W czasach, gdy zrównoważony rozwój i niezależność energetyczna stają się coraz bardziej istotne, technologie słoneczne przeżywają prawdziwy rozkwit. Korzystanie z darmowej energii słonecznej to nie tylko oszczędność i bezpieczeństwo, ale także krok w stronę ochrony klimatu. Dwie najczęściej spotykane formy jej wykorzystania to panele fotowoltaiczne oraz kolektory słoneczne. Choć obie technologie pozyskują energię z promieniowania słonecznego, ich sposób działania, przeznaczenie i optymalne warunki pracy są zupełnie różne.
Fotowoltaika – energia elektryczna prosto ze słońca
Fotowoltaika to jedna z najbardziej obiecujących technologii odnawialnych źródeł energii. Jest ekologiczna, dostępna na coraz większą skalę i daje realną możliwość uniezależnienia się od rosnących kosztów energii elektrycznej. Jeżeli chcesz zgłębić temat szerzej, koniecznie zajrzyj do naszego artykułu: Fotowoltaika – co to jest? Jak działa i z czego składa się instalacja fotowoltaiczna?
Zasada działania paneli fotowoltaicznych opiera się na zjawisku fotowoltaicznym – pod wpływem światła słonecznego w półprzewodnikach, zwykle krzemowych, powstaje różnica potencjałów, która generuje przepływ prądu. Najważniejszym czynnikiem decydującym o ilości wytworzonej energii jest nasłonecznienie, czyli ilość promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni paneli.
Mapa potencjału fotowoltaicznego w Europie wyraźnie pokazuje, że Polska znajduje się w strefie o umiarkowanym, ale bardzo stabilnym poziomie nasłonecznienia – wynoszącym średnio od 1000 do 1200 kWh/kWp rocznie – stanowi to bardzo dobrą wartość w porównaniu z warunkami panującymi np. w Europie Północnej czy Środkowej.
Najlepsze warunki nasłonecznienia występują w południowej i południowo-wschodniej Polsce – szczególnie w rejonach Małopolski, Lubelszczyzny i Podkarpacia. Tam roczny potencjał energetyczny przekracza nawet 1200 kWh/kWp, co czyni te obszary szczególnie korzystnymi do montażu instalacji PV. Z kolei północno-zachodnie i północne rejony kraju osiągają nieco niższe wartości – w okolicach 1000–1050 kWh/kWp – ale nadal mieszczą się w przedziale, który pozwala na efektywną i ekonomiczną produkcję energii.
Warto zaznaczyć, że niezależnie od regionu, nowoczesne panele monokrystaliczne mogą osiągać sprawność rzędu 20–25%. Oznacza to, że przy odpowiednim ustawieniu instalacji i dobrych warunkach atmosferycznych, można przekształcić nawet jedną czwartą dostępnego promieniowania słonecznego w użyteczną energię elektryczną. Tym samym fotowoltaika w Polsce nie tylko ma sens, ale też staje się coraz bardziej opłacalną inwestycją – również dzięki stabilnemu klimatowi, umiarkowanemu zachmurzeniu i rosnącemu wsparciu systemowemu.
Efektywność fotowoltaiki w dużej mierze zależy od warunków atmosferycznych.
Zachmurzenie znacząco ogranicza ilość bezpośredniego promieniowania – częściowe zmniejsza wydajność paneli do 60–80%, a całkowite nawet do 10–20% nominalnej mocy. Mimo to panele są w stanie generować energię dzięki promieniowaniu rozproszonemu, które przenika przez chmury.
Ciekawym aspektem jest temperatura. Choć mogłoby się wydawać, że im cieplej, tym lepiej – w przypadku paneli PV jest odwrotnie. Wysokie temperatury obniżają napięcie w ogniwach, co przekłada się na spadek mocy wyjściowej. Najlepsze warunki do pracy fotowoltaiki to chłodne, ale słoneczne dni – stąd bardzo dobra wydajność instalacji zimą, o ile nie zalega na nich śnieg.
A skoro o zimie mowa – zaśnieżenie paneli może skutecznie ograniczyć produkcję energii. Gruba warstwa śniegu blokuje dostęp promieni słonecznych. Rozwiązaniem jest odpowiedni kąt montażu – 30–35° pozwala na zsuwanie się śniegu i utrzymanie ciągłości działania instalacji.
Kolektory słoneczne – energia cieplna z promieniowania
Kolektory słoneczne to urządzenia zaprojektowane do pochłaniania promieniowania słonecznego i zamiany go w ciepło. Najczęściej stosuje się je do podgrzewania wody użytkowej, wspomagania ogrzewania budynków oraz do podgrzewania wody w basenach. W odróżnieniu od fotowoltaiki, która produkuje prąd, kolektory koncentrują się wyłącznie na wykorzystaniu energii cieplnej.
Najlepsze efekty osiągają w warunkach wysokiego nasłonecznienia i przy ciepłych temperaturach powietrza. Ich sprawność rośnie wraz z temperaturą otoczenia – im cieplej, tym lepiej. Kolektory są jednak wyjątkowo wrażliwe na zacienienie. Nawet niewielkie przesłonięcie ich powierzchni przez gałęzie czy elementy konstrukcyjne budynku może znacząco obniżyć ich wydajność. Dlatego tak ważne jest odpowiednie zaplanowanie miejsca instalacji, z uwzględnieniem kierunku ekspozycji na słońce i możliwych źródeł cienia.
W przeciwieństwie do paneli PV, kolektory nie mają problemu ze spadkiem efektywności przy upałach – wręcz przeciwnie, w gorące dni są w stanie osiągać najwyższe parametry pracy. Choć technologia ta jest dziś nieco mniej popularna niż fotowoltaika, nadal znajduje zastosowanie w wielu domach jednorodzinnych, hotelach czy obiektach rekreacyjnych.
Podsumowując, zarówno fotowoltaika, jak i kolektory słoneczne to technologie, które pozwalają realnie obniżyć zużycie energii z tradycyjnych źródeł. Wybór między nimi zależy od potrzeb – jeśli celem jest produkcja prądu i niezależność od sieci energetycznej, lepszym wyborem będzie fotowoltaika. Jeśli zaś zależy nam na podgrzewaniu wody i wsparciu systemu grzewczego – kolektory będą bardziej efektywne.
Wspólnym mianownikiem obu rozwiązań jest to, że nie emitują żadnych zanieczyszczeń, są ciche, bezobsługowe i pozwalają lepiej wykorzystać lokalne warunki środowiskowe. Wraz z rozwojem technologii i coraz lepszymi warunkami finansowania (np. programami dotacyjnymi), dostęp do tych instalacji jest łatwiejszy niż kiedykolwiek wcześniej.
Źródła:
https://solargis.com/resources/free-maps-and-gis-data?locality=europe
https://pl.wikipedia.org/wiki/Kolektor_s%C5%82oneczny
