Ekologiczne systemy grzewcze Paradigma

Kolektory sloneczne

Pierwsza lista wydajności kolektorów dla temperatury 50°C

Jest rok 2016, nigdy dotąd nie opracowano listy kolektorów słonecznych, przejrzystej i zrozumiałej nawet dla laika. Ale wreszcie jest.

Od dawna byłem tym zadziwiony, że w większości baz danych kolektorów słonecznych zwrot “brak danych” dominuje szczególnie w rubryce dotyczącej wydajności. Od kiedy wyniki badań zawarte w certyfikatach SolarKeymark są publicznie dostępne, wystarczy dostęp do arkusza kalkulacyjnego, by zebrać dane i uporządkować je wg dowolnych kryteriów. Na moje pytania o ten “brak danych” otrzymywałem zawszę tę samą zaskakującą odpowiedź – “nie prezentuje się tych danych, ponieważ nikt o nie nie prosi“. Można mieć różne opinie co do przyczyn tego stanu. Najprostsza odpowiedź jaka się nasuwa to taka, że parametr wydajności nie odgrywał do tej pory znaczącej roli dla inwestorów. Teraz, kiedy fotowoltaika wkracza również w sferę grzewczą, konkurencja wymusza ożywienie w branży. Pojawiła się potrzeba wykazania, która technologia jest właściwsza dla konkretnego zastosowania, a do tego niezbędna jest wiedza o wydajności. Tak więc, o co chodzi z tą różnicą temperatur i średnią temperaturą kolektora, można tu przeczytać.

 

Zaczynajmy! Oto lista wydajności kolektorów dla średniej temperatury kolektora 50°C

 

Solarkollektoren-Vergleich-50-Grad

 

Podział na kolektory płaskie i próżniowo-rurowe jest przestarzały

Tworząc tę, ciągle jeszcze nie kompletną, listę różnych typów kolektorów dokonałem ciekawych odkryć. Pokazuje ona przede wszystkim, że tradycyjny podział na kolektory płaskie i próżniowo-rurowe jest przestarzały. Istnieją bardzo dobre kolektory płaskie, które mogą konkurować z kolektorami CPC i bardzo złe próżniowo-rurowe, które nawet z najgorszymi płaskimi nie są w stanie konkurować. Tu widać wyraźnie jak absurdalne mogą być kryteria dofinansowania jeśli preferowana jest jedna technologia. Decydującym czynnikiem jest wyłącznie roczny uzysk energii, który można odczytać z drugiej strony certyfikatu SolarKeymark. Wielkość rzeczywistej produkcji energii ustalona dla realistycznych temperatur pracy kolektora jest bardzo dobrym kryterium do analizy przydatności kolektorów.

 

Pokażemy porównanie kolektorów dla temperatur 50°C, 75°C i 100°C

W następnych tygodniach będziemy prezentować listy kolektorów dla różnych temperatur średnich oraz różnych kolektorów dla  instalacji wielkopowierzchniowych. Należy przy tym zaznaczyć, że: ze względu na trudność w dotarciu do wszystkich danych od producentów i niewygodny dostęp do danych SolarKeymark, listy te nie będą całkiem kompletne. Problemem jest głównie to, że wielu producentów nie ma jeszcze opracowanej drugiej strony Certyfikatu, która jest podstawą do tworzonej listy. Mówiliśmy już o problematyce i postępach we wdrażaniu etykiet z klasyfikacją energetyczną dla kolektorów. Ucieszymy się z możliwości uzupełnienia tej listy o kolejne kolektory, o czym można przeczytać na końcu tego artykułu.

 

Ogromne różnice w wydajności między kolektorami

Obrazy mówią więcej niż tysiąc słów, ale tabelki również są bardzo przydatne. Oto pierwsza lista kolektorów uporządkowana wg rocznego uzysku energii. Po raz kolejny widać wyraźnie jak wielkie różnice w wydajności są między kolektorami oraz, że rynek zbliża się do momentu koniecznego oczyszczenia. Niestety nie ma dość danych o cenach paneli, ale śmiem twierdzić, że różnice nie są liniowe.

 

 

Lista ACO (roczny uzysk kolektora) pokazuje uzyski wg ScenoCalc dla różnych kolektorów i temperatury średniej 50°C. Są one identyczne jak te z SolarKeymark ponieważ ScenoCalc jest narzędziem SolarKeymark dostępnym ekspertom on-line. Lista rozstrzyga też spory miedzy zwolennikami kolektorów płaskich i rurowych. W tym artykule można przeczytać o różnicach między  kolektorami próżniowymi.

