Sluneční záření je jedním z nejekologičtějších zdrojů energie. Pokud bychom se rozhodli využívat jeho potenciál naplno, dokázali bychom ním v našich podmínkách pokrýt více než polovinu energie potřebné na ohřev teplé užitkové vody a přibližně čtvrtinu
energie potřebné na nízkoteplotní podlahové vytápění rodinných domů.
Tato energie má však svá specifika. Její množství kolísá nejen v průběhu ročních období, ale i se změnami počasí. Proto musí být energetické soustavy navrženy tak, aby dokázaly vykrývat výkyvy doplňkovým energetickým zdrojem. Jím může být plyn, elektřina, či biomasa.
Jak to funguje
Tak jak dokážou sluneční paprsky v letním horku rozpálit asfaltové chodníky, tepelnou energii předávají všem předmětům na které dopadají. Solární sběrače jsou zkonstruovány tak, aby absorbovaly maximum slunečního záření. Absorbér je prvek vyroben z tenkostěnného kovu, ve kterém cirkuluje teplonosné médium. Má matnou černou, nebo selektivní povrchovou úpravu, která pohlcuje sluneční záření i když na ni dopadá rozptýlené světlo zpoza oblaků. Zapouzdřený je v obalu, který zabraňuje jeho ochlazování proudícím vzduchem. Může jít o jednoduchý prosklený panel s tepelnou izolací na jeho spodní straně, nebo o dokonalejší sestavu vakuových trubic. Jejich úkolem je zajistit, aby přijatá energie nebyla vyzářená do okolí. Namísto skla používají výrobci levnějších kolektorů i moderní druhy plastů, jako například komůrkový polykarbonát.
Solární panely neohřívají užitkovou a topnou vodu přímo. Aby mohli pracovat i v období, kdy teplota v částech dne klesá pod bod mrazu, v systému koluje nemrznoucí teplonosná směs. Aby předala svou energii dál, vstupuje do tepelného výměníku. Tím nejpoužívanějším je solární bojler, který uskladňuje získané teplo přímo do vody. Teplonosná směs předává v uzavřeném okruhu teplo do vodní nádrže tím, že prochází trubkový spirálu s velkým povrchem. Ta je obklopena již samotnou vodou. Jiný druh tepelných výměníků se používá pro předehřev topné vody v zpátečce systému nebo předávání tepla do akumulačních nádrží topení.
Nejjednodušší solární systémy jsou Samotížné, které mají zásobník ohřáté vody umístěný nad solárními panely. Oběh teplnonosnej směsi zajišťuje její nižší hustota při zahřátí. V našich podmínkách je však jejich účinnost omezena a vhodné jsou spíše na chalupu či chatu, jak do rodinného domu. Nejpoužívanější jsou ve Středomoří. Většina solárních systémů je vybavena oběhovým čerpadlem a řídící elektronikou se dvěma tepelnými senzory. Pokud je teplonosná směs teplejší než voda v zásobníku, směs cirkuluje. Pokud je chladnější, čeká se na její ohřátí. To zajistí, aby se energie ze slunce přemístila do zásobníků. Elektronika chrání před přehřátím a sbírá informace o účinnosti.
Přepočet výkonu je klíčový
Výkon solární soustavy v průběhu roku prudce kolísá. Zatímco v horkých letních měsících vznikají přebytky, v zimních je tepla nedostatek. Při ohřevu teplé užitkové vody se obvykle počítá s plochou 1,2 až 1,5 metru čtverečního na každého člena trvale obývané domácnosti. Na uskladnění tepla z této plochy třeba přibližně 60 litrů kapacity solárního zásobníku, na kterém se stropní teplota nastaví na 50 stupňů. V celoročním měřítku lze počítat s tím, že solár pokryje zhruba polovinu spotřebované energie na ohřev vody. A to tak, že zbytek obstará elektřina, plyn či jiný energetický zdroj. Čím nižší teplota se na zásobníku nastaví, tím větší objem vody dokáže slunce ohřát.
Malé solární systémy jsou na jednotku výkonu podstatně nákladnější, než větší. Mohou za to náklady na rozvody a instalaci, které se při malém solárním systému se 4 čtverečními metry kolektorů a 200 litrovým zásobníkem za 1400 eur vyšplhají na celou tisícovku. Každý solární panel navíc a vyšší kapacita zásobníku poměr nákladů mění k lepšímu. Má to však háček. Pokud je tepla v letních měsících nadbytek a nelze jej uskladnit v zásobníku, vznikají přebytky. Ty třeba spotřebovat, jinak se 30 letá životnost solární soustavy zkracuje. Nadbytečné teplo se nejčastěji využívá na ohřev bazénů nebo na akumulaci do půdy pod budovou.
Sluncem možná i topit
Teplo získané ze slunce lze využít i na podporu vytápění. Obzvláště v jarních a podzimních měsících, kdy dokáže při temperování zastoupit hlavní zdroj vytápění. Solární systémy pro podporu vytápění se však od těch na ohřev vody liší. Musí mít vyšší účinnost v chladném počasí a jejich plocha je mnohonásobně vyšší. To přináší otázku, kde spotřebovat v létě nadbytečné teplo.
Podpora vytápění solární energií má význam hlavně v nízkoenergetických a úsporných budovách, které používají nízkoteplotní otopnou soustavu.
