Panele fotowoltaiczne vs. kolektory słoneczne

Choć panele fotowoltaiczne zagościły już na dobre na polskich dachach, nadal często mylone są z kolektorami słonecznymi. Różnica między tymi instalacjami jest jednak zasadnicza. Panele słoneczne produkują energię elektryczną ze słońca, podczas gdy kolektory służą jedynie do zmiany energii słonecznej w energię cieplną. Jak działają oba systemy i który z nich jest bardziej korzystny?

Panele fotowoltaiczne i kolektory – co je łączy?

Panele fotowoltaiczne podobnie jak i kolektory mogą być umieszczane na dachu lub samodzielnych konstrukcjach. Na pierwszy rzut oka wyglądają podobnie, przez co mogą być mylone. Dwa systemy łączy również fakt, że wykorzystują energię słoneczną. W praktyce nie są to jednak rozwiązania konkurencyjne, lecz mogą się uzupełniać.

Kolektory słoneczne – jak to działa?

Promienie słoneczne, które padają na absorber, zostają przekazane czynnikowi składającemu się najczęściej z glikolu i wody. Roztwór ten oddaje zasobnikowi ciepło w postaci ciepłej wody. Działanie kolektorów jest ściśle powiązane ze stroną świata, w którą są one zwrócone. Najbardziej wydajne są instalacje ustawione na południe. Należy pamiętać, że kolektory słoneczne działają tylko wtedy, gdy świeci słońce, dlatego mają sporą stratę ciepła w chłodne dni.

Biorąc pod uwagę, że w naszej strefie klimatycznej najbardziej słoneczne miesiące są od kwietnia do końca września, to wtedy właśnie kolektory działają najlepiej, pozwalając nawet zrezygnować z innych źródeł podgrzewania c.w.u. Zimą kolektory wspierają konwencjonalne źródła ogrzewania w bardzo niewielkim stopniu. Przed podjęciem decyzji kolektorach trzeba się zastanowić czy przy zmieniających się warunkach pogodowych, które wpływają na ich pracę – instalacja kolektorów będzie opłacalna.

Kolektory słoneczne – awaryjność

Jeżeli przez dłuższy czas kolektory nie oddają na bieżąco ciepła do cieczy znajdującej się w zasobniku, przy dużym nasłonecznieniu może dojść do awarii. Proces ten nazywany jest stagnacją. W przypadku kolektorów może dochodzić także do rozciekania. Tego typu awarie nie mają miejsca w przypadku paneli fotowoltaicznych.

Kolektory słoneczne – rodzaje

Kolektory słoneczne dzielą się ze względu konstrukcję na płaskie i próżniowe. Jakie są różnice między nimi?

Płaskie kolektory słoneczne

Element pochłaniający promienie słoneczne ma formę metalowej płyty. Od spodu z płytą stykają się rurki, którędy płynie płyn solarny ogrzewający wodę w zasobniku c.w.u. Od góry absorber zabezpieczony jest taflą wytrzymałego szkła. Całość zamknięta jest w izolowanej wełną mineralną obudowie.

Próżniowe kolektory słoneczne

W kolektorach próżniowych absorber podzielony jest na części, z których każda umieszczona jest w szklanej, próżniowej rurze, która zapewnia dobrą izolację termiczną. Rury połączone są szyną zbiorczą, przez którą przebiega płyn roboczy odbierający ciepło i przekazujący je do zasobnika c.w.u.

Jak działają panele fotowoltaiczne?

Promienie słońca, które padają na panele fotowoltaiczne zrobione z krzemu, dzięki właściwościom fizycznym zamieniają je w darmową energię elektryczną. Uzyskany w ten sposób prąd może zostać wykorzystany przez wszystkie urządzenia w domu lub budynku usługowym. By instalacja fotowoltaiczna produkowała prąd – musi być jasno. Pomimo wielu istniejących mitów fotowoltaika w zimie również pracuje. Do rozpoczęcia pracy instalacji nie potrzebujemy mocnego promieniowania słonecznego – prądu ze słońca jest mniej niż latem, jednak panele słoneczne ciągle pracują. Ilość pozyskanej energii zależy m. in. od mocy całej instalacji, kąta nachylenia paneli oraz intensywności promieniowania.

Panele fotowoltaiczne – najpopularniejsze rodzaje

Na polskim rynku dominują dwa najpopularniejsze rodzaje paneli fotowoltaicznych – polikrystaliczne i panele monokrystaliczne. Wykonane z nich instalacje obserwujemy zarówno na domach, gospodarstwach rolnych, firmach, budynkach użyteczności publicznej, a nawet na ogromnych farmach fotowoltaicznych. Czym różnią się „niebieskie” panele słoneczne od „czarnych”?

Polikrystaliczne panele fotowoltaiczne

Zbudowane z krzemu polikrystalicznego, który powstał z wielu monokryształów krzemu. Zazwyczaj są barwy jasnoniebieskiej, na ich powierzchni widoczne są krawędzie kryształów. Ogniwa mają kształt kwadratu. W porównaniu do monokryształów, ten typ modułów charakteryzuje się mniejszą sprawnością i niższą odpornością na wysokie temperatury, są za to tańsze.

