Panele fotowoltaiczne czy kolektory słoneczne – jaka jest różnica między nimi?

Panele fotowoltaiczne są aktualnie u szczytu popularności. Istnieje też inne rozwiązanie, które także wykorzystuje energię słoneczną do użytkowania domowego. Czym są kolektory słoneczne i jaka jest różnica między nimi a panelami fotowoltaicznymi?

Panele fotowoltaiczne (PV)

Energię słoneczną można wykorzystywać w różny sposób. Panele fotowoltaiczne nazywane też panelami PV zamieniają ją w energię elektryczną. Padające promienie słoneczne powodują uruchomienie się systemów opartych na krzemie, które pobudzają ruch elektronów i tym samym wytwarzają energię elektryczną.

Ilość wytworzonej energii zależy od nasłonecznienia paneli PV. Wytwarzany prąd stały przetwarzany jest następnie przez falowniki na prąd przemienny, występujący w domowych instalacjach.

Wykonaj wycenę i ciesz się darmową wyceną na instalację fotowoltaiczną!

Kolektory słoneczne

Choć też wykorzystują energię słoneczną, kolektory słoneczne działają na zupełnie innej zasadzie. Składają się z wielu szklanych rur, w których znajduje się element absorbujący promienie słoneczne. Zastosowana konstrukcja zwiększa efektywność kolektorów, powodując ich nagrzewanie.

Ciepło przekazywane jest następnie, poprzez czynnik roboczy, do systemu ogrzewania domowego.

Istnieje również ogrzewanie płaszczyznowe, które należy do systemów niskotemperaturowych, przez co stanowi ekonomiczny sposób zapewnienia ciepła w budynku. W okresie zimowym można tak ogrzewać dom, jednak dużo częściej kolektory słoneczne wykorzystywane są do nagrzewania ciepłej wody użytkowej przez cały rok.

Jakie mamy rodzaje paneli fotowoltaicznych?

Aktualnie dwie najpopularniejsze odmiany paneli fotowoltaicznych panele monokrystaliczne.Na rynku znajdziemy także już rzadko używane - panele polikrystaliczne. Oba te rodzaje są szeroko stosowane w domach jednorodzinnych, gospodarstwach rolnych, firmach, budynkach użyteczności publicznej oraz na dużych farmach fotowoltaicznych. Jednak jakie są różnice między "niebieskimi" panelami słonecznymi a "czarnymi"?

Polikrystaliczne panele fotowoltaiczne są wykonane z krzemu polikrystalicznego, który składa się z wielu monokryształów krzemu. Zazwyczaj mają one jasnoniebieski kolor, a na ich powierzchni widoczne są krawędzie poszczególnych kryształów. Ogniwa w tych panelach mają zazwyczaj kształt kwadratu.

W porównaniu do paneli monokrystalicznych, panele polikrystaliczne mają niższą sprawność konwersji energii słonecznej na energię elektryczną oraz są mniej odporne na wysokie temperatury. Z drugiej jednak strony są zwykle tańsze.

Monokrystaliczne panele fotowoltaiczne są z kolei wykonane z dużych monokryształów krzemu i charakteryzują się ciemniejszym kolorem - od ciemnogranatowego do czarnego. Ogniwa fotowoltaiczne w tych panelach są wycięte w formie płyt z walcowatego kryształu krzemu, co nadaje im charakterystyczny kształt kwadratu ze ściętymi rogami.

Panele monokrystaliczne cechują się wysoką wydajnością i trwałością. Ze względu na swój ciemny i elegancki wygląd, są one często wybierane przez właścicieli domów, gdzie zdecydowanie ładniej prezentują się na dachach.

Jakie mamy rodzaje kolektorów słonecznych?

Kolektory słoneczne można podzielić ze względu na ich konstrukcję. Wyróżniamy wówczas kolektory płaskie oraz próżniowe. Czy istnieją duże różnice między tymi dwoma rodzajami kolektorów?