 

Roczna wydajność, to nie wszystko, ale przynajmniej coś

To czego tu nie może zabraknąć, to wskazania, że roczny uzysk jeszcze nie czyni perfekcyjnego systemu solarnego. Pomaga w przejrzystości porównań, ale nie zawsze jest korzystnym argumentem. Uzysk kolektora mówi tylko tyle, ile energii maksymalnie możemy oczekiwać z jednego metra kwadratowego dla wskazanej średniej temperatury kolektora. Ni mniej ni więcej. Jeszcze ciekawiej jest przy wyższych temperaturach kolektora, ale o tym w następnym artykule.


Źródło: http://www.ecoquent-positions.com/die-besten-solarkollektor-liste/

Autor: Cornelia Daniel

Tłumaczenie: duel

Categories: Kolektory sloneczne

Porównanie kolektorów, czyli jak oddzielić ziarno od plew. Część 1

Przy wyższych temperaturach pracy uzyski kolektorów z izolacją próżniową są znacznie wyższe od uzysków kolektorów z konwencjonalną izolacją termiczną. W warunkach przeciętnego nasłonecznienia (np. 450 W/m² w Würzburg) przy różnicy temperatury kolektora i otoczenia około 25K lepsze kolektory płaskie byłyby lepsze od kolektorów próżniowo-rurowych ustawionych w cieniu. Przy różnicy temperatur od około 40K najprostsze kolektory próżniowo-rurowe zostawiają w tyle każdy kolektor płaski w bezpośrednim porównaniu mocy.

Od 2006 roku Paradigma buduje duże instalacje solarne (SGA) z wykorzystaniem kolektorów próżniowo-rurowych, które podobnie jak zwykły kocioł grzewczy pracują na wodzie i równie prosto i bezpośrednio podłączane są do instalacji grzewczej. Do chwili obecnej powstało wiele instalacji, między innymi w Esslingen-Berkheim niedaleko Stuttgartu w firmie FESTO AG o powierzchni 1330 m². W chwili uruchomienia była to największa na świecie instalacja kolektorów próżniowo-rurowych, która w zimie służy do ogrzewania, a w lecie zasila również największy na świecie agregat adsorbcyjny do chłodzenia 27.000 m³ powierzchni biurowej. Potwierdziło się, że do takich procesów technologicznych  nadają się tylko kolektory próżniowo-rurowe o wysokiej wydajności. Instalację SGA w FESTO Solarserver prezentuje jako „Instalację miesiąca„ w maju 2008.

Krótka historia rozwoju techniki solarnej

Przed końcem roku 1990 konwencjonalna technika solarna znalazła się w ślepej uliczce. Nauczono się, że zwykłe kolektory nie nadają się do wielu systemów grzewczych i procesów technologicznych. Potrzeba kolektorów o znacznie mniejszych stratach ciepła. Było też również jasne, że wyższe temperatury pracy i konwencjonalne środki ochrony przed zamarzaniem nie będą współdziałać, jeśli nie zapobiegnie się stanom stagnacji termicznej.

Od tego czasu rozwijano różne sposoby stabilizacji nośników ciepła. Magazynowanie ciepła w gigantycznych wodnych buforach i sezonowych magazynach ciepła otrzymywały wielkie dofinansowania, a technika wielofunkcyjnych magazynów prowadziła do różnorodności nie do opanowania, projekty zbiorników coraz częściej spotykało niepowodzenie. Również kolektory płaskie próbowano poprawiać w laboratoriach, jakkolwiek za sprawą walki konkurencyjnej na ceny, przeciętne kolektory współczesne potrafią być gorsze niż te stare. Wszystkie te drogi, dobrze wspierane naukowo i finansowo, znalazły swoje odbicie w aktualnym programie motywacyjnym (MAP).

Od roku 1997 Paradigma obrała zupełnie inną drogę i skierowała swoja uwagę na technikę próżniowo-rurową, znaną jako rura Dewara lub po prostu termos. Rury zostały nieco udoskonalone, wbudowane w kolektory własnej produkcji oraz wyposażone w precyzyjne, własnej konstrukcji lustro CPC. Z takim próżniowo-rurowym systemem osiągnięto minimalne straty ciepła, ale również maksymalny komfort montażu na budowie. Od 2003 roku Paradigma konsekwentnie stosuje w tzw AquaSystemie wyłącznie wodę jako medium do transportu ciepła i chroni instalację przed zamrożeniem pobierając niewielkie ilości niskotemperaturowego ciepła ze zbiornika lub sieci cieplnej. Ze względu na niskie straty własne kolektorów, to do ochrony wystarcza zaledwie 2 do 4% energii gromadzonej w ciągu całego roku. Przy czym jest ona z nawiązką kompensowana przez korzyści wynikające z właściwości fizycznych wody oraz egzegetycznych korzyści z wysokotemperaturowego zasilania. Ta koncepcja jest sprawdzona w działaniu kilkudziesięciu tysięcy instalacji. W porównaniu do tradycyjnych systemów solarnych AquaSystem oferuje wiele korzyści:

