Kolektory słoneczne czy fotowoltaika – które rozwiązanie wybrać?

W dobie szybko rosnących cen energii oraz rosnącej świadomości ekologicznej coraz więcej właścicieli domów jednorodzinnych, ale też firm i gospodarstw agroturystycznych – rozważa inwestycję w odnawialne źródła energii. Najczęściej wybór sprowadza się do dwóch głównych technologii: kolektorów słonecznych oraz instalacji fotowoltaicznych. Choć oba rozwiązania bazują na energii słonecznej, ich zasada działania, zakres zastosowania oraz potencjalna opłacalność mogą się znacząco różnić. Aby więc podjąć w pełni świadomą decyzję, warto dobrze rozumieć, czym każde z tych rozwiązań się charakteryzuje i do jakich celów sprawdza się najlepiej.

Kolektory słoneczne a fotowoltaika – czym się różnią?

Na pierwszy rzut oka obie instalacje – zarówno kolektory, jak i panele fotowoltaiczne – mogą wyglądać podobnie. Umieszczone są zazwyczaj na dachu i mają za zadanie „łapać słońce”. Jednak różnice zaczynają się już na poziomie podstawowej funkcji.

Panele fotowoltaiczne

1. Przeznaczenie: Służą od zamiany promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Uzyskany w ten sposób prąd nadaje się do wszechstronnego zastosowania, np. zasilania urządzeń elektronicznych i elektrycznych lub oświetlenia budynku.
2. Działanie: Ogniwa wykorzystują efekt fotowoltaiczny, polegający na powstawaniu siły elektromotorycznej pod wpływem promieniowania słonecznego. Inaczej mówiąc, ogniwa znajdujące się panelach, zgrupowane razem dla większej efektywności, pozyskują światło słoneczne i zmieniają je na prąd stały. Następnie trafia on do specjalnego inwertera, zwanego też falownikiem, w którym zostaje przetworzony w nadający się do użytku prąd zmienny.
3. Koszty: Panele fotowoltaiczne są zdecydowanie droższe od kolektorów, a ich eksploatacja wiąże się z corocznymi kosztami konserwacji. Jednak dobrze zaplanowana instalacja pozwoli pozyskać ilość prądu wystarczającą na całkowite pokrycie zapotrzebowania, niezależnie od pory roku. Efektywność paneli jesienią i zimą spada tylko o kilka procent, ponieważ do ich zasilania wystarcza rozproszone światło. Energia pozyskiwana za dnia trafia do rezerwy, którą da się używać nocą i w pochmurniejsze dni. Co więcej, zgodnie z ustawą z dnia 20 lutego 2015 roku o odnawialnych źródłach energii, nadwyżkę prądu można odsprzedać.

Kolektory słoneczne

1. Przeznaczenie: W przeciwieństwie do ogniw fotowoltaicznych, światło słoneczne zostaje przetworzone na energię grzewczą. Służy ona do podgrzewania wody, np. w centralnym ogrzewaniu lub basenach. Jest to bardziej ekonomiczne rozwiązanie niż podgrzewanie za pomocą energii elektrycznej.
2. Działanie: W kolektorach wykorzystuje się tzw. absorbery, które przechwytują promieniowanie słoneczne i nagrzewają się pod jego wpływem. Ciepło trafia na nośnik, który przemieszcza się specjalnym systemem rur do zbiornika akumulującego, gdzie podgrzewa wodę, a następnie wraca do kolektora. Nośnikiem może być ciecz lub gaz. W zależności od rodzaju stosowanej substancji kolektory dzielą się na płaskie, płaskie próżniowe oraz próżniowo-rurowe. Trzeba też dodać, że instalacje muszą znajdować się jak najbliżej zbiornika. Im dłuższe przewody, tym większa strata energii.
3. Koszty: Kolektory są tańsze, ale też trochę mniej wydajne. Podczas zimniejszych pór roku, gdy zapotrzebowanie na ciepło jest największe, ich efektywność znacząco spada. Jeśli podczas cieplejszych miesięcy nie uda się zgromadzić wystarczającej rezerwy, wówczas konieczne okaże się korzystanie z dodatkowego źródła ciepła.

Największa różnica sprowadza się więc do formy pozyskiwanej energii i jej przeznaczenia. Fotowoltaika dostarcza prąd — uniwersalny, nadający się do zasilania dowolnych odbiorników elektrycznych. Kolektory słoneczne dostarczają ciepło — dobre do konkretnych zastosowań, głównie w gospodarstwie domowym.

Od czego zależy wybór odpowiedniej technologii?

Podejmując decyzję o inwestycji w odnawialne źródła energii, warto kierować się nie tylko ogólną opłacalnością systemu, lecz przede wszystkim realnymi potrzebami energetycznymi naszego gospodarstwa. Jeżeli głównym celem jest zmniejszenie rachunków za prąd, a w domu działa wiele urządzeń elektrycznych, fotowoltaika będzie rozsądnym rozwiązaniem. Sprawdzi się także wtedy, gdy planujemy zakup pompy ciepła – ponieważ to właśnie prąd zużywany przez to urządzenie stanowi istotną część bilansu energetycznego.

Z kolei kolektory słoneczne mogą okazać się atrakcyjne dla osób, które dysponują sezonowym domem letniskowym lub po prostu chcą obniżyć koszty podgrzewania wody użytkowej, niekoniecznie inwestując w rozbudowaną instalację elektryczną. Dobrze spełnią swoją funkcję np. w gospodarstwach z niewielkim zużyciem prądu, ale dużym zapotrzebowaniem na ciepłą wodę w okresie letnim.