Monokrystaliczne panele fotowoltaiczne

Wyprodukowane są z dużych monokryształów krzemu, charakteryzują się ciemną barwą, od ciemnoniebieskiej do czarnej. Ogniwa fotowoltaiczne powstają poprzez cięcie na plastry walcowatego kryształu krzemu przez co mają one charakterystyczny kształt kwadratu ze ściętymi rogami. Charakteryzują się wysoką wydajnością i trwałością. Ze względu na ciemną, elegancką barwę, są chętniej wybierane przez właścicieli gospodarstw domowych. 

Panele fotowoltaiczne – najpopularniejsze technologie

Fotowoltaika nie jest nową technologią, ponieważ rozwija się już od kilkudziesięciu lat. Stale rosnąca popularność tej metody pozyskiwania energii elektrycznej , sprawiła, że producenci ciągle dopracowują konstrukcje modułów. Dziś produkowane panele posiadają dużą wydajność i żywotność. Najlepsi światowi producenci deklarują wysoką sprawność swoich modułów nawet po 30 latach. Oto najpopularniejsze technologie które przyczyniają się do wysokich parametrów najnowocześniejszych paneli fotowoltaicznych:

Technologia PERC

Technologia PERC (z ang. Passivated Emitter and Rear Cell) w języku polskim jest określana jako technologia ze spodnią pasywacją emitera. Panele fotowoltaiczne w tej technologii posiadają większą wydajność poprzez zwiększenie skuteczności absorpcji promieniowania słonecznego. Przechodzące przez ogniwo promieniowanie słoneczne o różnej długości fal, odbija się od tylnej warstwy refleksyjnej i trafia z powrotem do ogniwa. W ten sposób promieniowanie, które w standardowych technologiach jest tracone, w przypadku zastosowania ogniw ze spodnią pasywacją staje się dodatkowym źródłem energii elektrycznej.

Technologia Half-cut

Panele half-cut czyli z ogniwami ciętymi na pół, zamiast klasycznych 60 ogniw, posiada 120 ogniw fotowoltaicznych. Powierzchnia ogniw half-cut jest mniejsza, dzięki czemu generują one odpowiednio mniejsze natężenie prądu oraz dwukrotnie mniejszy opór elektryczny. Jedną z największych korzyści paneli fotowoltaicznych wykonanych w tej technologii jest niższa podatność na zmniejszenie mocy spowodowane zacienieniem. W sytuacji częściowego zacieniania wzdłuż krótszej krawędzi modułu traci on tylko połowę swojej mocy. W standardowym module z 60-cioma ogniwami, w tkim przypadku moc spada do zera.

Technologia MWT

Panele fotowoltaiczne wykonane w technologii MWT (ang. Metal Wrap Through) stanowią alternatywę do standardowych modułów z bus barami. Zamiast biegnących wzdłuż pionowych pasów, panele MWT posiadają elektrody zbiorcze umieszczone w spodniej warstwie modułu (back contact circuit). Dzięki eliminacji bus barów o powierzchnia zacienienia modułu jest o 3% mniejsza, dzięki czemu promieniowanie słoneczne jest maksymalnie wykorzystywane. Moduły wykonane w tej technologii to większa wydajność i dobre parametry elektryczne. Panele MWT są jeszcze bardziej przyjazne środowisku, ponieważ w odróżnieniu od standardowych modułów, nie zawierają ołowiu.

Wszystkie wymienione technologie mogą być z stosowane zarówno z panelami poli- jaki i monokrystalicznymi. Co więcej, technologie nie wykluczają się i mogą być użyte jednocześnie.

Panele fotowoltaiczne – utrzymanie i przeglądy czy są wymagane?

Panele fotowoltaiczne są bezobsługowe. Kontrola paneli następuje zdalnie dzięki inwerterowi podłączonemu do sieci wi-fi. Podobnie jest z czyszczeniem, panele ułożone pod odpowiednim kątem same oczyszczają się np. ze śniegu w zimie, który pod wpływem grawitacji sam się osuwa. Panele słoneczne nie posiadają części ruchomych, dzięki czemu są praktycznie bezawaryjne. Regularne serwisowanie fotowoltaiki pozwala na szybkie wykrycie usterek i ich szybką naprawę, ale także jest zapewnieniem bezpieczeństwa instalacji. Przegląd jest też niezbędny do utrzymania gwarancji, należy więc pamiętać by robić go raz w roku.

Panele fotowoltaiczne czy kolektory – co przynosi większe korzyści?

Jak widać, zarówno kolektory jak i panele fotowoltaiczne działają dzięki promieniom słonecznym. Obie instalacje montuje się na dachu.  To, co je różni to fakt, że kolektory służą wyłącznie do podgrzania wody, z paneli fotowoltaicznych natomiast powstaje energia elektryczna. Prąd ten wykorzystujemy do zasilenia wszystkich sprzętów elektrycznych w domu, w tym np. pompy ciepła.

Dodatkowo panele słoneczne cechuje długa żywotność, są wysoce efektywne nawet po 30 latach. Porównując obie technologie, można uznać, że panele fotowoltaiczne są bardziej uniwersalne, a co za tym idzie, bardziej opłacalne.