na panele fotowoltaiczne, jeśli nie jesteśmy w stanie spożytkować nadmiaru ciepłej wody, a z powodu ograniczonej powierzchni nie możemy zamontować fotowoltaiki jako drugiego źródła energii słonecznej. Są one bardziej wszechstronne, zapewniają większy zakres możliwości wykorzystania wygenerowanej energii, a w przypadku jej niedoboru można ją uzupełniać z sieci energetycznej. W konsekwencji inwestycja w fotowoltaikę dużo szybciej się zwraca.


W artykule wykorzystano materiały Laboratorium Fotowoltaicznego Instytutu Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Polskiej Akademii Nauk