Sluneční záření je jedním z nejekologičtějších zdrojů energie. Pokud bychom se rozhodli využívat jeho potenciál naplno, dokázali bychom jím v našich podmínkách pokrýt více než polovinu energie potřebné k ohřevu teplé užitkové vody a přibližně čtvrtinu energie potřebné pro nízkoteplotní podlahové vytápění rodinných domů.
Tato energie má však svá specifika. Její množství kolísá nejen v průběhu ročních období, ale také 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 dokáží 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 vyrobený z tenkostěnného kovu, ve kterém cirkuluje teplonosné médium. Má matnou černou nebo selektivní povrchovou úpravu, která pohlcuje sluneční záření i tehdy, dopadá-li na ni rozptýlené světlo zpoza oblak. Zapouzdřený je v obalu, který zabraňuje jeho ochlazování proudícím vzduchem. Může se jednat 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 vyzářena 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 iv období, kdy teplota v částech dne klesá pod bod mrazu, v systému koluje nemrznoucí teplonosná směs. Aby předala svoji 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 přechází přes trubicovou spirálu s velkým povrchem. Ta je obklopena již samotnou vodou. Jiný druh tepelných výměníků se používá k předehřevu topné vody ve zpátečce systému, nebo předávání tepla do akumulačních nádrží topení.
Nejjednodušší solární systémy jsou samotížné, které mají zásobník zahřáté vody umístěný nad solárními panely. Oběh teplnonosné směsi zajišťuje její nižší hustota při zahřátí. V našich podmínkách je však jejich účinnost omezená a vhodné jsou spíše na chalupu či chatu než 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 zahřátí. 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 obydlené domácnosti. K uskladnění tepla z této plochy je potřeba 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 přibližně 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 zahřát.
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 ale háček. Pokud je tepla v letních měsících nadbytek a nelze jej uskladnit v zásobníku, vznikají přebytky. Ty je třeba spotřebovat, jinak se 30 letá životnost solární soustavy zkracuje. Nadbytečné teplo se nejčastěji využívá k ohřevu bazénů nebo k akumulaci do půdy pod budovou.
Sluncem lze i topit
Teplo získané ze slunce lze využít ik podpoře vytápění. Obzvlášť v jarních a podzimních měsících, kdy dokáže při temperování zastoupit hlavní zdroj vytápění. Solární systémy pro podporu vytápění se však od těch k ohřevu 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. Znamená to, že namísto radiátorů používají podlahové, stěnové a stropní vytápění, ve kterém cirkuluje voda o teplotě 30 až 50 stupňů. Tu lze na zpátečce prostřednictvím tepelného výměníku dohřívat tak, aby hlavní tepelný zdroj ušetřil energii.
U nízkoenergetického domu lze počítat s 30procentním pokrytím energetických nároků vytápění solárem, u běžného to bude o polovinu méně. Návratnost by však bez státní podpory byla sporná. Životnost solárního systému je omezená a čím více energie se spotřebuje, tím se investice rychleji vrátí. V energeticky nenáročných domech jde spíše o ekologickou zodpovědnost než finanční přínos.
A co bazén?
Solární systém je ideálním řešením pro ohřev vody ve venkovním, nekrytém bazénu. Vedle jednoduchých hobby řešení z plastu se pro ohřev bazénů používá přebytečné teplo ze systémů, které jsou pro letní horké měsíce předimenzovány, aby ve slabších částech roku zajistily dostatečný výkon
Obecně platí pravidlo, že venkovní bazén dokáže absorbovat nadbytečné teplo ze solárních panelů, které svojí plochou nepřesahují polovinu plochy vodní hladiny. U interiérových bazénů je situace odlišná. Jelikož jim chybí solární zisky, ustojí i stoprocentní pokrytí plochy.