Płaskie kolektory słoneczne składają się z metalowej płyty, która pełni rolę elementu absorpcyjnego, pochłaniającego promienie słoneczne. Spodnia część płyty styka się z rurkami, przez które przepływa płyn solarny, ogrzewający wodę w zasobniku ciepłej wody użytkowej (C.W.U.). Górna część absorbera jest zabezpieczona taflą trwałego szkła. Cały kolektor jest zamknięty w izolowanej obudowie, zwykle z wykorzystaniem wełny mineralnej.

Natomiast w kolektorach próżniowych absorber jest podzielony na części, z których każda umieszczona jest w szklanej, próżniowej rurze. Zadaniem każdej z rur jest zapewnienie doskonałej izolacji termicznej. Wszystkie rurki są połączone szyną zbiorczą, przez którą przepływa czynnik roboczy, odbierający ciepło z absorberów i przekazujący je do zasobnika C.W.U.

Główną różnicą między tymi dwoma rodzajami kolektorów jest konstrukcja absorbera oraz sposób, w jaki energia słoneczna jest wykorzystywana do ogrzewania płynu. Płaskie kolektory słoneczne mają prostszą konstrukcję i zazwyczaj są bardziej ekonomiczne.

Z kolei kolektory próżniowe oferują lepszą izolację termiczną dzięki swojej konstrukcji w postaci szklanych rurek umieszczonych w próżni. Może to finalnie prowadzić do wyższej wydajności termicznej i lepszego zachowania ciepła w kolektorze. Jednak kolektory próżniowe są zwykle droższe i bardziej skomplikowane w produkcji. Wybór między płaskimi a próżniowymi kolektorami słonecznymi zależy więc od indywidualnych preferencji, budżetu i warunków instalacyjnych.

Kolektory słoneczne, a fotowoltaika – co je łączy i co dzieli?

Wiele osób myli panele fotowoltaiczne i kolektory słoneczne ze względu na ich podobny wygląd zewnętrzny oraz formę użytkowania. Oba rozwiązania mogą być bowiem instalowane na dachu lub na gruncie, za pomocą specjalnych konstrukcjach, co dodatkowo przyczynia się do tej konfuzji. Istnieje ponadto inny wspólny element, którym jest wykorzystanie energii słonecznej do działania.

Jednak podobieństwa między panelami fotowoltaicznymi a kolektorami słonecznymi kończą się właśnie tutaj. Znacznie więcej znajdziemy bowiem różnic, zarówno w ich zastosowaniu, jak i sposobie działania. Panele fotowoltaiczne wykorzystują promieniowanie słoneczne do produkcji energii elektrycznej, podczas gdy kolektory słoneczne głównie dostarczają ciepłą wodę użytkową. Ważne jest zrozumienie, że panele fotowoltaiczne i kolektory słoneczne nie są konkurencyjnymi urządzeniami, co oznacza, że nie trzeba dokonywać wyboru między jednym a drugim rozwiązaniem.

Panele fotowoltaiczne przetwarzają promieniowanie słoneczne na prąd elektryczny za pomocą zjawiska fotowoltaicznego. Wykorzystują one zatem komórki fotowoltaiczne wykonane z półprzewodnikowego materiału, takiego jak krzem, które generują prąd elektryczny pod wpływem słońca. Taki prąd może być następnie wykorzystywany do zasilania wielu urządzeń elektrycznych lub do ładowania baterii.

Z kolei kolektory słoneczne skupiają energię słoneczną, aby podgrzać czynnik roboczy, znajdujący się wewnątrz kolektora. Mogą być stosowane do podgrzewania wody użytkowej w domach, basenach lub do wspomagania systemów grzewczych. Kolektory słoneczne wykorzystują w tym celu zjawisko absorpcji promieniowania słonecznego przez specjalne, płaskie oraz próżniowe rurki lub płaszczyzny, które gromadzą ciepło i przekazują je następnie do medium płynącego w kolektorze.

Warto zauważyć, że panele fotowoltaiczne są bardziej uniwersalne, ponieważ generują energię elektryczną, która może być wykorzystywana do różnych celów, w tym do zasilania urządzeń elektrycznych, oświetlenia, a nawet do sprzedaży nadwyżek energii do sieci. Kolektory słoneczne są bardziej ukierunkowane na dostarczanie ciepłej wody użytkowej lub wspomaganie systemów grzewczych.

