Decyzja o zakupie kolektorów słonecznych powinna być przemyślana pod wieloma względami. Wątpliwości wzbudza zwłaszcza ekonomiczna zasadność użycia kolektorów.
Rys. 8. Koszt uzyskania ciepła z różnych nośników.
Z całą pewnością inwestycja w kolektory zwraca się i przynosi oszczędności. Jednak obliczenie okresu zwrotu kosztów poszczególnych instalacji nie jest łatwe z powodu pewnych zjawisk wystepujących w czasie eksploatacji kolektorów. Zużycie wody w różnych okresach użytkowania, ceny energii oraz nasłonecznie w kolejnych latach podlegają nieustannym i czesto nieprzewidywalnym zmianom. Rzeczywisty wynik ekonomiczny odbiega zatem in plus lub in minus od wyniku uzyskanego w toku obliczeń.
Tabela 5. Koszt uzyskania ciepła z różnych nośników.
Podstawowa informacja dla dalszych rozważań, to koszt uzyskania 1 kWh ciepła za pomocą kolektorów słonecznych.
Ogrzewana woda pochłania ciepło. W wyniku tego procesu podnosi sie jej temperatura. Związek miedzy ciepłem pochłonietym, masą wody oraz przyrostem temperatury można przedstawić za pomocą wzoru:
Zakładamy, że chcemy ogrzać 1 kg wody o 1 K. Średnie ciepło właściwe wody (przy stałym ciśnieniu, w zakresie obliczeniowej temperatury) wynosi:
Obliczenie ilości ciepła niezbednego do ogrzania wody w zasobniku o pojemności 300 litrów od temperatury 10°C (283 K) do temperatury 50°C (323 K) wymaga określenia masy wody. Średnia objetość właściwa wody w zakresie temperatury obliczeniowej wynosi 1,0062 l/kg. Wartość ta jest nieznacznie wieksza od 1, dlatego można przyjąć, że masa 1 litra wody wynosi 1 kg.
Teraz bez trudu można obliczyć koszty energii dowolnego pochodzenia, użytej do ogrzania 300 litrów wody. Pamietać jednak należy, że uproszczony model matematyczny nie uwzglednia strat powstających przy przesyłaniu czynnika grzewczego pomiedzy źródłem ciepła a zasobnikiem cwu. Koszty poszczególnych nośników energii przedstawia Tabela 5.
Oprócz kosztów eksploatacji, które zależą od ceny poszczególnych nośników energii, trzeba rozważyć drugi składnik wpływający na opłacalność inwestycji - koszt urządzeń grzewczych. Załóżmy, że do ogrzania 300 litrów wody użyjemy instalacji solarnej, której podstawowym elementem jest bateria trzech kolektorów.
Ilość ciepła, które można uzyskać z baterii kolektorów w ciągu roku, zależy od mocy pojedynczego kolektora, ta zaś jest pochodną powierzchni czynnej absorbera, sprawności urządzenia oraz natężenia promieniowania słonecznego. Maksymalna moc cieplna pojedynczego kolektora o powierzchni czynnej 1,733 m2 i sprawności 80%, eksploatowanego przy natężeniu promieniowania 1000 W/m2, wynosi:
Moc cieplna baterii słonecznej powinna być tak dobrana, aby w okresie letnim zapewnia pokrycie do 95% dziennego zapotrzebowania na ciepło danego obiektu. Tę samą ilość ciepła można jednak wytworzyć w różnym przedziale czasu.
Wynika stąd, że czas potrzebny do ogrzania wody jest wprost proporcjonalny do masy ogrzewanej wody oraz zadanej temperatury, a odwrotnie proporcjonalny do mocy zainstalowanych kolektorów:
Rys. 9. Czas potrzebny do podgrzania wody o 40 K w zależności od mocy baterii kolektorów i pojemności zbiornika cwu.
Rysunek 9 pokazuje, że dla efektywnej pracy instalacji bardzo istotna jest optymalna kombinacja pojemności zbiornika i powierzchni czynnej baterii słonecznej. Instalacja z trzema kolektorami nagrzewa o połowę więcej wody (zbiornik o pojemności 300 litrów) niż instalacja z jednym kolektorem (zbiornik o pojemności 200 litrów) w dwukrotnie krótszym czasie!
Przykład III wskazuje, że zastosowanie instalacji solarnej jest wysoce opłacalne. Z kolei zwrot kosztów inwestycji bedzie tym szybszy, im lepiej dobrano wielkość baterii słonecznej do dobowego zużycia ciepłej wody użytkowej. Przeprowadzone obliczenia opierają się na obecnych cenach nośników energii. Ostatnie lata pokazują jednak, że ceny stale rosną i wydaje się, że będą rosły nadal, a Słońce świeciło i świecić będzie w dalszym ciągu, a zatem zysk z inwestycji w instalacje słoneczne będzie się stale powiększał.
Rozważając opłacalność inwestycji w instalację solarną, należy ponadto wziąć pod uwagę szereg czynników dodatkowych, takich jak możliwość pozyskania dotacji i tanich kredytów przez inwestorów instytucjonalnych. Spółdzielnie mieszkaniowe, towarzystwa budownictwa społecznego oraz instytucje użyteczności publicznej (szkoły, szpitale, itp.) mogą bowiem korzystać z licznych środków pomocowych, przeznaczonych na inwestycje związane z wykorzystywaniem OZE. O pozyskanie finansowego wsparcia można ubiegać się w wojewódzkich funduszach ochrony środowiska i gospodarki wodnej, Narodowym Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej, Ekofunduszu, a także w funduszach unijnych, np. SAPARD. Potencjalni inwestorzy, zarówno instytucjonalni jak i indywidualni, mogą również ubiegać się o preferencyjne kredyty w Banku Ochrony Środowiska. Oprocentowanie tych kredytów wynosi ok. 40% stopy redyskonta weksli, co na koniec 2002 roku dawało realne roczne odsetki poniżej 4%.
Należy podkreślić, że koszty instalacji solarnej zależą w znacznym stopniu od zakresu modernizacji istniejącej, tradycyjnej instalacji. Stosunkowo najtańsza jest instalacja solarna wkalkulowana w koszty budowy nowego obiektu. Od razu można zamontować kolektory w połaci dachowej, rezygnując z części poszycia, a pojemnościowy zbiornik ciepłej wody użytkowej stanowi niezbędne wyposażenie większości współczesnych systemów grzewczych, zwłaszcza niskotemperaturowych.
Cena zbiornika to ok. 1/3 ceny instalacji solarnej, dlatego jeśli kotłownia jest już wyposażona w odpowiedni zasobnik, to prosty okres zwrotu kosztów instalacji solarnej dla domu jednorodzinnego wyniesie nie wiecej niż 5 lat.
Wyposażając dom w urządzenia AGD, nie powinniśmy zapominać,
że większość nowoczesnych pralek i zmywarek ma przyłącza ciepłej wody.
Jeśli ogrzewamy wodę za pomocą Słońca, to oszczędności z tytułu mniejszego
zużycia energii elektrycznej są
oczywiste.
| Powrót do Strony Głównej |