Panele fotowoltaiczne, solary, kolektory słoneczne – czym są i jaka jest różnica?

Choć panele fotowoltaiczne zagościły już na dobre na polskich dachach, nadal często mylone są z kolektorami słonecznymi. Różnica między tymi instalacjami jest jednak zasadnicza. Panele słoneczne produkują energię elektryczną ze słońca, podczas gdy kolektory służą jedynie do zmiany energii słonecznej w energię cieplną. Jak działają oba systemy i który z nich jest bardziej korzystny? Czym się różni fotowoltaika od solarów?

Panele fotowoltaiczne a kolektory słoneczne – co je łączy?

Panele fotowoltaiczne podobnie jak i kolektory mogą być umieszczane na dachu lub samodzielnych konstrukcjach. Na pierwszy rzut oka wyglądają podobnie, przez co mogą być mylone. Dwa systemy łączy również fakt, że wykorzystują energię słoneczną. W praktyce nie są to jednak rozwiązania konkurencyjne, lecz mogą się uzupełniać. Czym różnią się panele fotowoltaiczne od kolektorów słonecznych?

Kolektory słoneczne – jak to działa?

Promienie słoneczne, które padają na absorber, zostają przekazane czynnikowi składającemu się najczęściej z glikolu i wody. Roztwór ten oddaje zasobnikowi ciepło w postaci ciepłej wody. Działanie kolektorów jest ściśle powiązane ze stroną świata, w którą są one zwrócone. Najbardziej wydajne są instalacje ustawione na południe. Należy pamiętać, że kolektory słoneczne działają tylko wtedy, gdy świeci słońce, dlatego mają sporą stratę ciepła w chłodne dni.

Biorąc pod uwagę, że w naszej strefie klimatycznej najbardziej słoneczne miesiące są od kwietnia do końca września, to wtedy właśnie kolektory działają najlepiej, pozwalając nawet zrezygnować z innych źródeł podgrzewania c.w.u. Zimą kolektory wspierają konwencjonalne źródła ogrzewania w bardzo niewielkim stopniu. Przed podjęciem decyzji kolektorach trzeba się zastanowić czy przy zmieniających się warunkach pogodowych, które wpływają na ich pracę – instalacja kolektorów będzie opłacalna.

Kolektory słoneczne – awaryjność

Jeżeli przez dłuższy czas kolektory nie oddają na bieżąco ciepła do cieczy znajdującej się w zasobniku, przy dużym nasłonecznieniu może dojść do awarii. Proces ten nazywany jest stagnacją. W przypadku kolektorów może dochodzić także do rozciekania. Tego typu awarie nie mają miejsca w przypadku paneli fotowoltaicznych.

Kolektory słoneczne – rodzaje

Kolektory słoneczne dzielą się ze względu konstrukcję na płaskie i próżniowe. Jakie są różnice między nimi?

Płaskie kolektory słoneczne

Element pochłaniający promienie słoneczne ma formę metalowej płyty. Od spodu z płytą stykają się rurki, którędy płynie płyn solarny ogrzewający wodę w zasobniku c.w.u. Od góry absorber zabezpieczony jest taflą wytrzymałego szkła. Całość zamknięta jest w izolowanej wełną mineralną obudowie.

Próżniowe kolektory słoneczne

W kolektorach próżniowych absorber podzielony jest na części, z których każda umieszczona jest w szklanej, próżniowej rurze, która zapewnia dobrą izolację termiczną. Rury połączone są szyną zbiorczą, przez którą przebiega płyn roboczy odbierający ciepło i przekazujący je do zasobnika c.w.u.

Jak działają panele fotowoltaiczne?

Czym się różni fotowoltaika od solarów? Choć oba systemy bazują na energii słonecznej, ich podstawowe funkcje i zastosowania są znacząco różne. Kluczową różnicą między nimi jest rodzaj energii, którą wytwarzają: fotowoltaika produkuje energię elektryczną, podczas gdy solary wytwarzają energię cieplną. Proces wytwarzania energii rozpoczyna się od absorpcji światła słonecznego przez ogniwa fotowoltaiczne, które są najczęściej wykonane z krzemu, materiału półprzewodnikowego. Gdy promienie słońca padają na te ogniwa, energia fotonów (cząsteczek światła) jest absorbowana, co powoduje wybijanie elektronów z atomów krzemu. Te swobodne elektrony zaczynają się przemieszczać, generując prąd stały (DC). Następnie, prąd stały wytworzony przez panele fotowoltaiczne jest przekształcany na prąd zmienny (AC) za pomocą falownika (inwertera). Prąd zmienny jest tym rodzajem prądu, który jest wykorzystywany w standardowych domowych gniazdkach elektrycznych. Energia elektryczna wytworzona przez instalację fotowoltaiczną może być używana do zasilania różnych urządzeń elektrycznych w domu lub budynku.

