Potencjalny inwestor, który zamierza przystąpić do instalowania kolektorów słonecznych w swojej nieruchomości, nie zawsze dysponuje niezbędną wiedzą dotyczącą skali przedsięwzięcia, wyboru optymalnych w danych warunkach kolektorów, a ponadto zainteresowany jest choćby szacunkowym kosztem inwestycji i spodziewanymi efektami ekonomicznymi.

Oferty rynkowe dostawców kolektorów operują w większości przypadków hermetycznym tekstem trudno zrozumiałym dla inwestora. Z tych samych względów nie zawsze potrafi on znaleźć „wspólny język” ze specjalistą - doradcą.

Celem niniejszej publikacji jest przybliżenie inwestorowi problematyki dotyczącej technicznych i ekonomicznych aspektów realizacji przedsięwzięcia, a tym samym ułatwienie podjęcia optymalnej decyzji, zwłaszcza że występuje tu szereg istotnych uwarunkowań.

Wykorzystanie energii solarnej może służyć głównie dwom celom: ogrzewaniu wody użytkowej oraz ogrzewaniu pomieszczeń.

W niniejszym artykule zajmę się tylko tym pierwszym celem, ponieważ doświadczenia wskazują, że w naszym klimacie ogrzewanie domu energią słoneczną jest nieopłacalne, gdyż wymagałoby to instalowania kolektorów o dużej powierzchni (równej w przybliżeniu połowie powierzchni ogrzewanych pomieszczeń). Natomiast ogrzewanie wody użytkowej pozwala uzyskać najkorzystniejszy stosunek kosztów systemu do efektów energetycznych.

Wybór kolektorów płaskich uzasadniony jest relatywnie niską ceną w porównaniu do dostępnych na rynku kolektorów próżniowych znacznie doskonalszych (i droższych !), ale których sprawność energetyczna jest w polskim klimacie nieadekwatna do uzyskanych efektów.

W artykule zamieszczonym w nr 2/2011 kwartalnika „Buduj z Głową” zachęcałem inwestorów do korzystania z tzw. katastrów słonecznych, które wskazują, czy budynek usytuowany jest pomyślnie w stosunku do źródła energii oraz czy obiekt nie jest zacieniony przez sąsiednie budynki, drzewa itp. Ponieważ jednak na razie mapy słoneczne nie pokrywają dużych obszarów w kraju – inwestor powinien zaangażować specjalistę, który oceni czy budynek spełnia warunki dla ekonomicznie działającej instalacji. W przeciwnym przypadku należy odstąpić od instalowania kolektorów, aby uniknąć zbędnych kosztów i rozczarowań.

Jak wynika z badań klimatologicznych, przeciętna moc promieniowania słonecznego w Polsce wynosi około 1000 kWh na 1 m2 powierzchni w relacji rocznej. Przeprowadzone badania wykazują także, że suma godzin bezchmurnych w naszym kraju sięga rocznie 1500÷1600 godzin. Fachowcy oceniają, że dobre kolektory mogą dostarczyć w ciągu roku średnio około 50% energii docierającej do instalacji, tj. około 500 kWh na 1 m2 na rok. Powyższe dane stanowią punkt wyjścia dla oszacowania ilości energii potrzebnej do ogrzania wody użytkowej w budynku, a w konsekwencji – do obliczenia liczby i powierzchni kolektorów niezbędnych do zainstalowania w konkretnym obiekcie.
Przykładowo – dla podgrzania wody użytkowej w domu jednorodzinnym zamieszkałym przez 4 osoby, z których każda zużywa 60÷80 dm3 wody dziennie, niezbędne jest pozyskanie około 3000 kWh energii solarnej (na rok), tj. zabudowania kolektorów o powierzchni 6 m2. Jest to rachunek przybliżony dla zilustrowania skali problemu.

Kolektory płaskie zbudowane są z napełnionych cieczą cienkich rurek obudowanych z jednej strony płytą metalową lub z tworzywa sztucznego, a od strony naświetlanej promieniami słonecznymi płytą ze szkła hartowanego pokrytą czarną powłoką. Substancja pokrywająca absorber musi cechować się wysokim współczynnikiem pochłaniania promieniowania słonecznego a równocześnie niskim współczynnikiem emisji promieniowania. Im te współczynniki są korzystniejsze, tym sprawność absorbera jest wyższa. Oferta producenta przewiduje różne rozwiązania np. specjalny lakier, powłoki z tlenków miedzi, niklu, chromu i najlepsze (ale równocześnie najdroższe) z tlenku tytanu. O współczynnikach absorpcji promieniowania i emisji informują specjalne tablice umożliwiające inwestorowi dokonanie wyboru.
Różne są materiały, z których wykonane są rurki z nagrzewającą się cieczą. Zazwyczaj jest to droższa, dobrze przewodząca ciepło miedź lub tańsze aluminium.
Różnice konstrukcyjne i materiałowe determinują ceny kolektorów.

Przy wyborze rodzaju kolektora inwestor kieruje się zwykle jego ceną, uwzględniając także sprawność instalacji.
Obiektywną ocenę zapewniają wymagania techniczne ujęte w normach europejskich EN 12975 i EN 12976 (wprowadzonych przez polskie normy PN-EN 12975 i PN-EN 12976). Kolektory, które spełniają warunki tych norm otrzymują markę „SOLAR KEYMARK” i tylko kolektory z takim oznaczeniem kwalifikują inwestycję do otrzymania dotacji z Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej[1]. Możliwość korzystania z dotacji ma decydujące znaczenie dla oceny efektywności ekonomicznej instalacji, a ściślej biorąc okresu zwrotu zainwestowanego kapitału.