  • instalacja solarna pracuje jako drugi kocioł z dowolnie ustawianymi temperaturami
  • wymiennik ciepła i płyn niezamarzający są zbędne, oznacza to mniejsze koszty
  • nie istnieje żaden problem z przegrzewaniem się kolektorów. Temperatury zasilania do 130° C są całkiem możliwe. Instalacja może bez żadnych złych konsekwencji pozostawać w stanie stagnacji. Możliwe jest więc stosowanie mniejszych i sprawniejszych zbiorników.
  • Warstwowe ładowanie zbiornika i mniejsze wymagania co do pojemności zbiornika sprawiają, że ciepło jest dostępne bardzo szybko
  • ilość energii elektrycznej potrzebna do pracy pomp jest w przybliżeniu o połowę mniejsza niż w systemie konwencjonalnym
  • obszerna kontrola stanu systemu wykrywa i melduje o błędach oraz dba o optymalne warunki pracy
Pierwsze wyniki pracy instalacji w FESTO

Na początek ilustracja stanu z dnia 18 grudnia 2007. Chociaż przez cały dzień temperatura nie przekraczała -5°C, temperatura wymagana z łatwością osiągnęła poziom 70°C i energia 1,5 MWh zgromadziła się w zbiorniku. Jak na najkrótszy i zimny dzień to całkiem dobry wynik, szczególnie, że w zimie panują znaczne zacienienia, jak widać na wykresie.

festo10

24 lutego panowały lepsze warunki . Zbiornik został naładowany energią 4,3MWh z temperaturą ponad 80°C. To ponad 3,2 kWh/m2 powierzchni brutto. Jak na luty, to też wyśmienity wynik.

Ciekawe, czy płaskie kolektory, w przynajmniej jeden ładny sierpniowy dzień dały by taki wynik..

festo11

Charakterystyki kolektorów

Najpierw trzeba wyjaśnić często spotykany w mediach błąd dotyczący warunków badania uzysku kolektorów. Problem leży w częstym prezentowaniu charakterystyk kolektorów dla egzotycznych warunków pracy np. 800 W/m². To jest możliwe na stanowisku badawczym w Würzburgu przy ustawieniu kolektora dokładnie na południe i nachyleniu pod kątem 45° przez 11% czasu promieniowania słonecznego, a dokładniej przez około 159 godzin w roku. Dobrze dobrane pole kolektorów i tak wiele z tych godzin spędzi w stanie stagnacji. Natomiast więcej niż 13% promieniowania słonecznego pada z natężeniem mniejszym niż 200 W/m². Średnie natężenie promieniowania w Würzburg wynosi około 397 W/m². Okres promieniowania poniżej 100 W/m² w tym bilansie jest pominięty, ponieważ dla kolektorów płaskich jest całkowicie bezużyteczny, a dla próżniowo-rurowych maksymalnie 5% tylko mogłoby być ujęte w bilansie. Bez tej korekty średnia roczna byłaby jeszcze niżej.

wykres01wykres02

Dla pewności, że parametry kolektorów opierają się na tych samych warunkach pomiaru i tym samym są porównywalne, zastosowano warunki z SolarKeymark. Porównano poniższe kolektory:

Lp Kolektor η0 a1 [W/m²K] a2 [W/m²K] Apertura/brutto
1 CPC-VRK, przepływ pośredni, register stalowy 0,644 0,749 0,0050 0,9165
2 VRK Heatpipe 0,730 1,260 0,0041 0,7477
3 VRK, przepływ bezpośredni 0,775 1,740 0,0038 0,7477
4 Płaski wielkopowierzchniowy,
selektywny absorber
0,745 3,260 0,0185 0,9271
5 Podwójnie szklony płaski
selektywny absorber
0,793 2,920 0,1310 0,9183
6 Przeciętny płaski
selektywny absorber
0,722 4,170 0,0107 0,9283

Dane w SolarKeymark odniesione są do powierzchni apertury. Poniższy wykres sporządzono w oparciu o przeliczenie na powierzchnię brutto, ponieważ tylko ta jest dofinansowana, porównywalna i na jej podstawie ocenia się dostępną powierzchnię dachu.

kennlinie01

Charakterystyki opracowane dla natężenia promieniowania 450 W/m² ukazują, że w wymaganych warunkach, najpóźniej przy 40 K różnicy temperatury kolektora i otoczenia wszystkie trzy kolektory rurowe przewyższają kolektory płaskie. Kolektory próżniowo-rurowe CPC mają większą moc od przeciętnych kolektorów płaskich już przy różnicy temperatur 15K , a od bardzo dobrych przy 25K. Przy czym te płaskie kolektory są bardzo dobrymi reprezentantami swojego gatunku. Kolektor nr 5 jest niewątpliwie jednym z najlepszych i powinien reprezentować aktualne graniczne możliwości kolektorów płaskich.

