Panele solarne czy kolektory słoneczne? Czym się różnią i które wybrać?

Panele solarne czy kolektory słoneczne? Czym się różnią i które wybrać?

Panele fotowoltaiczne i kolektory słoneczne to urządzenia bardzo podobne. Mają formę lśniących płyt i montowane są najczęściej na dachach domów czy budynków użyteczności publicznej. Jednak w istocie oprócz wyglądu zewnętrznego i faktu, że obydwa wykorzystują do pracy energię promieniowania słonecznego, różnią się zarówno wykorzystywaną technologią działania, jak i efektami pracy. 

Czym różnią się panele fotowoltaiczne i kolektory słoneczne? Czy między tymi urządzeniami trzeba wybierać, czy można stworzyć z nich sprawnie działający system, dostarczający energię do naszego domu? W poniższym tekście wyjaśniamy, na czym polega różnica i podpowiadamy, czym się kierować, dokonując zakupu.  

Panele fotowoltaiczne – czym są i jak działają?

Ogniwo fotowoltaiczne to urządzenie, które pod wpływem działania światła słonecznego wytwarza energię elektryczną na skutek efektu fotowoltaicznego. Ogniwa fotowoltaiczne najczęściej zbudowane są z materiałów na bazie krzemu. Fotony ze światła słonecznego docierające do ogniwa fotowoltaicznego pobudzają do ruchu elektrony, na skutek czego powstaje prąd. Zasada efektu fotoelektrycznego – bezpośredniej przemiany energii niesionej przez światło w energię elektryczną została po raz pierwszy zastosowana już w dziewiętnastym wieku – wykorzystali ją Antoine Becquerel i jego syn Edmond. Wytworzenie pierwszego ogniwa słonecznego przypisuje się Charlesowi Frittsowi. Miało to miejsce w drugiej połowie dziewiętnastego wieku.

W stosunku do tych najwcześniejszych  urządzeń, dzisiejsze panele fotowoltaiczne charakteryzują się:

• zwiększoną efektywnością konwersji energii słonecznej w elektryczną,
• obniżeniem kosztów produkcji ogniw,
• wysoką żywotnością i sprawnością (urządzenia działają niemal w 100 procentach efektywnie nawet po 30 latach od zainstalowania),
  
• wyższym poziomem niezawodności. 

Od czego zależy wydajność paneli fotowoltaicznych?

Od czego zależy ilość pozyskanej przez panele słoneczne energii elektrycznej? Ma tutaj znaczenie sporo czynników, począwszy od jakości i technologii wykonania samego panelu, przez różnorodne zewnętrzne uwarunkowania aż do stopnia nasłonecznienia.  

Wymieńmy kilka z nich:

• technologia wykonania ogniw fotowoltaicznych, 
• kąt nachylenia paneli, stopień nasłonecznienia zależny od szerokości geograficznej, topografii przestrzeni, mikroklimatu  w danym regionie itp. 

Bardzo ważnym czynnikiem przyczyniającym się do zwiększenia lub zmniejszenia wydajności panelu fotowoltaicznego jest jego ułożenie na dachu lub w innym miejscu montażu. Nie bez znaczenia jest kąt nachylenia powierzchni, na której panel został zamontowany. Im bardziej stromy, tym do panelu może dotrzeć mniej światła słonecznego, co zmniejsza jego wydajność). Bardzo ważne jest także ułożenie względem południa. Ekspozycja na południe, południowy-wschód lub południowy-zachód jest korzystniejsza niż umiejscowienie paneli zwróconych na północ, ponieważ mogą dzięki temu przyjąć większą dawkę promieniowania słonecznego, co przyczynia się do zwiększenia ich wydajności. Ważne jest też, czy miejsce, w którym  mają być ulokowane  panele nie jest zacienione, np. konarami drzew, innym budynkiem, kominem czy okiennicami. Padający cień ogranicza promieniom słonecznym dostęp do panelu fotowoltaicznego.