Aby instalacja fotowoltaiczna produkowała prąd, na zewnątrz musi być jasno. Pomimo wielu istniejących mitów, fotowoltaika działa również w zimie. Do rozpoczęcia pracy instalacji nie jest wymagane mocne promieniowanie słoneczne – panele są w stanie generować prąd nawet przy zachmurzonym niebie. Chociaż w zimowych miesiącach prądu ze słońca jest mniej niż latem, panele słoneczne nadal pracują i produkują energię.

Panele fotowoltaiczne – najpopularniejsze rodzaje

Na polskim rynku dominują dwa najpopularniejsze rodzaje paneli fotowoltaicznych – polikrystaliczne i panele monokrystaliczne. Wykonane z nich instalacje obserwujemy zarówno na domach, gospodarstwach rolnych, firmach, budynkach użyteczności publicznej, a nawet na ogromnych farmach fotowoltaicznych. Czym różnią się „niebieskie” panele słoneczne od „czarnych”?

Polikrystaliczne panele fotowoltaiczne

Zbudowane z krzemu polikrystalicznego, który powstał z wielu monokryształów krzemu. Zazwyczaj są barwy jasnoniebieskiej, na ich powierzchni widoczne są krawędzie kryształów. Ogniwa mają kształt kwadratu. W porównaniu do monokryształów, ten typ modułów charakteryzuje się mniejszą sprawnością i niższą odpornością na wysokie temperatury, są za to tańsze.

Monokrystaliczne panele fotowoltaiczne

Wyprodukowane są z dużych monokryształów krzemu, charakteryzują się ciemną barwą, od ciemnoniebieskiej do czarnej. Ogniwa fotowoltaiczne powstają poprzez cięcie na plastry walcowatego kryształu krzemu przez co mają one charakterystyczny kształt kwadratu ze ściętymi rogami. Charakteryzują się wysoką wydajnością i trwałością. Ze względu na ciemną, elegancką barwę, są chętniej wybierane przez właścicieli gospodarstw domowych. 

Czym różnią się panele fotowoltaiczne od kolektorów słonecznych?

Panele fotowoltaiczne i kolektory słoneczne różnią się przede wszystkim funkcją oraz sposobem wykorzystania energii słonecznej.

1. Funkcja i zastosowanie:
   • Panele fotowoltaiczne – generują prąd elektryczny, który można wykorzystać do zasilania różnych urządzeń elektrycznych. Dzięki instalacji paneli fotowoltaicznych można znacznie obniżyć rachunki za energię elektryczną. Nadwyżki prądu, czyli nie zużyta na bieżąco energia, mogą być przechowywane w magazynach energii lub być sprzedawane do sieci.
   • Kolektory słoneczne – produkują ciepło, które służy do podgrzewania wody użytkowej.
2. Działanie:
   • Panele fotowoltaiczne – służą do przekształcania energii słonecznej w energię elektryczną. Proces ten opiera się na zjawisku fotowoltaicznym, które wykorzystuje właściwości półprzewodników, takich jak krzem, do konwersji światła słonecznego na prąd stały (DC).
   • Kolektory słoneczne – bazują na technologii absorpcji ciepła przez powierzchnie kolektorów i transferze tego ciepła do płynów.
3. Instalacja i konserwacja:
   • Panele fotowoltaiczne –  najczęściej instalowane na dachu lub gruncie. Montaż paneli fotowoltaicznych na dachu jest jedną z najczęściej wybieranych opcji, ponieważ pozwala na efektywne wykorzystanie przestrzeni, której i tak używamy. Dachy budynków są często dobrze nasłonecznione, co zapewnia optymalne warunki do produkcji energii elektrycznej. Jeśli chodzi o awaryjność fotowoltaiki, jest ona bardzo niska, ale dla zachowania pełnej wydajności i bezpieczeństwa warto przeprowadzać regularne serwisy.
   • Kolektory słoneczne – kolektory słoneczne powinny być montowane w miejscu, które zapewnia maksymalną ekspozycję na słońce przez jak najdłuższy czas w ciągu dnia. Najlepiej, aby były skierowane na południe, co umożliwia optymalne wykorzystanie promieni słonecznych. Serwisowanie kolektorów słonecznych jest kluczowym elementem utrzymania ich wydajności i żywotności. Regularna inspekcja i uzupełnienie systemu specjalnym płynem, są konieczne w celu utrzymaniu jego optymalnego działania.
4. Efektywność:
   • Panele fotowoltaiczne – warunki atmosferyczne, takie jak zachmurzenie, deszcz czy śnieg, mogą wpływać na ilość światła docierającego do paneli, co z kolei przekłada się na ich wydajność. Mimo to, panele fotowoltaiczne są zaprojektowane tak, aby działać nawet przy niekorzystnych warunkach pogodowych. W pochmurne dni, choć ilość generowanej energii jest mniejsza, panele nadal mogą produkować prąd. W miesiącach zimowych, gdy dni są krótsze, a słońce mniej intensywne, panele fotowoltaiczne mogą nadal efektywnie działać, choć ich wydajność będzie niższa niż latem. Ważnym aspektem jest fakt, że panele fotowoltaiczne nie potrzebują wysokich temperatur do efektywnej pracy – wręcz przeciwnie, niskie temperatury mogą nawet poprawić ich wydajność. Zacienienie jest jednym z większych wyzwań dla instalacji fotowoltaicznych. Cień rzucany przez drzewa, budynki czy inne obiekty może znacząco obniżyć wydajność paneli. Nowoczesne technologie jak np. half-cut, mogą jednak minimalizować straty energii spowodowane zacienieniem.
   • Kolektory słoneczne – solary są najbardziej efektywne w słoneczne dni, kiedy intensywność promieniowania słonecznego jest najwyższa. W takich warunkach mogą generować duże ilości ciepła. Niemniej jednak, ich efektywność może być ograniczona przez warunki atmosferyczne, takie jak zachmurzenie czy spadek temperatury. W miesiącach zimowych, kolektory słoneczne mogą być niewystarczające do przygotowania ciepłej wody i konieczne jest zastosowanie dodatkowych urządzeń do podgrzewania.

