Udział energii słonecznej w Polsce jest bardzo niski i według urzędu statystycznego, pozyskanie energii z promieniowania słonecznego w porównaniu do innych źródeł odnawialnych w 2017 roku wyniósł niecałe 1%. Z tego względu konieczne jest podjęcie działań mających na celu zwiększenie tego udziału.
Jest to możliwe m.in poprzez instalowanie dużych solarnych systemów grzewczych w nasłonecznionych regionach, np. w południowej i środkowej części Polski. W Europie Północnej jak również w Polsce coraz częściej wykorzystuje się małe, lokalne instalacje, które w większym stopniu używane są do podgrzewania wody. Niestety, opinia publiczna nie dostrzega pozytywnych korzyści płynących z wykorzystania tej formy pozyskiwania energii. Kolektory słoneczne, w przeciwieństwie do systemów fotowoltaicznych, nie wytwarzają bezpośrednio energii elektrycznej, lecz ograniczają zużycie energii elektrycznej, wykorzystywanej do podgrzewania wody w celach użytkowych.
Wykres – Pozyskanie energii ze źródeł odnawialnych w Polsce wg nośników w 2017 roku
Energia słoneczna ma wiele pozytywnych skutków, m.in.:
- System solarny (kolektory płaskie) o powierzchni 1,5 m2 z 300 litrowym zasobnikiem może pokryć ok. 3/5 średniego rocznego zapotrzebowania na ciepłą wodę na osobę. W miesiącach letnich nawet do 100% zapotrzebowania.
- Dzięki wykorzystaniu kolektorów słonecznych do zasilania obiektu w ciepłą wodę i ogrzewania, roczne oszczędności energii konwencjonalnej mogą ulec podwojeniu.
- Energia solarna może być wykorzystana do osiągnięcia znacznych oszczędności w sektorze przemysłowym i spożywczym, gdzie powszechnie stosowany jest niski zakres temperatur (np. pralnie, browary, suszenie żywności).
Czytaj: W 2019 roku Polska ma szansę stać się jednym z wiodących rynków fotowoltaiki w UE
Sposób działania kolektorów
W kolektorach promieniowanie słoneczne przekształcane jest w ciepło, aby ogrzać np. wodę użytkową i grzewczą. W porównaniu z wytwarzaniem energii elektrycznej z ogniw fotowoltaicznych, wykorzystanie termicznej energii słonecznej jest łatwiejsze. Zasada działania kolektorów słonecznych jest bardzo prosta – energia słoneczna jest pochłaniana przez kolektory, gdzie następuje podgrzanie czynnika przenoszącego ciepło. Następnie nagrzany czynnik oddaje ciepło w wymienniku, który z kolei równocześnie podgrzewa doprowadzoną do niego wodę. Rozróżnia się dwa rozwiązania: solarne wspomaganie systemu grzewczego i solarne ogrzewanie wody użytkowej. W zależności od zapotrzebowania, stosowane są również różnej wielkości instalacje i związane z nimi koncepcje magazynowania energii cieplnej.
Funkcjonalność systemów solarnych do ogrzewania ciepłej wody użytkowej
W miesiącach letnich (maj-wrzesień), energia słoneczna do podgrzewania wody pitnej pokrywa 100% zapotrzebowania gospodarstwa domowego na ciepłą wodę. Wielkość powierzchni kolektora i wymaganej pojemności magazynowej zależy od liczby osób i wymaganego zapotrzebowania.
Instalacja kolektorów słonecznych jest podobna do instalacji fotowoltaicznych. Kolektory są montowane głównie na dachu. Ciepło jest transportowane do zbiornika magazynującego rurami, a następnie jest ono przekazywane do wody w zbiorniku akumulacyjnym przez wymiennik ciepła. Poprzez sterowanie solarne kontrolowana jest pompa, dzięki której cyrkuluje ciecz grzewcza.
Funkcjonalność solarnych systemów grzewczych do wspomagania ogrzewania ciepłej wody
Połączenie wykorzystania energii słonecznej do ogrzewania wody i wspomagania centralnego ogrzewania jest możliwe i znacznie bardziej przyczynia się do zmniejszenia kosztów energii. Wymagana jest większa powierzchnia kolektora i większa pojemność bojlera. Sezonowe zbiorniki o pojemności kilku metrów sześciennych umożliwiają wykorzystanie ciepła słonecznego nawet w zimie.
Zobacz też: Panele fotowoltaiczne a panele słoneczne – analiza porównawcza
Potencjał termicznej energii słonecznej w Polsce
Badanie przeprowadzone przez Niemieckie Centrum Lotnicze (DLR) wykazało, że Polska może pokryć prawie 90% swojego zapotrzebowania na energię elektryczną z odnawialnych źródeł energii. W Polsce, kraju obecnie zależnym od kopalnych źródeł energii, możliwe jest przejście z energetyki konwencjonalnej na źródła odnawialne. Do 2050 r. Polska mogłaby zwiększyć udział źródeł energii odnawialnych w końcowym zużyciu energii brutto z obecnych 11% do prawie 90%. W 2030 roku słoneczna energia cieplna będzie najtańszym źródłem ciepła w zakresie temperatur do 90 stopni Celsjusza. Będzie o wiele tańsza niż konwencjonalne źródła energii i generowane ciepło.
Zalety:
- trwała, nieskomplikowana technologia,
- energia słoneczna jako niewyczerpalne źródło energii,
- wyeliminowanie konieczności stosowania innych źródeł ciepła do podgrzewania wody w okresach letnich,
- częściowe ograniczenie kosztów w okresach zimowych,
- zmniejszenie zużycia gruntów w odniesieniu do pomp ciepła,
- szybka amortyzacja kosztów inwestycji
Wady:
- dużo ciepła w lecie, mało w zimie,
- wymóg korzystnego położenia w nasłonecznionym miejscu, problem zacienienia,
- wysoka inwestycja początkowa
Obecna sytuacja
W Polsce od 2011 roku Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej wdrożył program dotacji na zakup systemów solarnych. Około 45% ze środków funduszu środowiskowego można było wykorzystać na spłatę pożyczek zaciągniętych na instalację kolektorów słonecznych. Dofinansowane były kolektory nie tylko te do przygotowania ciepłej wody i ogrzewania mieszkań, ale także te, które są instalowane na budynkach, w których do podgrzania wody wykorzystuje się miejskie sieci ciepłownicze.
Obecnie rząd uchwalił program „Czyste powietrze” mający za zadanie ograniczyć występowanie smogu oraz przyczynić się do termomodernizacji domów jednorodzinnych. Na ten cel zostanie przeznaczone ponad 100 mld złotych. Okres finansowania przewidziano na 10 lat.