Najbardziej rozpowszechnione rodzaje paneli fotowoltaicznych dostępne na polskim rynku

Dwa najpopularniejsze rodzaje paneli solarnych to panele polikrystaliczne i monokrystaliczne. Różnią się od siebie technologią produkcji, a co za tym idzie, wydajnością oraz wyglądem. Panele polikrystaliczne wytwarzane są z kilku połączonych ze sobą i krystalizowanych brył, które po krystalizacji cięte są na plastry, które w procesie dalszej obróbki (czyszczenie nakładanie powłoki antyrefleksyjnej i przewodów elektrycznych) stają się ogniwami fotowoltaicznymi. Na dalszym etapie produkcji powstaną z nich docelowe panele. Jak powstają panele monokrystaliczne? Technologia wytwarzania paneli monokrystalicznych jest nieco bardziej skomplikowana. Jej wynalazcą jest znany polski chemik Jan Czochralski – stąd jej nazwa – metoda Czochralskiego. Pierwsza faza produkcji to przetapianie polikryształków krzemu w tyglu na zwartą masę. Wprowadzany jest do niej zarodek kryształu, który w dalszym procesie zamieni się w docelowy monokryształ krzemowy. Ma formę walca, który w dalszym etapie produkcji cięty jest na plasterki.

Kolektory słoneczne – czym są i do czego służą?

Czym jest kolektor słoneczny? Urządzenie to często mylone jest z panelem słonecznym, jednak zarówno zasada jego działania, jak i cel, do którego jest ono wykorzystywane są zupełnie inne. Jedynym, co łączy te dwa urządzenia jest potrzebne do ich działania promieniowanie słoneczne, choć panele słoneczne i kolektory słoneczne wykorzystują je w inny sposób. Jak działają kolektory słoneczne? Kolektor to urządzenie, które docierającą do niego energię słoneczną, przenoszoną przy pomocy promieniowania, zamienia na energię cieplną. Promienie słoneczne padają na absorber, skąd przekazywane są do specjalnego płynu (mieszaniny wody i glikolu, ale w kolektorze mogą krążyć także powietrze lub olej) skąd w formie ciepła trafiają do zasobnika. Tę energię cieplną można następnie wykorzystać do ogrzewania budynków, nagrzewania wody użytkowej a także w procesach przemysłowych.

Stopień nasłonecznienia a działanie kolektora

Działanie kolektora słonecznego jest ściśle związane z obecnością lub brakiem nasłonecznienia. Systemy te mogą pracować tylko wtedy, gdy świeci słońce, zatem ich działanie ustaje w nocy i w pochmurne dni. Zaprzestają pracy zawsze wtedy, gdy z tych lub innych przyczyn do absorbera nie dociera promieniowanie słoneczne. W Polsce kolektory będą działać  najlepiej w okresie od kwietnia do września, przez pozostałą część roku, pozostając „uśpione”.  Wówczas ich rolę – podgrzewania wody użytkowej z powodzeniem przejąć może panel fotowoltaiczny. Urządzenie to przekazuje energię elektryczną do urządzeń podgrzewających wodę użytkową, a także do innych odbiorników: kuchenek, lodówek, piekarników, pralek itp. Warto pamiętać, że panele fotowoltaiczne pracują również mimo chłodów, jesienią i zimą, niezależnie od temperatury otoczenia. 

Czym różnią się kolektory słoneczne od paneli fotowoltaicznych?

Zacznijmy od tego, w czym te dwa urządzenia są podobne – to ich wygląd zewnętrzny. Obydwa przypominają lśniące płyty, co sprawia, że często są ze sobą mylone. Kolejna wspólna cecha to miejsce montażu – na dachu (panele fotowoltaiczne mogą być montowane jako urządzenia wolnostojące). Kolektory i panele słoneczne łączy też niemal całkowita bezobsługowość oraz brak konieczności ich intensywnego serwisowania. 

Co je różni? Po pierwsze, zasada działania. Kolektory zamieniają energię słoneczną w energię cieplną, natomiast panele – energię światła w energię elektryczną. Po drugie, jak już wspominaliśmy, urządzenia te różnią się okresem pracy, który uzależniony jest od obecności lub braku promieniowania słonecznego. Kolektory słoneczne działają tylko wtedy, gdy docierają do nich promienie słońca. Natomiast panele fotowoltaiczne pracują niezależnie od pory roku. Kolektory i panele mogą być jednak, co warto podkreślić stosowane jednocześnie, wzajemnie się uzupełniając.