Koniecznie należy też krytycznie spojrzeć na warunki badania kolektorów. Wg normy DIN EN 12975 wszystkie badanie przeprowadzane są z wodą, jako nośnikiem ciepła., a uzyskane wyniki bez żadnej korekty publikowane są mimo, że w rzeczywistości niemal wszyscy producenci stosują w obiegu solarnym medium, które np. przy 40°C ma mniejszą pojemność cieplną o 12% , 3,8 razy większą lepkość, 38% mniejszą przewodność cieplną i jedną czwartą liczby Reynoldsa (przez co kolektory przeważnie muszą pracować w niekorzystnych warunkach z laminarnym przepływem ), mniejszym o 25% współczynnikiem sprawności przekazywania ciepła i 42% (przy turbulentnym) do 385% (przy laminarnym) większym spadku ciśnienia niż w przypadku wody. Dla niższych temperatur te różnice będą jeszcze wyraźniejsze na korzyść wody. Dopóki producenci nie będą stosować wody w obiegach solarnych, dopóty będą musieli godzić się z gorszą pozycją z technicznego punktu widzenia.

Może jednak warto po raz kolejny, odpowiedzieć sobie na pytanie, co warte są wyniki pomiarów bez poprawki na parametry nośnika ciepła. Wtedy nawet Fundacja Warentest nie zechce dłużej pojednawczo pisać: „…doszliśmy do przekonania, że różnice są marginalne …”. Każdy może sam całkiem szybko wyobrazić sobie, jak „marginalne” faktycznie są te różnice. Kiedy weźmiemy dowolny wymiennik płytowy z odpowiednim dla niego programem do projektowania przygotowanym przez producenta (np. SWEP, Alfa Lavall, Gea WTT i inni) i rzetelnie przeliczymy dla przypadku wymiany woda-woda i woda-płyn niezamarzający, to okazuje się jednoznacznie, że potrzeba 3 razy więcej płyt, aby uzyskać te same parametry wymiany przechodząc od przepływu turbulentnego do laminarnego. Dokładnie te same zależności obowiązują w kolektorach. W kolektorach z płynem niezamarzającym najczęściej przepływ jest laminarny, a w kolektorach z woda najczęściej turbulentny. Niemal wszystkie programy do symulacji pracy instalacji solarnej ignorują te różnice całkowicie. Prawdopodobnie w tym należy upatrywać przyczyny prawie regularnych odchyleń do obiecywanych rocznych uzysków w przypadku instalacji z płynami niezamarzającymi, które można prześledzić w literaturze o wielkich systemach solarnych.

Wynik obliczeń całkiem bez wymiennika, jak to jest w AquaSystemie, nigdy nie będzie zawyżony.

Faktycznie w najbardziej znanych programach symulacyjnych nie można całkowicie odłączyć wymiennika ciepła.

Dynamiczne roczne porównanie

W tej części będzie wykazane, że przyszłość solarnego wspomagania procesów technologicznych leży w technice próżniowo-rurowej. W tym celu przebadano zachowanie trzech kolektorów rurowych i trzech płaskich w zastosowaniu podobnym jak w projekcie FESTO. Przyjęto dwa obiegi grzewcze, z tego jeden dla ciepła technologicznego z wymagana temperaturą 90°C, oraz ogrzewanie z temperaturą wymagana w zakresie 45°C – 70°C w okresie grzewczym.

schemat01Przyjęto pole o powierzchni 250 m2 brutto skierowaną na południe z nachyleniem 40°. Bufor ma tylko 4,5m³ i straty własne 8W/K. Pole kolektorów składa się z 12 ciągów po 20,8 m² w serii. Każdy ciąg rozchodzi się na lewo lub prawo od głównych przewodów. Główny rurociąg o średnicy DN50 i długości 20 m leży na zewnątrz, a pozostałe 50 m wewnątrz budynku.

Pole zostało przyjęte jednakowe dla wszystkich kolektorów, chociaż w przypadku niektórych wiązało się to z komplikacjami, np. niektóre nie posiadają rury powrotnej, a heat-pipy nie mogą być łączone w pola o powierzchni większej niż 6 m². Ciśnienie robocze i wysokość statyczna pozwalała na załadunek bufora do 103°C. Dla zapewnienia porównywalności wyposażono wszystkie kolektory w zestaw przyłączeniowy firmy Paradigma ze zintegrowanym czujnikiem temperatury. Wszystkie kolektory próżniowo-rurowe napełniono wodą, a do sterowania użyto regulacji SystaSolarAqua. Kolektory płaskie napełniono mieszanka glikol-woda i sterowano regulacją SystaSolar (z regulacją obrotów). W obiegu kolektorów płaskich zamontowano wymiennik płytowy i założono różnicę temperatury ΔT=5K. Wielkość przepływu jednostkowego ustalono na 0,35 l/m² powierzchni apertury. Chociaż większość systemów ma wyraźnie większe opory przepływu i wymaga mocniejszych pomp, dla uproszczenia porównań nie badano zużycia energii elektrycznej, ale tylko czas pracy pomp.

