Energie, kterou naše nejbližší hvězda vyzáří směrem k Zemi, dosahuje 175 miliard megawattů, takže na každý metr čtvereční dopadá asi 1,39 kW (tzv. solární konstanta). Část tohoto množství sice odrazí ochranná vrstva atmosféry, takže celková dopadající energie je výrazně nižší (při kolmém dopadu a při bezmračném počasí dopadá na čtvereční metr zemského povrchu přibližně 1000 wattů). Toto množství by nám mělo teoreticky stačit, bohužel největší podíl sluneční energie připadá na místa, kde ji není možné (alespoň prozatím) dostatečně využívat. Jsou to zejména rovníkové oblasti moří, pouště či velice řídce obydlené lokality... V našich zeměpisných šířkách se využívání energie Slunce omezuje pouze na nejteplejší měsíce v roce, ve zbývajícím období je zapotřebí zapojit také jiné zdroje, l když sluneční energie je zdánlivě zdarma, jsou všechna zatím známá solární zařízen konstrukčně i finančně náročná a vyplatí se pouze k ohřevu trvale obydlených objektů; finanční návratnost například u takové rekreační chaty je poměrně nízká a takové zařízení "by se zaplatilo" až za několik desítek let.

Využití v praxi

V našich podmínkách se energie Slunce využívá zejména k ohřevu užitkové vody, pro otopné účely a k ohřevu vody v bazénech prostřednictvím tzv. solárních kolektorů. Již méně často jsou k vidění zatím velice drahé fotovoltaické panely, které mění dopadající světlo přímo v elektrickou energii využitelnou v domácnosti. Sluneční záření se dnes s oblibou využívá také "pasivně" - tato metoda vychází ze stejného principu jako například obyčejný skleník. Nejčastéji jde o nejrůznější skleněné přístavky (informovali jsme o nich v předchozí kapitole), které je možné instalovat nejen u nově stavěných budov, ale lze jimi doplnit rovněž objekty staršího data. Tepelná energie takto získaná odvisí především od polohy a typu budovy a může dosahovat poměrné zajímavých hodnot.
 
Když se řekne kolektor
 
Co do řešení se solární kolektory dělí na kapalinové a vakuové. V případě kapalinových zařízení se sluneční záření přeměňuje na teplo s pomocí speciálně upravených skleněných ploch, mezi kterými cirkuluje vhodné teplonosné médium, ekologicky nezávadná nemrznoucí kapalina (např. sloučeniny glykolu, solaren atd.). Tepelná energie je pohlcována absorbérem a odváděna do výměníku, kde je předávána k ohřevu vody nebo topné vodě, popřípadě se může ukládat v objemných akumulačních nádržích a využívat později (například v noci nebo ve dnech s nedostačujícím slunečním svitem). Výhodné jsou zejména kolektory vybavené selektivní absorpční vrstvou, jež mají vyšší účinnost, protože dokáží zachytit i difuzní záření, což je energie pocházející z odrazu slunečních paprsků od překážek v atmosféře (oblaka, vodní pára, prach). Vedle poměrně běžných kapalinových panelů se vyrábějí i vakuové solární kolektory, které sluneční záření zachycují prostřednictvím vakuové skleněné plochy či trubice, kde se přeměňují na tepelnou energii odpařováním teplonosné kapaliny. Ta přechází následně v podobě páry do kondenzátoru, kde ve výměníku předává teplo topné vodě; tím se ochladí, zkapalní (zkondenzuje)a vrací se zpět do kolektoru. Vakuum výrazně snižuje ztráty, čímž se účinnost zařízení výrazně zvyšuje zejména v zimních měsících. Solární kolektory obou typů je možné instalovat nejen na nové, ale i stávající starší budovy. Tepelnou energii lze pro potřeby vytápění kumulovat do zásobníků i dlouhodobě, ale jejich cena a nároky na prostor jsou poměrně velké (čím delší doba akumulace, tím je systém dražší). Solární zařízení je navíc zapotřebí doplnit vhodným zdrojem tepla (plynový nebo elektrický kotel, přímotop, teplovzdušný krb), který bude dodávat tepelnou energii v době, kdy intenzita slunečního záření není příliš velká. Sluneční kolektory, které jsou dnes k vidění na střechách některých budov, jsou jen příslovečným "vrcholkem ledovce" - aby systém fungoval, musí solární sestava obsahovat také zásobník, elektronickou regulaci, expanzní nádobu, odvzdušňovací ventil, pojistný ventil a další komponenty umožňující bezpečný provoz. Levnější systémy jsou tzv. samotížné (ohřátá tekutina stoupá vzhůru), většinou se však používají oběhová čerpadla.
 
