Jak zagospodarować energię słoneczną z dachu?

W sierpniu na tej części DZB, która poświęcona jest tematyce ogrzewania budynków, opublikowałem artykuł o zagospodarowaniu ciepłego powietrza z kolektora słonecznego między innymi do grzania wody użytkowej. Artykuł był odpowiedzią na pytanie podesłane przez Czytelnika. Polecałem w nim m.in. rozważenie użycia pokrycia dachowego jako kolektora słonecznego i czerpania ciepłego powietrza bezpośrednio spod niego.

Jakiś czas po jego publikacji dostałem kolejne pytanie. Uznałem jednak, że odpowiem na to pytanie tutaj (a nie w części o ogrzewaniu), bo temat już znacząco wykracza poza tematykę ogrzewania domu.

Po kilku podejściach do tematu z moim kolegą, doszliśmy  do wniosku że wykorzystanie tak jak polecasz już istniejącego dachu do podgrzewania powietrza czyli pozyskiwania ciepła z pod blach, jest jak najbardziej możliwe do wykonania (kolega dekarz, ja stolarz).  Zastanawia nas tylko, czy puszkowiec nie był by przypadkiem wydajniejszy (czarny kolor absorbera, całkowicie zamknięta konstrukcja przysłonięta szybą, która też będzie izolowała)

Druga rzecz nad którą się teraz zastanawiam są panele fotowoltaiczne. Jeżeli chciałbym w nie zainwestować to musiał bym wykorzystać właśnie tą część dachu.

Dlatego pytanie do Ciebie, czy fotowoltaika się opłaca??

Z opłacalnością fotowoltaiki w skali domu jednorodzinnego, jest trochę tak, jak z potworem z Loch Ness. Ponoć dzięki coraz nowszym osiągnięciom techniki już wkrótce uda się go zobaczyć. A w praktyce okazuje się, że jednak ani fotowoltaika jest nieopłacalna, ani Nessie nie da się znaleźć.

No dobra, przesadzam trochę…

Baterie słoneczne mogą się opłacać choćby wtedy, gdy użyjemy ich zamiast zwykłego kolektora słonecznego do grzania wody. Kosztują nawet już nieco mniej, niż kolektory próżniowe.

Są też dużo bardziej opłacalne, niż turbiny wiatrowe, przynajmniej w skali domu jednorodzinnego. O tym też kiedyś już tu pisałem i mówiłem. Mała turbina wiatrowa da w warszawskich warunkach mniej prądu, niż instalacja fotowoltaiczna postawiona za podobne pieniądze. W warszawskich, bo dla wieloletnich danych meteo (o prędkości wiatru i natężeniu promieniowania słonecznego) prowadziłem obliczenia.

A więc z całą pewnością trzeba byłoby to policzyć dla tego konkretnego przypadku, uwzględniając m.in.:

• aktualnie wykorzystywaną taryfę energetyczną (czyli ceny prądu),
• zainstalowane w domu odbiorniki energii elektrycznej, które działają przez cały rok i zużywają dużo energii (w szczególności elektryczne podgrzewacze ciepłej wody użytkowej, ale nie te przepływowe, bo tych się nie da sensownie zasilić prądem z baterii słonecznych),
• możliwość odsprzedaży prądu do sieci elektroenergetycznej i stawki za kilowatogodzinę.

Własny układ z bateriami słonecznymi i akumulatorami, nawet jeśli nie daje dużych oszczędności, da na pewno większe bezpieczeństwo energetyczne na ewentualność wyłączenia prądu. Trudno jest je przeliczyć na złotówki, ale nie sposób o nim zapominać.

Natomiast jest jeszcze jedna rzecz, o której chciałem wspomnieć. Przecież zainstalowanie na dachu paneli fotowoltaicznych nie wyklucza wcale użycia ciepłego powietrza spod nich! Przecież panele PV latem bardzo mocno się nagrzewają. 🙂

To oczywiście rodzi pewne problemy, bo panele musiałyby być zainstalowane w połaci pokrycia dachowego, a nie na nim. Połączenia między panelami a pokryciem dachu muszą być wtedy odpowiednio szczelne, ale to się technicznie różni bardzo nieznacznie od montażu np. okna dachowego (połaciowego).

I to rozwiązanie bym właśnie Czytelnikowi sugerował. Jeśli już uzna (i policzy), że baterie słoneczne będą mu się opłacać, niech zamontuje je dokładnie w taki sposób.

Jeśli zaś chodzi o wydajność powietrznych kolektorów słonecznych, to oczywiście jest ona większa, niż tego pseudokolektora pod postacią połaci dachowej. Sam fakt, że od góry kolektor jest przykryty warstwą szkła sprawia, że traci on mniej ciepła i będzie lepiej się spisywać w warunkach niskich temperatur powietrza (czyli przez większą część roku). Z drugiej strony, dach i tak się nagrzewa i jeśli tylko mamy możliwość wykorzystania go jako źródła ciepłego powietrza, warto z niej skorzystać.

Optymalnie byłoby pogodzić to w taki sposób, żeby czerpać powietrze z kolektora powietrznego (z absorberem z puszek, albo płaskiej blachy, bez znaczenia), do którego trafiałoby powietrze wstępnie podgrzane pod dachem. Różnica w oporach ssania będzie prawie niezauważalna (ze względu na dużą powierzchnię dachu), więc wiosną i jesienią się na tym za wiele nie straci. Latem zaś kolektor pod szybą dodatkowo dogrzeje powietrze do jeszcze wyższych temperatur.

Pytanie co z zimą, gdy dach jest pokryty śniegiem. Kolektor i baterie słoneczne warto odśnieżać, ale resztę dachu — już niekoniecznie. Bo dach działa jak dodatkowa warstwa świetnej izolacji cieplnej. Współczynnik przewodzenia ciepła dla lekko ubitego śniegu (dla warstwy o grubości 7-10 cm) jest rzędu 0,23 W/mK, a więc o rząd wielkości większej, niż dla wełny mineralnej (0,045 W/mK), ale kilka razy mniejszy, niż dla ceramicznych dachówek (1 W/mK).

W takiej sytuacji, gdy dach miałby pozostać przykryty śniegiem, wolałbym nie czerpać spod niego powietrza, bo wtedy na jego miejsce wprowadzane będzie powietrze zimne, niwelując cały efekt dodatkowej izolacji cieplnej.