Obieg grzewczy 1. Temperatura zasilania minimum 90°C to znaczy bufor będzie rozładowywany dopiero kiedy temperatura na czujniku umieszczonym najwyżej osiągnie 90°C. Temperatura powrotu wynosi 70°C. Zasilanie przebiega od poniedziałku do piątku w godzinach 8:00 do 17:00 z przepływem 10.000 kg na godzinę. Roczne zapotrzebowanie na energię wynosi 145 MWh.

Obieg grzewczy 2. W przypadku ogrzewania pomieszczeń, ze względu na wymagane temperatury 70°C/50°C przyjęto układ podnoszenia temperatury powrotu. Oznacza to że bufor będzie rozładowywany jak tylko na najwyższym czujniku temperatury pojawi się temperatura co najmniej o 5K  wyższa od temperatury powrotnej z instalacji. Nie ma żadnego dodatkowego ogrzewania bufora, roczne zapotrzebowanie na energię 165 MWh. W przypadku AquaSystemu pompa włącza się na krótko kiedy na dole zbiornika temperatura spadnie poniżej 10°C i wyłącza kiedy przekroczy 15°C. Dane pogodowe przyjęto dla Würzburg z promieniowaniem na poziomie kolektorów 1214 kWh rocznie. Od dawna sprawdzony model przedstawiono w programie COLSIM. Obliczenia przeprowadzono dla odstępów 5 sekundowych.

Parametry Próżniowo-rurowe VRK Płaskie FK
Lp Nazwa CPC-VRK, pośredni przepływ
stalowy register
VRK Heatpipe VRK bezpośredni przepływ Wielko-
powierzchniowy płaski
Podwójnie szklony
selektywny absorber
Przeciętny płaski
selektywny absorber
1 Uzysk energii 104,6 MWh
100%
85% 81% 53% 55% 37%
4 Energia zmagazynowana w buforze 98,9 MWh
100%
84% 81% 39% 52% 33%
7 Pobór z bufora
90/70
58,3 MWh
100%
78% 75% 28% 45% 22%
8 Pobór z bufora łącznie 89,7 MWh
100%
80% 76% 40% 46% 34%
9 Dni stagnacji temperaturowej 39
100%
92% 87% 36% 49% 28%
10 Czas pracy pompy 768 h
100%
184% 178% 209% 266% 248%

Okazuje się, że w takim zastosowaniu kolektory płaskie nie powinny być używane, ponieważ nawet najlepsze z nich mimo niskotemperaturowego zastosowania w zimie nie osiągnęły nawet 50% uzysku kolektorów próżniowo-rurowych. Przeciętnie kolektory płaskie dochodziły do jednej trzeciej uzysku referencyjnego mimo 2,5 raza dłuższej pracy pomp.

Większy zbiornik, czy więcej kolektorów – co jest efektywniejsze?

wykres03Do magazynowania ciepła słonecznego w FESTO służy, obok bardzo małego bufora o pojemności 17 m³ (co odpowiada 10 litrom na m²), przede wszystkim sieć lokalna. Dla instalacji referencyjnej nr 1 rozważano pojemności bufora od 4,5 m³ do 30 m³ to znaczy od 18 l/m² do 120 l/m².

Wyniki tej symulacji byłyby zbliżone także do warunków w FESTO, kiedy powiększono by bufor z 17 m³ do 34 m³, 57 m³ lub 114 m³. Dla procesu technologicznego powiększanie zbiornika niewiele by dało. Ponieważ bufor z powodu wysokiej temperatury powrotu (tu 70° C) w lecie nie jest wystarczająco opróżniany, potrzeba by absurdalnie wielkiego zbiornika, by dni bez obciążenia (w tym przypadku weekendy) przetrwać. O wiele ważniejsza jest zdolność szybkiego pokrycia zapotrzebowania, kiedy się ono pojawia.

Te wyniki nie są całkiem nowe. Już na 14 Sympozjum w Staffelstein Instytut ITW Stuttgart przedstawił wyniki symulacji dla różnych różnych wielkości buforów i powierzchni kolektorów, z których wynikało, ze także dla klasycznego przygotowania ciepłej wody i wspomagania ogrzewania kolektory próżniowo-rurowe zarówno ze znacznie mniejszym zbiornikiem jak i ze znacznie mniejszą powierzchnią potrafią osiągnąć te sam stopień pokrycia energią solarną fsav, co kolektory płaskie. Symulacja opierała się o następujące założenia: EFH wg EnEV w Würzburg z powierzchnią mieszkalną 128 m², ukierunkowanie na południe, nachylenie 45°, zapotrzebowanie na energię grzewczą 71 kWh/m²*a, regulacja pogodowa, temperatury obiegu grzewczego 50°C/30°C, dzienne zużycie ciepłej wody przy 45°C, sprawność kotła 85%, roczne zapotrzebowanie na energię 14900 kWh. Parametr fsav określa ile energii konwencjonalnej może być zaoszczędzonej dzięki instalacji solarnej.