Przy wyborze kolektorów należy kierować się zasadą, aby możliwie w pełni pokrywały one zapotrzebowanie obiektu na ciepło, ale aby równocześnie nie pozostawała trudna do zagospodarowania nadwyżka. Doradca powinien uwzględnić ten wymóg kojarząc pojemność zasobnika, w którym gromadzona jest ciepła woda użytkowa z powierzchnią kolektorów.

Pojemność zasobnika oblicza się na 150% dziennego zapotrzebowania budynku na ciepłą wodę (na podstawie liczby użytkowników c.w.u. i szacunku zużycia ciepłej wody dziennie). Przy przyjętym założeniu około 70 dm3 wody dziennie na osobę, i 4 osoby zamieszkujące dom – zasobnik powinien pomieścić 420 dm3.

Przy montażu kolektorów należy dążyć aby skierowane były w kierunku południowym przy nachyleniu około 40º. Zazwyczaj najdogodniej jest kolektory usytuować na dachu, ale niekiedy wybór pada na południową elewację.

Podejmując decyzję o zakupie instalacji solarnej dla obiektu już wybudowanego konieczne jest ustalenie czy i jak instalacja ta będzie współpracować z istniejącą instalacją grzewczą, ponieważ zazwyczaj inwestorzy budując dom nie przewidywali, że w przyszłości zamontują kolektory. Rozwiązanie tego problemu nie powinno nastręczać trudności technicznych, ale trzeba się liczyć z dodatkowymi kosztami adaptacyjnymi.

W przypadku budynków wielorodzinnych może pojawić się trudność pomieszczenia kolektorów na dachu (na elewacji kolektorów raczej się nie montuje). Wynika to z konieczności zabudowy kolektorów o powierzchni rzędu kilkudziesięciu m2 dla pozyskania energii niezbędnej do ogrzania wody licznych użytkowników zamieszkujących takie domy. Znając sprawność absorberów i zapotrzebowanie mieszkańców na ciepłą wodę można obliczyć powierzchnię potrzebnych kolektorów i porównać z dostępną powierzchnią dachu. Gdyby z rachunku wynikło, że miejsce do montażu kolektorów nie zapewnia możliwości zabudowy kolektorów o wymaganej powierzchni, inwestor powinien odstąpić od zaplanowanego przedsięwzięcia.

Wszelkie wyliczenia wskazują, że instalacja solarna w budynku wielorodzinnym jest bardziej opłacalna niż w jednorodzinnym (niższe koszty przypadające na 1 lokal). Zastosowanie kolektorów słonecznych ma jednak sens tylko wówczas, gdy w budynku istnieje instalacja centralnego ogrzewania wody użytkowej. Jeśli trzeba by było wykonać instalację rozprowadzającą wodę z zasobników do poszczególnych lokali, to znacznie podrożyłoby to koszty przedsięwzięcia, czyniąc je w istocie nieopłacalnym.

Kluczowym problemem wymagającym rozważenia przez potencjalnego inwestora instalacji solarnej jest jej opłacalność. Należy mieć na uwadze, że koszt instalacji jest duży przy relatywnie długim okresie zwrotu poniesionych nakładów. Oto kilka elementów tego rachunku.

Według szacunku ekspertów, kompletna instalacja solarna w zamieszkałym przez 4 osoby budynku jednorodzinnym kosztuje 10÷15 tys. zł (koszt kolektorów, zasobników na ciepłą wodę, pompy wymuszającej obieg cieczy w instalacji, regulatora sterującego instalacją, wsporników mocujących kolektory i innych drobnych urządzeń). Oszczędność energii niezbędnej do ogrzania wody użytkowej w porównaniu do energii ze źródeł konwencjonalnych wyniosłaby około 2000 kWh/rok, co oznacza oszczędność rzędu 800÷1000 zł rocznie. Okres zwrotu poniesionego kapitału w domu zamieszkałym przez 4 osoby wyniósłby w przypadku prądu około 9 lat, oleju opałowego około 15 lat, gazu około 20 lat, a węgla nawet 30 lat. Aspekt ten inwestor powinien uwzględnić podejmując decyzję zabudowy kolektorów słonecznych.

Jeśli by inwestor uzyskał dotację NFOŚiGW – kalkulacja byłaby znacznie korzystniejsza. Uwzględniając wydatek mniejszy o 40% kosztów kwalifikowanych okres zwrotu nakładów zmniejszy się o blisko połowę.

Podane przykłady liczbowe należy traktować jako orientacyjne i w żadnym razie nie powinny determinować zasadności zastosowania w budynku kolektorów słonecznych, pod warunkiem jednak, że przed podjęciem decyzji uwzględnione będą przedstawione w niniejszym tekście uwagi i zastrzeżenia.

Instalacja solarna to inwestycja o licznych uwarunkowaniach zarówno technicznych jak też ekonomicznych. Fachowy doradca powinien mieć tu głos decydujący.

 

 

 

 

[1] patrz – „Jak pozyskać finansowanie inwestycji solarnych” J.Bolkowski, BzG 2/2011