Energia odnawialna

Po długich poszukiwaniach, przeglądnięciu przynajmniej kilkudziesięciu stron dotyczących budowy amatorskich kolektorów słonecznych – doszedłem chyba do optymalnego rozwiązania (pod względem jakość/cena) mojej przyszłej instalacji, która pozwoli mi zaoszczędzić niezły grosz…

Według Wikipedii do Ziemii dociera 1367 W/m² energii słonecznej. Część z niej pochłaniana jest przez atmosferę. W efekcie do powierzchni – do naszych kolektorów – dociera około 1000 W/m². Wartość ta jest zmienna i zależy od szerokości geograficznej – im bliżej równika, tym więcej (promieniowanie słoneczne „przechodzi” tam przez atmosferę pod kątem prostym, najkrótszą drogą), oraz warunków pogodowych, czy też czystości atmosfery w danym miejscu.

Naszym zadaniem – konstruktora kolektorów – jest odzyskać jak najwięcej tej energii dla siebie – uzyskać jak największą sprawność. W konstrukcji samego kolektora najważniejsze są trzy punkty:

Powłoka absorbera

Powłoka absorbera jest przy budowie kolektora słonecznego jednym z najważniejszych elementów. Zadaniem powłoki kolektora jest pochłonięcie jak największej ilości docierającej do niego energii. Powłoki charakteryzuje się dwoma współczynnikami – absorpcji oraz emisji. Pierwszy z nich określa jak dużo docierającej energii jest pochłaniane przez powłokę (im ten współczynnik jest bliższy 1 tym lepiej), drugi określa ile pochłoniętej energii jest z powrotem wypromieniowanej. W tym przypadku – im ten współczynnik jest bliższy 0 tym lepiej. Jest kilka typów powłok selektywnych – pochłaniających maksimum energii, wypromieniowujących minimum. Powłoki takie bazują na czarnym chromie oraz tlenkach tytanu. Niestety są to kosztowne technologie, poza zasięgiem amatora. Dla tego większość po prostu maluje swoje kolektory dobrymi, matowymi, czarnymi farbami w sprayu. Podobno nieźle sprawdza się żaroodporny spray do kominków (aktualizacja: pojawiły się głosy, że po testach farba ta nie jest jednak odpowiednia – ma dużą emisyjność, zwłaszcza w wysokich temperaturach), niektórzy z powodzeniem stosują czarny mat do malowania… tłumików. Jaka by ta farba nie była powinna być na prawdę czarna (nie szara) i odporna na temperaturę.

Izolacja kolektora

Kolejnym ważnym punktem jest izolacja kolektora. Budując kolektor zależy nam by pracował jak najdłużej, nawet w zimie. Dla tego bardzo ważne jest odpowiednie ocieplenie go. Najlepszym, lecz nie najtańszym materiałem do ocieplenia kolektora jest wełna mineralna – taka w płytach, z folią aluminiową z jednej strony. Ma dobre parametry i łatwo ją przyciąć na odpowiedni wymiar. Nieraz pojawiają się pytania czy na izolację można zastosować styropian. Niestety. Zupełnie się do tego nie nadaje. Pod wpływem wysokiej temperatury „znika w oczach”.

Szyba „solarna”

Kolejny bardzo ważny element konstrukcyjny kolektora to szyba – szumnie przez marketingowców zwana solarną. Szyba taka to nic innego jak hartowana szyba o wysokiej przepuszczalności energii słonecznej. Efekt ten zyskuje dzięki bardzo niskiej zawartości żelaza. Dla amatora wybór szyby to kompromis pomiędzy sprawnością a kosztami. Niestety hartowana szyba „solarna” jest dość droga. W amatorskiej praktyce stosuje się zwykłe szkło okienne, nieraz z rozbiórki starych okien. Ciekawą alternatywą – pod względem odporności na uderzenia, wagą (szkło jest ciężkie – 1m² szkła o grubości 3mm waży ponad 7kg) i ceną są płyty z poliwęglanu. Jeśli zdecydujemy się na to, musimy wziąć pod uwagę następujące czynniki – grubość nie większa jak 2mm (by nie tracić na transmisyjności) oraz – koniecznie – pokryte warstwą akrylu, co zabezpiecza przed destrukcyjnym wpływem promieniowania UV (aby zapobiec matowieniu). Niestety odporność na temperaturę takich płyt może być niewystarczająca – do 120°C. Przeglądając różne amatorskie konstrukcje nie spotkałem się chyba do tej pory z kolektorem ogrzewającym wodę, w którym zastosowano by takie „przeszklenie”. W kolektorach powietrznych takie pokrycie jest popularne. Pomysł zastosowania poliwęglanu często powraca na forach dyskusyjnych – dla tego i ja go tutaj poruszam. Sam w swojej konstrukcji mam zamiar zastosować szkło. Nie stać mnie niestety na eksperymenty.

Moje założenia

Poniżej wypunktowałem moje podstawowe założenia co do budowy kolektorów słonecznych.

• nie koniecznie najtaniej, ale bez popadania w bezsensownie duże koszty

• dobre ocieplenie całej instalacji, nie tylko kolektorów

• pełna automatyka

• maksymalne wykorzystanie (w granicach rozsądku) materiałów dostępnych na złomowisku, z odzysku

• instalacja kolektorów słonecznych ma współpracować z piecem co oraz „podkową” w kuchni kaflowej – podgrzewać jeden tani bufor ciepła (około 300 litrów)

Zapewne lista ta będzie się rozwijać lub zmieniać. Czas pokaże. W miarę postępu prac każdy z elementów instalacji doczeka się (mam taką nadzieję ) swojego wpisu. W następnej części opiszę sposób przygotowania paneli grzejnikowych do malowania.

Wpisy powiązane tematycznie:

1. Budowa kolektora słonecznego – cz. 2
2. Czujnik temperatury
3. Kolektory powietrzne
4. Samodzielna budowa pompy ciepła