Typ Pojemność bufora [m3] Powierzchnia kolektorów [m2] Pojemność jednostkowa [l/m2] fsav [%] Cena ciepła 2004 [EUR/kWh]
FK 1 100 10 50 0,69
VRK 1 35 29 50 0,38
FK 10 35 286 50 1,27
VRK 10 22 455 50 1,33
FK 30 28 1071 50 1,12
VRK 30 18 1667 50 1,13
FK 100 100 1000 93 1,32
VRK 30 100 300 94 1,05

We współpracy z buforem 1m3 pole kolektorów próżniowo-rurowych o powierzchni 35 m2 działa podobnie jak 100 m2 kolektorów płaskich. W przypadku bufora 30 m3, pole próżniowo-rurowe o powierzchni 100m2 działa lepiej niż pole kolektorów płaskich o tej samej powierzchni ale z buforem 100m3.

Końcowe uwagi do Programu dofinansowania MAP

Ponieważ powyższy przykład dla ciepła technologicznego kwalifikuje się jako wspomaganie ogrzewania, to bufor powinien mieć pojemność co najmniej 100 litrów/m2 kolektora lub co najmniej 25 m3 pojemności, by cała instalacja mogła być zaliczona do „innowacyjnych” i wg ostatniej wersji Programu otrzymać jakąś dotację. Uzysk kolektorów wzrósłby o około 15%, koszty instalacji wzrosłyby szacunkowo o 1/3, pomijając, że dla takiej przewymiarowanego bufora w ogóle nie ma miejsca. To jest dobry i typowy przykład, jak prawodawca w dobrej wierze może „przeregulować” i energooszczędne oraz gospodarczo sensowne rozwiązania eliminować.

Jeszcze trudniejsze do zrozumienia jest dofinansowanie kolektorów na podstawie ich powierzchni brutto. Jak pokazują charakterystyki z symulacji, dla ciepła technologicznego w FESTO potrzeba by dwukrotnie większej powierzchni słabszych kolektorów rurowych niż próżniowo-rurowych CPC, a kolektorów płaskich wielokrotnie więcej. Wg zasad programu dotacji MAP większe zapotrzebowanie na powierzchnię brutto z racji mniejszej wydajności będzie hojnie obdarowane państwową dotacją. Krótko mówiąc: im gorszy kolektor, tym większe otrzyma dofinansowanie na swoją moc. To jest krótkowzroczna i szkodliwa dla innowacyjności polityka, szczególnie że pomija kryterium efektywności, które wg zaleceń EU jest niezbędne przy dofinansowaniach.

Nie sposób nie zauważyć, że z powodu tych zasad rynek opanowywany jest przez najtańsze kolektory nawet w cenach niższych od wielkości dofinansowania. Należy to powstrzymać nie tylko z powodu marnotrawstwa pieniędzy podatników, ale i bezmyślnego marnowania potencjału solarnego. Tak jak dzisiaj prowadzi się dyskusje np. o niezbędnej powierzchni do produkcji biopaliw, tak w przyszłości będziemy musieli targować się o każdy metr kwadratowy powierzchni dachów.

Źródło: Artykuł w Heizungs Journal nr 6/2008

Autorzy

abrechtStefan Abrecht – inżynier budowy maszyn, od ponad 20 lat projektował wszystkie płaskie i próżniowo-rurowe kolektory w Paradigmie ma niekwestionowany wpływ niemal na wszystkie kolektory RitterSolar.

 

kettnerChristine Kettner – jako fizyk zajmuje się kwantową teorią pola, a w szczególności matematyczną symulacją złożonych systemów. Od 8 lat wykorzystuje swoją specjalistyczna wiedzę w Paradigmie do rozwoju i optymalizacji systemów solarnych i grzewczych.

 

meissnerRolf Meissner – fizyk, od ponad 20 lat zajmujący się magazynowaniem energii cieplnej. Od 1990 roku w Paradigmie współtwórca komponentów systemu solarnego takich jak regulacja, zbiorniki. W roku 2006 ugruntował obszar „Wielkich Solarnych Systemów Grzewczych i Ciepła Technologicznego”

Tłumaczenie: duel

Categories: Badania i Rozwój, Kolektory sloneczne

Pierwszy ranking kolektorów dla temperatury 75ºC

Jak obiecałem w poprzednim artykule, w którym stworzyliśmy listę najlepszych paneli słonecznych dla temperatury kolektora 50°C,  przedstawiam kolejną listę kolektorów wg uzysku energii przy wysokich temperaturach.