Aby dobře fungovaly
 
Kapalinové i vakuové kolektory se montují se sklonem 45° na sedlovou nebo rovnou střechu, méně často na stěnu objektu ("fasádní systémy"). Chcete-li získat co možná nejvyšší výkon, potom musíte dodržet jejich nasměrování na jih. Mírná odchylka na západ (8° až 15°) pak umožní využít i energii zapadajícího Slunce. Některé zahraniční konstrukce umožňují průběžné natáčení kolektorů. Toto řešení je však finančně nevýhodné a poměrně nespolehlivé. Běžnější jsou konstrukční prvky, s jejichž pomocí je možné měnit úhel ve vertikálním i horizontálním směru v rozmezí asi +/-15 stupňů. Kolektory samozřejmě nesmi být po dobu ohřevu ničím zastíněné (přípustný je stín stromů dopoledne; od cca 11 hodiny musí být plochy kolektorů vystavené slunečnímu záření zcela bez překážek). Také samotné kolektory nelze rozmístit zcela libovolně - solární plochy musí být co možná nejblíže centru odběru TUV, veškeré potrubí musí odpovídat nejen požadovanému průtoku a teplotě kapaliny v solárním okruhu, ale mělo by být opatřené také kvalitní tepelnou izolací.
 
 
Co se ještě vyplatí vědět:

* V letním období, kdy se netopí a spotřeba TUV (teplé užitkové vody) je takřka minimální, je zapotřebí chránit solární kolektory i celý systém před nadměrným přehříváním. V tomto případě se vyplatí vyhřívat přebytečným teplem například vodu v bazénu.
 
* Svisle umístěný kapalinový kolektor, který bude orientovaný směrem na jih, poskytne za rok cca 700 kWh/m², šikmo umístěný kolektor se sklonem 20 až 60° dodá za rok cca 1000 kWh/m² (hodnoty závisí také na účinnosti kolektorů).
 
* Dnes je již známá věc, že k přípravě teplé užitkové vody (TUV) pro jednu osobu je zapotřebí plocha kolektoru nejméně 1,2 m². V průměru 1 m² kolektoru ohřeje 45 litrů vody v zásobníku za den. Pokud počítáte i s tím, že následující den nebude svítit slunce, musíte dimenzovat zásobník na TUV na objem 60 l na každou osobu v domácnosti.
 
* Pokud kolektory použijete výhradně pro přípravu TUV, potom budete potřebovat nejméně 3 kolektory a další příslušenství, k přípravě TUV a přitápění je pak zapotřebí minimálně 6 kolektorů. Při vyhřívání bazénu (podmínkou je spolehlivá tepelná izolace) je zapotřebí, aby plocha solárních kolektorů dosahovala asi poloviny plochy hladiny (u nekrytých bazénů, u krytých bazénů stačí zhruba 25 %).
 
* V každém případě se vyplatí, aby dodávku solárních kolektorů, montáž veškerých zbývajících částí systému včetně regulace, napojení na rozvody vody a elektroinstalaci navrhla a realizovala jediná firma. V případě reklamací se pak můžete obracet na jednoznačně definovaného partnera.
Klasický domek nebo moderní novostavba solární kolektory na střeše vůbec nemusí působit rušivě
Počet střešních panelů na střeše je samozřejmě nutné přizpůsobit počtu osob, které dům obývají a jejich požadavkům.

Autor: Karel Stech, časopis Domov

Foto: archiv firem Nelumb, Solární systémy

Diskuze k článku