Panele fotowoltaiczne – utrzymanie i przeglądy czy są wymagane?

Panele fotowoltaiczne są niemal bezobsługowe. Monitoring działania instalacji działa zdalnie, dzięki inwerterowi podłączonemu do sieci wi-fi. Jeśli chodzi o czyszczenie, panele ułożone pod odpowiednim kątem same oczyszczają się np. ze śniegu w zimie, który pod wpływem grawitacji sam się osuwa. Panele słoneczne nie posiadają części ruchomych, dzięki czemu są praktycznie bezawaryjne. Jeśli chodzi o przeglądy, są one ważne, ponieważ regularne serwisowanie fotowoltaiki pozwala na szybkie wykrycie usterek i ich szybką naprawę, ale także jest zapewnieniem bezpieczeństwa instalacji. Przegląd jest też niezbędny do utrzymania gwarancji, należy więc pamiętać by robić go raz w roku.

Panele fotowoltaiczne czy kolektory – co przynosi większe korzyści?

Jak widać, zarówno kolektory jak i panele fotowoltaiczne działają dzięki promieniom słonecznym. Obie instalacje montuje się na dachu. Fotowoltaika posiada kilka kluczowych przewag nad kolektorami słonecznymi, czyniąc ją bardziej wszechstronnym i atrakcyjnym rozwiązaniem. Przede wszystkim, panele fotowoltaiczne mogą generować energię elektryczną, która jest niezbędna do zasilania różnorodnych urządzeń i systemów w domach, firmach czy zakładach przemysłowych. Dzięki temu, fotowoltaika umożliwia nie tylko obniżenie rachunków za prąd, ale także przyczynia się do zwiększenia niezależności energetycznej. Kolejną istotną zaletą jest możliwość magazynowania nadwyżek energii lub sprzedaży jej do sieci energetycznej, co dodatkowo zwiększa efektywność i opłacalność instalacji fotowoltaicznych. Ponadto, panele fotowoltaiczne są mniej wymagające w zakresie konserwacji i serwisowania w porównaniu do kolektorów słonecznych, które mogą wymagać bardziej regularnej kontroli i czyszczenia, aby zachować optymalną wydajność. Dzięki temu fotowoltaika stanowi bardziej uniwersalne i ekonomicznie korzystne rozwiązanie, szczególnie w kontekście długoterminowych inwestycji w odnawialne źródła energii. Dodatkowo panele słoneczne cechuje długa żywotność, są wysoce efektywne nawet po 30 latach. Porównując obie technologie, można uznać, że panele fotowoltaiczne są bardziej uniwersalne, a co za tym idzie, bardziej opłacalne. 

Skorzystaj z energii słońca i zwiększ swoją efektywność energetyczną swojego domu już dziś. Skontaktuj się z nami, aby uzyskać więcej informacji i rozpocząć swoją przygodę z energią odnawialną.