Ta lista również nie jest kompletna. Ponieważ niestety nie istnieją żadne oficjalne listy,  przypomnę tu jeszcze raz: Ci, którzy chcieliby, aby ich kolektory pojawiły się na liście, po prostu niech przyślą dane o wydajności swoich kolektorów wg Solar Keymark Strona 2. To kolejny krok w celu wprowadzenia większej przejrzystości w branży solarnej. W komentarzach do poprzedniego artykułu dyskutowano ponownie czy jest sens publikowania porównań kolektorów, skoro kluczowe znaczenie ma cały system. Tu jest dobry artykuł, który wyjaśnia, dlaczego musimy zacząć od dobrego rozpoznania elementów systemu. Ze swojej strony przede wszystkim dążę do tego, by propagować wiedzę o ilości energii słonecznej, którą można pozyskać z dachu.

Proste reguły w energetyce słonecznej z pomocą listy kolektorów
Chciałbym sprawić, by właściciel domu mógł sam dojść, jak najlepiej wykorzystać swój dach. To, że 600 kWh/m² rocznie z instalacji solarnej jest możliwe, dla wielu z pewnością nie jest jeszcze znane, a to, że także przy niskich temperaturach zewnętrznych można pozyskać jeszcze dużo energii, niestety wie jeszcze mniej. W tym kontekście polecam uwadze również te artykuły:
Dlaczego średnia temperatura kolektora  75°C  jest tak ważna?
Dla mnie ważne jest przede wszystkim jak działa instalacja solarna wtedy, kiedy temperatura otoczenia wynosi np. 10°C lub nawet niżej zera, a nie wtedy, gdy w cieniu jest 30°C. W takie dni to jest oczywiste, że instalacja produkuje więcej energii niż możemy spożytkować. Przy niskich temperaturach otoczenia bardziej przydatna jest taka konstrukcja kolektora, która pozwala na dostarczanie wciąż wysokich temperatur, mimo dużej różnicy między temperaturą otoczenia, a temperaturą kolektora. Wtedy główne źródło ogrzewania może się nawet nie włączać.
Magazynowanie energii wymaga wysokich temperatur
Łatwo zapomina się, że nawet w lecie i porach przejściowych zdarza się kilka dni z rzędu, kiedy jest mało słońca. Przy tym grzewcza instalacja solarna w porównaniu do fotowoltaiki jest w uprzywilejowanej sytuacji ponieważ już ma zamontowany magazyn energii. To jest zbiornik ciepłej wody! Tylko, że z każdym dniem zbiornik traci nieco energii i temperatura spada. By więc nawet w gorsze dni korzystać z wody o temperaturze 40°C-50°C należy naładować go do znacznie wyższych temperatur, tak by temperatura w zbiorniku zawsze była wyższa od minimalnej wymaganej.
 
Sieci cieplne i procesy technologiczne wymagają wysokich temperatur
Najważniejszym zastosowaniem kolektorów, w którym wymagane są wysokie temperatury, to oczywiście rozległe sieci cieplne. Warunki badania kolektorów dla temperatur 25ºC, 50ºC, 75ºC w certyfikacie SolarKeymark opracowano głównie dla oceny przydatności w różnych zastosowaniach. W niemieckich sieciach cieplnych spotyka się wymaganie zasilania temperaturą 75ºC w lecie i 85ºC w zimie. W takim przypadku szanse mają tylko te kolektory, które są w stanie dostarczać takie temperatury. Nie można nie wspomnieć też o cieple procesowym. Jednak przy dzisiejszych cenach energii dla wielkich przedsiębiorstw pochodzącej z paliw kopalnych i praktycznie dotowanej, trudno jest konkurować nawet najlepszym kolektorom.
 
Poniżej lista kolektorów wg wydajności rocznej na metr kwadratowy powierzchni brutto.
 
Kollektorerträge-75°-676x265
 
 Oddziel plewy od ziarna

Jeżeli nawet widząc tę listę ktoś dalej upierałby się, że wszystkie kolektory dostarczają prawie tyle samo energii, to pozostaje chyba tylko skierowanie do okulisty 🙂  Dla wybranej temperatury różnice są naprawdę ogromne. Nawet ja jestem zdumiony. Największe zaskoczenie to różnica między kolektorami płaskimi, a różnica między najlepszym i najgorszym kolektorem próżniowo-rurowym. Jasne jest przy tym, że dla wysokich temperatur kolektory CPC są najlepszym wyborem.

Gdzie i jak odczytuje się uzysk kolektora?


Źródło: Artykuł http://www.ecoquent-positions.com/die-besten-kollektoren-fuer-hohe-temperaturunterschiede-75/

Autor: Cornelia Daniel

Tłumaczenie: duel

 

Categories: Kolektory sloneczne

Ogrzewanie elektryczne – czy to się opłaca?