Kolejnym aspektem do rozważenia jest infrastruktura budynku oraz dostępność powierzchni montażowej. Zarówno fotowoltaika, jak i kolektory potrzebują odpowiednio nasłonecznionej przestrzeni – najczęściej dachu skierowanego na południe lub południowy zachód. Jeśli miejsce jest ograniczone – lepiej postawić na system bardziej uniwersalny, jakim jest PV.

Jak wygląda efektywność w praktyce?

Wydajność obu systemów zależy m.in. od warunków pogodowych, pory roku, kąta nachylenia paneli czy regularności serwisowania. W polskich warunkach klimatycznych panele fotowoltaiczne, mimo mniejszego nasłonecznienia w miesiącach zimowych, są w stanie ekonomicznie pracować przez większą część roku. Równowaga między wydajnością a zapotrzebowaniem jest możliwa zwłaszcza wtedy, gdy instalacja została dobrze zaprojektowana.

Kolektory słoneczne osiągają największą sprawność latem. W upalne dni potrafią niemal całkowicie pokryć zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową. Jednak zimą ich efektywność znacząco spada – właśnie wtedy, gdy potrzeby cieplne gospodarstwa są największe. To ograniczenie staje się wyraźniejsze przy próbie wykorzystania ich jako źródła wspomagającego centralne ogrzewanie. Dlatego kolektory warto traktować jako uzupełnienie, a nie podstawowe źródło ciepła dla całego domu.

Czy fotowoltaika lepiej współpracuje z pompą ciepła?

Odpowiedź na to pytanie jest jednoznaczna. Tak, instalacje fotowoltaiczne doskonale komponują się z pompami ciepła – w przeciwieństwie do kolektorów, które pracują w zupełnie innym obiegu energetycznym.

Pompy ciepła – niezależnie, czy typu powietrze-woda, gruntowe, czy hybrydowe – do swojego funkcjonowania potrzebują energii elektrycznej. Panele PV dostarczają ją wprost, przez co można obniżyć koszty eksploatacyjne urządzenia grzewczego nawet o 70%. Co więcej, nadwyżki energii latem mogą być przekierowywane do innych zastosowań – np. do zasilania klimatyzatorów, ładowania samochodu elektrycznego czy akumulatora domowego.

Z kolei kolektory — mimo że również mogą wspomagać przygotowanie CWU przy pomocy zasobników z wężownicą — nie są w stanie wpływać na zużycie energii elektrycznej przez pompę. W efekcie ich współpraca jest ograniczona i ma charakter raczej uzupełniający.

Czy warto połączyć obie technologie? Systemy hybrydowe

Dla osób myślących długofalowo i planujących maksymalizację korzyści z energii odnawialnej, rozwiązaniem przyszłości mogą być systemy hybrydowe. Ich największą zaletą jest możliwość jednoczesnego wykorzystywania energii słonecznej zarówno do celów elektrycznych, jak i cieplnych. Dzięki połączeniu działania paneli PV oraz kolektorów słonecznych właściciel domu może uzyskać znacznie wyższą samowystarczalność energetyczną.

Tego typu rozwiązanie wymaga jednak odpowiednio dużej przestrzeni montażowej i zazwyczaj wyższego nakładu inwestycyjnego. Z drugiej strony – korzyści rozciągają się na wiele lat, a rachunki za energię mogą zostać zredukowane nawet o 90%. Hybrydowe systemy mają też tę zaletę, że pozwalają lepiej rozłożyć produkcję energii w czasie – np. fotowoltaika może być bardziej obciążona zimą, a kolektory efektywnie działać latem.

Kolektory słoneczne fotowoltaiczne – czy to możliwe w jednym urządzeniu?

Ciekawym rozwinięciem koncepcji połączenia obu technologii w jednej obudowie są panele PVT, czyli rozwiązania łączące funkcje klasycznego panelu fotowoltaicznego oraz kolektora cieplnego. Takie moduły pozwalają nie tylko produkować elektryczność, ale dodatkowo wykorzystywać ciepło odpadowe do podgrzewania wody.

Technologia ta nie jest tak powszechnie stosowana, jak klasyczna fotowoltaika, głównie ze względu na wyższe koszty i ograniczoną dostępność. Jej potencjał jest jednak ogromny, zwłaszcza w kontekście małych instalacji miejskich, gdzie każda powierzchnia montażowa jest na wagę złota. 

Co wybrać – kolektory słoneczne czy panele fotowoltaiczne?

Ostateczny wybór technologii zależy przede wszystkim od Twoich potrzeb. Jeśli zależy Ci przede wszystkim na produkcji energii elektrycznej i chcesz uniezależnić się od wysokich cen prądu, postaw na fotowoltaikę. To rozwiązanie przynosi większą elastyczność i daje szersze możliwości rozbudowy, np. o pompę ciepła, magazyn energii czy elektromobilność.

W sytuacji, gdy chcesz jedynie ograniczyć rachunki za ciepłą wodę użytkową lub prowadzisz dom letniskowy – kolektory słoneczne będą tańszym i prostszym w utrzymaniu wyborem.

Jeśli masz wystarczającą powierzchnię dachową i jesteś gotów zainwestować więcej – połączenie obu rozwiązań może być najbardziej opłacalne i dać największe oszczędności w dłuższej perspektywie. Potrzebujesz pomocy w dobraniu najlepszego rozwiązania? Skontaktuj się z ekspertami DOKO – pomożemy Ci skonfigurować system OZE na miarę Twoich potrzeb.