Duże zapotrzebowanie na energię w obiektach o większej kubaturze, jak biurowce, sprawia, że poszukujemy alternatywnych sposobów jej pozyskiwania. Tradycyjne metody nie zawsze są skuteczne, jeśli chcemy osiągnąć jak najwyższy komfort użytkowania budynku przy jednocześnie najniższym zużyciu energii. Ponadto architektura obiektów biurowych bardzo często jest jak szyta na miarę nowoczesnych systemów wytwarzających ciepło i energię. Pomyślmy o odnawialnych źródłach energii. A dokładniej – możliwości produkcji ciepła i prądu z energii słonecznej. Jednak czy połączenie instalacji solarnej i fotowoltaicznej jest dobrym rozwiązaniem?
Wykorzystaj dach – kolektory słoneczne
Połać dachowa biurowca najczęściej pozostaje niewykorzystana. Rzadko projektuje się tu ogrody zielone; zazwyczaj dach służy jako przestrzeń techniczna, umożliwiająca m.in. zamontowanie jednostek zewnętrznych instalacji klimatyzacyjnych itp. To jednocześnie doskonałe miejsce na montaż kolektorów słonecznych. Na największe zyski energetyczne możemy liczyć, jeśli projekt systemu jest kompatybilny i dopasowany do architektury obiektu. Dobrym momentem na decyzję na montaż kolektorów jest więc etap wyboru działki i planowania dokładnej lokalizacji biurowca – zapewni to osiągnięcie najwyższej możliwej efektywności układu.
Kolektory słoneczne w dużych instalacjach uzyskują znacznie wyższe wskaźniki wydajności cieplnej niż w modułach w domach jednorodzinnych (o ok. 30 proc.). Dzięki temu inwestycja charakteryzuje się stosunkowo krótkim czasem zwrotu i niskimi stratami cieplnymi, pozwalając na zmniejszenie obciążenia podstawowego źródła ciepła, czyli kotłów lub pomp ciepła. Jeśli kolektory słoneczne dodatkowo połączymy z instalacją fotowoltaiczną, czyli produkującą prąd elektryczny, maksymalnie wykorzystamy energię ze słońca.
Jak spożytkować energię z kolektorów?
Kolektory słoneczne wykorzystują darmową energię słoneczną. Pobierają ją przez absorber, który następnie przetwarza energię w ciepło i przekazuje je czynnikowi grzewczemu przepływającemu przez przewody. Ciepło jest wykorzystywane na potrzeby instalacji grzewczej, klimatyzacyjnej lub do przygotowania ciepłej wody użytkowej.
Z uwagi na naszą strefę klimatyczną i panujące w Polsce warunki pogodowe zyski energetyczne z kolektorów pokrywa zazwyczaj jedynie część zapotrzebowania obiektu na ciepło. Jak tłumaczy konsultant firmy Viessmann, Krzysztof Gnyra, w poszczególnych miesiącach w roku urządzenia dostarczają różnej ilości ciepła, wspomagają więc główne źródło ciepła, nie mogą go zaś zastąpić całkowicie. Warto jednak zaznaczyć, że system jest tak skonstruowany, aby w maksymalnym możliwym stopniu odciążyć instalację c.o.
O ile nie możemy liczyć na spektakularne wyniki, jeśli chodzi o wspomaganie ogrzewania, o tyle kolektory bardzo dobrze radzą sobie w przygotowaniu ciepłej wody użytkowej – tym bardziej w obiektach biurowych, w których zazwyczaj zapotrzebowanie na nią jest ograniczone. Szacuje się, że instalacja solarna w 60 proc. zastępuje tu tradycyjną.
Produkcja prądu na własne potrzeby
Jak jednak maksymalnie wykorzystać potencjał energii słonecznej? Pomyślmy o połączeniu systemu solarnego z kolektorami fotowoltaicznymi – dzięki temu instalacja oprócz ciepła będzie produkować również energię elektryczną. Układ dostarcza prądu przez cały rok, w sposób całkowicie bezpieczny dla użytkowników i środowiska, jednocześnie podnosząc wartość nieruchomości.
Fotowoltaika to nic innego, jak bezpośrednia konwersja światła w energię elektryczną przez ogniwa solarne oraz zastosowane w nich materiały półprzewodnikowe. Nie zachodzą przy tym żadne procesy mechaniczne czy chemiczne. Promieniowanie słoneczne padając na ogniwo solarne sprawia, że dochodzi do uwolnienia ładunku elektrycznego z materiału. Powstaje tym samym pewien potencjał energetyczny w formie napięcia elektrycznego. Wytworzony w ten sposób prąd stały jest następnie przetwarzany w falowniku na prąd zmienny zgodny z parametrami sieci. Pozyskaną ze słońca energię słoneczną możemy spożytkować na potrzeby pracy obiektu, jego poszczególnych instalacji oraz urządzeń, a ewentualną nadwyżkę odsprzedać do sieci publicznej.
2 w 1 czy dwa oddzielne systemy?
Istnieje możliwość zamontowania dwóch systemów jednocześnie – o ile powierzchnia dachu czy działki na to pozwala; do głosu dochodzą także funkcjonalne układu typu 2 w 1, tzn. jednocześnie wspomagające proces ogrzewania, jak i produkujące prąd elektryczny. Urządzenia takie nazywane są „kolektorami hybrydowymi”. Mamy jeden kolektor, który jest panelem fotowoltaicznym (produkuje prąd z promieniowania słonecznego). Pod częścią fotowoltaiczną poprowadzone są rurki, którymi przepływa czynnik solarny - chłodzi moduł fotowoltaiczny i pozyskane ciepło możemy wykorzystać do ogrzewania np. wody użytkowej. Czyli jest to połączenie w jednej obudowie tradycyjnego kolektora i paneli fotowoltaicznych – tłumaczy Krzysztof Gnyra z Viessmann. Moduły fotowoltaiczne tracą na sprawności wraz ze wzrostem ich temperatury. Przepływający czynnik solarny chłodzi moduły i dzięki temu mogą one pracować z wyższą sprawnością. Chociaż sytuacje, gdy moduły będą osiągać wysokie temperatury występują stosunkowo rzadko. „Wadą” tego rozwiązania jest konieczność zapewnienia stałego odbioru ciepła z instalacji solarnej – podkreśla ekspert.
Pamiętajmy, że część promieniowania słonecznego w kolektorze hybrydowym wykorzystywana jest do produkcji energii elektrycznej, nie uczestnicząc tym samym w produkcji ciepła na potrzeby c.o. lub c.w.u. Oznacza to często, że w tego rodzaju urządzeniach nie możemy liczyć na tak efektywne wytwarzanie ciepła, jak w kolektorach solarnych. Prąd elektryczny jest z kolei produkowany na poziomie podobnym jak w tradycyjnych ogniwach fotowoltaicznych.
Zanim więc zdecydujemy się na dane rozwiązanie, powinniśmy ustalić, jakie są priorytety inwestycji (własny prąd czy wspomaganie ogrzewania/przygotowanie c.w.u.). Jeśli zależy nam na oszczędności energii wykorzystywanej na cele grzewcze, dobrym wyborem wydają się być kolektory słoneczne, a dodatkowo instalacja fotowoltaiczna. Możliwe, że zamontowanie dwóch oddzielnych układów pozwoli na najbardziej efektywne wykorzystanie parametrów systemu oraz charakterystyki budynku.