Kolektory słoneczne – cena

Jak już wspominaliśmy nieco wcześniej, cena kolektorów słonecznych może się różnić w zależności od rodzaju kolektora oraz naszych oczekiwań i wymagań. Za kolektor płaski zapłacimy około od 2 do około 5 tysięcy złotych. Nieco droższym rozwiązaniem będą kolektory próżniowe, które sprawdzają się doskonale w przypadku wspomagania centralnego ogrzewania i przygotowywania ciepłej wody użytkowej. Są one odporne na trudne warunki atmosferyczne, w tym na opady grady czy wahania temperatur. Za kolektor próżniowy będziemy musieli zapłacić od 3 do nawet 7 tysięcy złotych, ale zajmie on mniej miejsca niż kolektor płaski i często będzie po prostu urządzeniem lepszej jakości.

Jaki system wybrać?

Wiele osób staje przed ciężkim wyborem: kolektory słoneczne czy panele fotowoltaiczne (PV). Wybór ten jednak jest z reguły pozorny, ponieważ oba systemy mają zupełnie inne zastosowanie.

Instalacja fotowoltaiczna wytwarza przede wszystkim prąd, który można wykorzystywać w różny sposób, w tym także do ogrzewania ciepłej wody użytkowej  – choć ta funkcja stanowi zazwyczaj niewielką część wykorzystania energii. W przypadku kolektorów słonecznych możliwe jest tylko wykorzystywanie ciepła, zazwyczaj do ogrzewania wody, ewentualnie w ogrzewaniu domu.

W większości przypadków kolektory słoneczne nie sprostają oczekiwaniom osób szukających oszczędności. Będą często stanowić uzupełnienie instalacji fotowoltaicznej niż jej zamiennik.

Wykonaj wycenę i ciesz się darmową wyceną na instalację fotowoltaiczną!

Najczęściej zadawane pytania

Czy fotowoltaika to, to samo co kolektory słoneczne?

Panele fotowoltaiczne nie są tym samym co kolektory słoneczne. Choć zagościły one w naszych domach, gospodarstwach i firmach dobrych kilka lat temu, to nadal są często mylone ze sobą. Różnica między tymi dwoma rozwiązaniami jest jednak całkiem spora.

Główna polega na funkcji jaką mają pełnić. Panele słoneczne produkują energię elektryczna ze słońca, podczas gdy głównym zadaniem kolektorów jest zmiana energii słonecznej w energię cieplna.

Są jednak cechy, które łączą fotowoltaikę i kolektory słoneczne. Przede wszystkim jedne, jak i drugie możemy umieścić na dachu lub na samodzielnych konstrukcjach. Co więcej, na pierwszy rzut oka wyglądają one bardzo podobnie, dlatego też tak często są ze sobą mylone.

Wykorzystują również energie słoneczną. W praktyce jednak, tak jak już powiedzieliśmy, nie stanowią dla siebie konkurencji, lecz mogą się skutecznie uzupełniać w działaniu.

Jak działają kolektory słoneczne – zasada działania

Kolektory słoneczne działają poprzez absorpcję i odbieranie energii słonecznej, przekształcając ją w ciepło. Istotnym elementem w tym przypadku jest czynnik roboczy, który pobiera to ciepło. Następnie wspomniany czynnik przepływa przez rurki do wężownicy, gdzie przekazuje ciepło do zasobnika wody.

Wyróżniamy dwa główne rodzaje kolektorów słonecznych: płaskie i próżniowe. Różnią się one sposobem zabezpieczenia przed utratą ciepła oraz absorberem, czyli elementem odpowiedzialnym za pochłanianie ciepła. W kolektorach płaskich absorber jest wykonany z miedzi lub aluminium i ma formę płaskiej płyty. Natomiast w kolektorach próżniowych absorber jest podzielony na wąskie paski i umieszczony w rurkach próżniowych.

Czy warto montować kolektory słoneczne?

