Podmínky pro solární zařízení v ČR

Na území České republiky lze energii slunečního záření velmi dobře využít. Celková doba slunečního svitu (bez oblačnosti) je od 1400 do 1700 hod/rok. Na plochu jednoho čtverečního metru dopadne ročně průměrně 1100 kWh energie. Z těchto čísel je vidět, že při dobré účinnosti solárního systému lze získat z poměrně malé plochy (podstatně menší než je střecha rodinného domku) poměrně velký výkon.

Jak lze využít energii slunečního záření
·    Aktivní přeměna solárního záření na teplo pomocí kolektorů vzduchových nebo kapalinových.
·    Aktivní přeměna solárního záření na elektrickou energii fotovoltaickými články.
·    Solárně termická pasivní přeměna slunečního záření na teplo vhodným architektonickým návrhem budovy (podobně jako funguje skleník).

Sestava klasického systému pro solární ohřev TUV

·    Kapalinové solární kolektory
Kapalinové solární kolektory přeměňují sluneční záření zachycené absorbérem kolektoru na tepelnou energii. Ta se koncentruje v teplonosné kapalině, jež ji odvádí do místa spotřeby například solárního zásobníku.
·    Ploché kolektory
Ploché kolektory mají čelní plochu stejně velkou jako absorpční. Používají se většinou pro nízkoteplotní systémy (do 100°C). Jsou nejrozšířenější především díky svým dobrým parametrům, nízké ceně a snadnosti použití. Účinnost mají obvykle kolem 70%. Dnes jsou na trhu kolektory se selektivní absorpční vrstvou, která podstatně zlepšuje pohltivost slunečního záření. Jejich provozní teplota může překročit i 100°C, (zvlášť u vakuových plochých kolektorů se selektivní absorbční vrstvou).
·    Koncentrační kolektory
U koncentračních kolektorů čelní nebo odrazová plocha koncentruje záření na menší absorpční plochu. Toho se obvykle využívá u vakuových kolektorů. Absorbérem je pak potrubí umístěné ve vakuové trubici. Záření se soustřeďuje na tuto trubku a okolní vakuum značně omezí únik tepla konvekcí. Dosáhne se tak vyšších teplot. Tyto kolektory mají většinou účinnost až 90% a dosahují vyšší teplotní hladiny. Jsou mnohem dražší než ploché kapalinové kolektory.
·    Solární zásobník
Solární zásobník pro ohřev užitkové vody. V solárním zásobníku můžeme teplou vodu ohřívat solární energií a někdy také elektricky nebo tepelnou energií z ústředního vytápění. Potom musí být vybaven dvěma výměníky tepla - jeden je napojen na okruh ústředního vytápění, druhý na solární okruh. Pro klasický ohřev elektřinou má běžné elektrické topné těleso. Plocha solárního výměníku musí být dostatečně velká pro co nejlepší přestup tepla z teplonosné kapaliny do vody v zásobníku. Ten má mít takový objem, aby i v parném létě stačil akumulovat zachycenou energii a nedošlo k poškození systému.
·    Výměník tepla
Výměník tepla se u solárního okruhu umísťuje v zásobníku co nejníže. Nad ním je výměník okruhu ústředního vytápění a nejvýše se umístí elektrické topné těleso. Plochy výměníků je třeba navrhnout s ohledem na materiál, z něhož jsou vyrobeny, na teplotu kapaliny v solárním okruhu a dále na průtok a objem zásobníku.
·    Elektrické topné těleso
Elektrické topné těleso slouží pro ohřev užitkové vody, když nesvítí Slunce a netopíme. Jeho výkon musí odpovídat objemu vody v zásobníku.
·    Čerpadlo, potrubí a armatury
Potrubí je nutno navrhnout tak, aby odpovídalo požadovaným průtokům a teplotám teplonosné kapaliny v solárním okruhu. Průřezy potrubí se musí volit s ohledem na požadované průtoky a hydraulické ztráty. Vše je nutno dobře zaizolovat, aby tepelné ztráty byly minimální. V nejvyšším bodě okruhu musí být samoodvzdušňovací ventil. Správnou cirkulaci teplonosné kapaliny zajišťuje oběhové čerpadlo. Další armatury slouží k plnění teplonosnou kapalinou a zabezpečují správnou funkci včetně kontroly (manometr, teploměr, zpětný ventil).
·    Zabezpečovací zařízení
K vyrovnání tlaku vlivem značného kolísání teploty je nutné do okruhu připojit expanzní nádobu, jejíž konstrukce a umístění musí odpovídat předpokládané maximální teplotě, objemu a tepelné roztažnosti teplonosné kapaliny. Pro případy extrémního zvýšení tlaku a následného poškození systému musíme instalovat pojistný ventil.
·    Regulační zařízení
Regulační zařízení zabezpečuje optimální výkon systému, chrání ho před poškozením a umožňuje potřebnou regulaci tepla mezi spotřebiči.
·    Teplonosná kapalina
Pro sezónní ohřev užitkové vody se jako teplonosná kapalina používá voda. Pro celoroční provoz musíme použít nemrznoucí směs, která má mít podobné fyzikální vlastnosti jako voda (kromě bodu tuhnutí). Tomu vyhovují kapaliny na bázi glykolů, například Solaren. Voda s fridexem nevyhovuje hygienickým předpisům.

Ideální kombinace systémů

Nejlepších výsledků při přeměně slunečního záření na využitelnější formu energie se obvykle dosáhne kombinací různých systémů. Důvodem jsou rozdílné výhody a nevýhody každého z nich včetně ekonomie. Příkladem jsou fotovoltaické články, které se pro jejich vysokou cenu a poměrně nízkou účinnost vyplatí používat spíše pro speciální účely (napájení radiomajáků, nabíječky akumulátorů), než pro topení v rodinném domku.

 V našich podmínkách lze využívat solární energii aktivními a pasivnímy systémy. Pasivní systémy lze dobře využít zejména u nově budovaných staveb, kdy se jim musí přizpůsobit celé architektonické řešení, ale i u staveb staršího data vybudováním skleněných přístavků (příkladem mohou být skleněné verandy).

Vhodnost lokality a umístění kolektorů

Solární systémy se u nás budují většinou dodatečně k již existujícím objektům. Proto mají největší význam aktivní systémy, jež získávají tepelnou energii pomocí kapalinových kolektorů. Ty lze téměř vždy dodatečně instalovat a využívat zejména pro ohřev užitkové vody a přitápění. Často se jimi přihřívá voda v bazénu.
Technická omezení pro nainstalování menších solárních systémů, například pro rodinné domky, jsou malá a záleží jen na finančních možnostech (platí pro případ odborné instalace specializovanou firmou). U systému dodávaného na klíč pak mohou být pořizovací náklady stejné nebo dokonce nižší, než při instalaci svépomocí. Firma totiž nakupuje veškeré díly s 5% DPH, kdežto soukromá osoba platí (kromě kolektorů) 19 % DPH.
Investovat do těchto zařízení se rozhodně vyplatí - zejména z dlouhodobého pohledu. Ceny energií se neustále zvyšují a očekává se jejich přechod na evropský standard. Další výhodou je určitá nezávislost na dodávkách tepelné energie a omezení ničení životního prostředí.
Solární energií lze výhodně přitápět a v některých případech i vytápět. V České republice působí firmy, jež solární systém napojí na ústřední vytápění. Solární zařízení je však vždy nutné zapojit paralelně s jiným tepelným zdrojem (plynový kotel, elektrokotel) pro případy, kdy Slunce nesvítí, nebo svítí málo (oblačnost, noc).