Solarni kolektori pretvaraju sunčevu energiju u toplinsku energiju vode (ili neke druge tekućine). Solarni sustav sastoji se od solarnog kolektora, spremnika vode i regulacije.
Solarni je sustav zatvoreni sistem koji pretvara direktna difuzna sunčeva zračenja u toplinu. Solarnim kolektorom se, uz pomoć pumpe za cirkulaciju solarne tekućine, prikuplja toplina koja se preko izmjenjivača topline odvodi u spremnik, a iz spremnika se topla voda prenosi dalje u kuću ili se akumulira u spremnike za daljnje dogrijavanje. Na tržištu možemo izabrati različite izvedbe solarnih kolektora koji se razlikuju s obzirom na iskoristivost sunčeve energije, radni vijek, montažu i cijenu. Kolektore dijelimo na dvije osnovne izvedbe – pločasti i vakumski.
Slika 10. Solarni kolektor pločasti Slika 11. Solarni kolektor vakuumski
najnovije tehnologije
Slika 12. Primjena Solarnih kolektora u kućanstvu
Učinkovitost pretvorbe solarne energije u kolektorima dostiže i do 40-60 posto (60% samo za najnovije tehnologije), no učinkovitost pretvorbe na razini sustava, na godišnjoj razini, može biti i manja. U periodima u kojima solarna energija nije dovoljna, nedostatak topline može se nadomjestiti preko konvencionalnog goriva (npr. biomasa, plin).
Sistemi za grijanje vode mogu biti ili otvoreni, u kojima voda koju treba zagrijati prolazi direktno kroz kolektor na krovu, ili zatvoreni, u kojima su kolektori popunjeni tekućinom koja se ne smrzava (npr. antifriz). Zatvoreni sustavi mogu se koristiti bilo gdje, čak i kod vanjskih temperatura ispod nule. Tijekom dana, ako je lijepo vrijeme, voda može biti grijana samo u kolektorima. Ako vrijeme nije lijepo, kolektori pomažu u grijanju vode i time smanjuju potrošnju struje.
Slika 13. Otvoreni solarni sustav Slika 14. Zatvoreni solarni sustav
Solarni kolektori su vrlo korisni i kod grijanja bazena. U tom slučaju, temperatura vode je niska i jednostavnije je održavati temperaturu pomoću otvorenih sistema grijanja. Na takav način optimalna temperatura bazena održava se nekoliko tjedana više u godini nego bez sistema grijanja vode. Postoje i kolektori koji direktno griju zrak. Ti sustavi cirkuliraju zrak kroz kolektore i na taj način prenose velik dio energije na zrak. Taj se zrak kasnije vraća u grijanu prostoriju i na taj način se održava temperatura u prostoriji. Kombinacijom grijanja zraka i grijanja vode može se postići vrlo velika ušteda.
Za dobivanje toplinske energije putem solarne energije potrebno je imati adekvatno mjesto za smještaj solarnih kolektora. Najučinkovitija mjesta za solarne kolektore su krovovi s pogledom prema jugu (može i JI i JZ), ali isto tako i ravni krovovi. Ako se solarna energija koristi samo za pripremu tople vode, potrebno je 1-1,5 m2 kolektorske površine po osobi, no ako se solarni sustav koristi za dogrijavanje u sustavu grijanja, onda je preporuka minimalno 2,5 m2 kolektorske površine po osobi.
Slike 15 i 16. Prikazan je kut inklinacije u različitim mjesecima i dijelovima dana
Za prosječno kućanstvo ili obiteljsku kuću na području Grada Zagreba (4-5 članova) potrebno nam je otprilike 4 m2 solarnih kolektora za pripremu potrošne tople vode. Procijenjena ukupna godišnja energetska ušteda po kućanstvu iznosi oko 1.380 kWh.
Korištenjem solarnog kolektorskog sustava pokriva se preko 60 posto godišnjih potreba za toplom potrošnom vodom, dok je vijek trajanja sustava oko 20 godina. U slučaju da isto kućanstvo solarnu energiju koristi i za zagrijavanje prostora, prosječna godišnja ušteda toplinske energije iznosi oko 3.600 kWh, što predstavlja potencijal godišnjeg smanjenja emisije CO2 od oko 1.100 kg. Na ovaj način godišnja ušteda može iznositi do 30 posto energenata korištenih za postojeći sustav grijanja.
Kako bi mogli izračunati cijenu koštanja solarnog sustava treba uzeti u obzir sve tehničke komponente (kolektori, cjevovod, izolacija, regulacija, pumpa, ekspanzivna posuda, solarna tekućina, te ostali potrebni materijali) te cijenu potrebnih radova.
Primjerice, za solarni kolektorski sustav, za pripremu sanitarne vode za 4-5 osoba sa 4m² solarnih kolektora, spremnikom od 300-500 litara i svom potrebnom automatikom za rad, potrebno je izdvojiti između 16.000 i 30.000 kn. Ukoliko želimo dogrijavati sustav grijanja putem kolektora (kombinirani sustav), za obiteljsku kuću cca 10-18m² kolektorske površine sa zapreminom akumulacijskih spremnika od 70-100 litara po m² kolektorske površine, troškovi iznose između 40.000 i 90.000 kn. Sa ostvarenim uštedama i preko 30 posto na energentima potrebnim za grijanje, investicija se može isplatiti za 5 do 10 godina.