Montaż kolektorów słonecznych może być korzystnym rozwiązaniem, choć ich efektywność zależy w głównej mierze od strat ciepła. Im mniejsze straty na drodze od odbiornika do przekaźnika, tym więcej ciepła może zostać wygenerowane przez kolektor. Aby ciepło z kolektorów mogło być skutecznie wykorzystane, nie powinno być więc tracone do otoczenia.

Dlatego też absorbery są pokryte specjalną powłoką, która nie tylko pochłania promieniowanie słoneczne, ale także minimalizuje straty ciepła.

Dodatkowo, w kolektorach płaskich stosuje się wełnę mineralną w celu ograniczenia strat ciepła. Natomiast w kolektorach próżniowych, rolę tę pełnią rurki wypełnione próżnią. Kolektory próżniowe mają zazwyczaj lepszą wydajność pod tym względem. Próżnia jest doskonałym izolatorem, nie ma w niej przewodzenia ani konwekcji, a straty występują głównie w wyniku promieniowania. |

Jednakże zasadniczą wadą tego systemu jest fakt, że nawet niewielkie pęknięcie może spowodować utratę szczelności całego układu rurek, co skutkuje znacznym i natychmiastowym spadkiem wydajności.

Energia cieplna generowana przez kolektory słoneczne jest bezpośrednio magazynowana w zasobniku wody, gdzie woda jest podgrzewana. Ten rodzaj pozyskiwania ciepła z promieniowania słonecznego doskonale sprawdza się w celu podgrzewania wody użytkowej lub basenowej, gdzie rozprowadzana jest ona za pomocą rur ciepłowniczych. Jako system grzewczy, kolektory słoneczne mogą działać jedynie jako wspomaganie dla innego głównego źródła ciepła, takiego jak kocioł lub pompa ciepła.

Czy można równocześnie zastosować panele słoneczne i kolektory?

Jako że są to dwa niezależne systemy, to też istnieje możliwość równoczesnego zastosowania paneli słonecznych i kolektorów słonecznych w domu czy firmie. Panele słoneczne są przeznaczone bowiem do generowania energii elektrycznej z promieniowania słonecznego, podczas gdy kolektory słoneczne służą do pozyskiwania energii cieplnej.

Równoczesne wykorzystanie paneli słonecznych i kolektorów słonecznych pozwala więc na maksymalne wykorzystanie potencjału energii słonecznej. Panele słoneczne generują prąd elektryczny, który może być wykorzystywany do zasilania urządzeń elektrycznych w budynku lub do zasilania sieci energetycznej.

Natomiast kolektory słoneczne pobierają energię słoneczną i przekształcają ją w ciepło, które może być następnie użyte do podgrzewania wody użytkowej, basenów lub jako wspomaganie systemu grzewczego.

Kombinacja paneli słonecznych i kolektorów słonecznych pozwala więc na wykorzystanie różnych form energii słonecznej i zaspokojenie zarówno potrzeb elektrycznych, jak i cieplnych budynku.

Jak przebiega recykling paneli fotowoltaicznych?

Proces recyklingu paneli fotowoltaicznych jest niestety dość skomplikowany i wieloetapowy. W standardowych panelach fotowoltaicznych z krzemu krystalicznego, składających się z różnych materiałów (m.in. szkło, polimer, krzem czy aluminium), około 90% tych surowców może zostać jednak odzyskane.

Recykling rozpoczyna się od oddzielenia aluminiowej ramy od pozostałej części modułu. Elementy aluminiowe i szklane są stosunkowo łatwe do odzysku, a proces przetapiania ich jest prosty. Następnie wafle krzemowe są wytrawiane i wzbogacane, aby przywrócić im ich pierwotne właściwości oraz umożliwić ponowne wykorzystanie. Pozostałe komponenty są poddawane utylizacji w wysokich temperaturach.

W przypadku cienkowarstwowych wariantów paneli, cały panel trafia od razu do niszczarki, gdzie jest rozkładany na drobne elementy, a następnie poddawany dalszej obróbce. Dzięki tym procesom możliwe jest odzyskanie i ponowne wykorzystanie dużej części materiałów z recyklingu paneli fotowoltaicznych.