Ogrzewanie energią elektryczną  jest dziś tematem wielu gorących dyskusji. Udział energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych stale znacząco rośnie, ale co roku malejące korzyści finansowe dla nowych instalacji i system taryfowy sprawiają, że dla odbiorców indywidualnych ceny energii elektrycznej stale rosną. Dlatego właściciele systemów PV szukają sposobów na zwiększenie ich własnego zużycia energii elektrycznej nie tylko w gospodarstwie domowym, ale również coraz częściej do ogrzewania.

Jakie są techniczne możliwości ogrzewania elektrycznego?

Chyba nikomu już do głowy nie przyjdzie używać nagrzewnic wentylatorowych lub grzejników olejowych – wiadomo, że to się nie opłaca. Stare dobre żarówki też prawie zanikły. Praktycznie możliwe są dwa rozwiązania: grzałka w zbiorniku wody lub pompa ciepła.

Ogrzewanie grzałką elektryczną

Element grzejny może dostarczać ciepło do systemu akumulacji w celu ogrzewania pomieszczeń i / lub podgrzewania ciepłej wodywspierając główne źródło energii lub chwilowo nawet zastępując je w lecie w funkcji przygotowania ciepłej wody. Często grzałka działa również jako dodatkowe lub awaryjne” źródło ciepła w systemach grzewczych z pompą ciepła.

sonnenenergie-02-quaschning-heizstab-heizen-mit-strom-photovoltaik

Ogrzewanie pompą ciepła

Pompy ciepła wykorzystują ciepło z powietrza, wody lub gleby (geotermiczna)  i do tego są jeszcze dotowane. W zależności od współczynnika sezonowej wydajności (SPF) za jedną kilowatogodzinę energii elektrycznej pobranej dostarcza do trzech, czterech razy tyle ciepła.

Tylko nie w zimie

Jednak ciepło jest potrzebne szczególnie, gdy zasilania PV jest niewiele lub brak. W rezultacie moc musi być kupiona drogo z sieci, a dostępna moc jest uzależniona od spadającej temperatury. Już obserwowane są obciążenia szczytowe wywołane przez pompy ciepła w zimie. Tak nigdy nie wyzwolimy się z uzależnienia od elektrowni gazowych i węglowych. Tylko tam, gdzie potrzeba mało energii do ogrzewania – tak jak w domu pasywnym z 10002000 kWh rocznego zapotrzebowania ciepła – to prawie nie ma znaczenia, jak ciepło będzie dostarczone. W przeciwieństwie do ciepłej wody użytkowej, która jest zużywana również w okresie letnim, kiedy PV produkuje dużo energii elektrycznej.

Kiedy więc ogrzewanie elektryczne opłaca się?

Energia elektryczna z PV  opłaca się szczególnie:

  • do przygotowania ciepłej wody w lecie (można wyłączyć kocioł)
  • w jedno- i dwurodzinnych domach o wysokim standardzie energetycznym, na przykład, dom pasywny
  • przy niskich dotacjach
  • dopóki nie ma podatku od energii słonecznej
Termika solarna ma wyższą wydajność

Tak więc, ogrzewanie elektryczne jest niezbyt opłacalne. Wysoki udział, rzędu 60-70% energii słonecznej w bilansie ciepła nie jest możliwy. Dla domów wielorodzinnych, budynków mieszkalnych, a także w zakresie ciepła procesowego lepiej korzystać z termiki solarnej – to dziedzina szczególnie wyróżniająca się wydajnością energetyczną spośród wszystkich form pozyskiwania energii słonecznej, jak widać na poniższym wykresie.

sonnenenergie-03-energievergleich-photovoltaik-solarthermie

Ciepło można również efektywnie magazynować (woda jako nośnik ciepła) – co przy wysokowydajnych kolektorach próżniowo-rurowych nie jest nawet niezbędne, a na pewno nie w buforach sezonowych. Szczytowe źródło ciepła na zimę może być znacznie mniejsze, na przykład jako kocioł na pellet lub drewno. Jeżeli pozostałe zapotrzebowanie na ciepło jest niskie, to oczywiście nie ma niczego złego w zastosowaniu sprawnej pompy ciepła.

Z pomocą naszego kalkulatora kosztów ogrzewania można nawet wyliczyć, które ogrzewanie jest najkorzystniejsze w konkretnym przypadku. Zdajemy sobie sprawę, że to nie odpowiada aktualnie często spotykanym opiniom, tym ważniejsze więc wydaje się dokładne przedyskutowanie, bo trzeba wziąć pod uwagę wiele zalet i wad.


Fotografia tytułowa: BSW Solar

Źródło: http://www.ecoquent-positions.com/heizen-mit-strom-lohnt-sich-das/

Autor: Sabine E. Rädisch

Tłumaczenie: duel

Categories: Kolektory sloneczne, Niezależność energetyczna, Ogrzewanie słoneczne