Okres zwrotu kosztów instalacji solarnej. Cena za ciepło

Jeżeli się w ogóle zwrócą, to po ilu latach? 75% Polaków byłoby skłonnych zainstalować w swoim domu kolektory słoneczne – wynika z raportu TNS OBOP przeprowadzonego w ramach Ogólnopolskiego Programu na rzecz Zrównoważonego Rozwoju Społeczności Lokalnych (wg http://www.egospodarka.pl). Odpowiadam w tym miejscu wszystkim, którzy mnie pytają, dlaczego nie obserwujemy boomu zakupów instalacji solarnych skoro badania OBOP były takie optymistyczne, a w dodatku wprowadzono program dofinansowań do instalacji solarnych? Otóż określenie „raczej tak” nie oznacza, że respondent jest już zdecydowany na zakup. Obecnie w naszym kraju, w ramach np. Regionalnych Programów Operacyjnych, realizowane są projekty, w których instalowane są tysiące kolektorów słonecznych w zestawach dla użytkowników indywidualnych, a jedynym kryterium decydującym o wyborze oferenta jest najniższa cena. Czy jest to właściwa droga do zapewnienia zwrotu kosztów instalacji?

Koszt produkcji W wielu wypowiedziach, w sprawie cen kolektorów słonecznych, pojawia się określenie „tani kolektor słoneczny”, a następnie konkluzja, że skoro tani, to i marny (np. w dokumencie „List otwarty w sprawie programu solarnego realizowanego w Szczawnicy”, który dostępny jest na stronach internetowych. Dlaczego więc kryterium ceny było decydujące w tym przetargu? Na koszt produkcji kolektora składają się koszty materiałowe oraz robocizny, energii itd. Czasami producenci kolektorów decydują się na sprzedaż kolektorów bez zysku, np. w sytuacji, gdy kolektory zalegają na magazynie. Nie można więc niskiej ceny bezpośrednio wiązać z niską jakością, zwłaszcza, gdy nie ma się rozeznania w strukturze kosztów produkcji kolektorów. W kosztach materiałowych kolektora słonecznego mieszczą się koszty podstawowych elementów składowych (rama kolektora, szyba solarna, absorber z powłoką, izolacja cieplna, elementy złączne, uszczelki) oraz materiałów wykorzystywanych w trakcie montażu (np. klej, lut itd.). Koszty te u producenta kolektorów zależą między innymi od wielkości produkcji, albowiem element ten przekłada się na ceny zakupowe komponentów u dostawców. Przykładowo koszt zakupu 1 m2 blachy absorbera z powłoką selektywną to kwota rzędu 20 EUR. Szyba solarna bardzo dobrej jakości to koszt rzędu 60 zł/m2. Jeśli podsumuje się koszty materiałowe, to nawet najlepszemu producentowi kolektora o powierzchni 2 m2 trudno jest zmieścić się w kwocie poniżej 600 zł. Ile wynosi koszt całkowity? Odpowiedź na to pytanie jest tajemnicą producentów. Na koszt zestawu solarnego składają się koszty poszczególnych komponentów. Przykład, jak rozkładają się procentowo te koszty (w cenach katalogowych), przedstawiono w tabeli dla dwóch wybranych producentów (przyjęto zestaw 3 kolektorów z zasobnikiem o pojemności 300 litrów, montowany na płaskim dachu). Jak widać, ponad 50% ceny zestawu solarnego stanowią elementy związane bezpośrednio z montażem kolektorów słonecznych (kolektory, zestaw montażowy, zestaw połączeniowy). Drugą pozycję w kosztach stanowi zasobnik solarny (około 25% kosztów). Pozostałe znaczące koszty to grupa pompowa z naczyniem wzbiorczym oraz regulator.

Właściwy dobór Im precyzyjniej dobrane zestawy kolektorów słonecznych do potrzeb energetycznych w budynku inwestora, tym szybciej mogą się zwrócić nakłady inwestycyjne. Warunkiem jest również prawidłowy montaż oraz eksploatacja zestawu solarnego. Koszt instalacji zwróci się tym szybciej, im dłuższy będzie czas pracy pompy solarnej w prawidłowo funkcjonującym systemie. Pompa winna pracować jedynie w przypadku, gdy kolektory słoneczne są w stanie wyprodukować ciepło użyteczne. Ile energii można stracić w przypadku niewłaściwego doboru komponentów lub parametrów pracy zestawu solarnego? Przyjmijmy, że kolektory słoneczne są „z górnej półki”, a w dodatku w korzystnej cenie. Na czym i ile można stracić?

Zasobnik solarny Aby sprawność kolektorów słonecznych o najwyższej wydajności nie została zniweczona zastosowaniem niewłaściwego zasobnika, trzeba zadbać o jego właściwą konstrukcję. O tym, że powinien posiadać bardzo efektywną izolację nie trzeba nikogo zapewniać, ale czy to już koniec wymagań? Najważniejsze okazuje się być zapewnienie konstrukcji pozwalającej na tworzenie się w zasobniku warstw temperaturowych. O ile zmniejszyć się może wskaźnik pokrycia solarnego (udział energii słonecznej w całkowitej energii niezbędnej do zabezpieczenia potrzeb użytkownika), w wyniku niepotrzebnego naruszenia warstw temperaturowych, pokazuje wykres 1. Nietrudno zauważyć, że strata może być olbrzymia! Zasobnikom i ich doborowi warto więc poświęcić szczególną uwagę (o tym w oddzielnym artykule).

Izolacja cieplna Dla zmniejszenia kosztów zestawu solarnego oszczędza się nawet na izolacji cieplnej przewodów instalacji. Ile powoduje to strat? Stratę energii, przypadającą na metr bieżący rury w skali miesiąca, przedstawiono na wykresie 2. Oznacza to, że w instalacji o długości 20 m, zrealizowanej na rurze o średnicy 18 mm (o grubości izolacji cieplnej 10 mm zamiast 30 mm), może dojść do strat rzędu 40 kWh w skali miesiąca. Jak ta wielkość ma się do energii pozyskiwanej przez kolektory słoneczne? W powyższym zestawieniu kosztów przyjęliśmy 3 kolektory słoneczne o powierzchni rzędu 6 m2. Gwarantują one uzysk 525 kWh/ m2 w skali roku, to jest 3 150 kWh/rok albo innymi słowy 260 kWh/miesiąc. Zła izolacja cieplna przewodów może więc doprowadzić do strat rzędu nawet 15%!

Regulacja systemu Składnikiem każdego zestawu solarnego jest regulator współpracujący z grupą pompową. Prawidłowa praca regulatora zapewnia uzyskanie oczekiwanej wydajności zestawu solarnego. W przeszłości stosowano regulatory różnicowe bez regulacji prędkości obrotowej pompy solarnej, co prowadziło do zmniejszenia efektywnego czasu pracy instalacji. Jeśli pompa solarna się załączyła, po osiągnięciu przez kolektory słoneczne temperatury zapewniającej różnicę temperatur załączania, to w momencie, gdy wymóg ten nie był zrealizowany, pompa wyłączyła się. W nowoczesnych rozwiązaniach stosuje się regulację prędkości obrotowej pompy solarnej. W regulatorach z regulacją prędkości obrotowej następuje optymalizacja procesu załączania i wyłączania pompy solarnej. Algorytm pracy regulatora jest tak zaprojektowany, że po załączeniu pompy solarnej rejestrowany jest poziom spadku temperatury na kolektorach słonecznych i w przypadku, gdy następuje zmniejszenie temperatury na kolektorach słonecznych poniżej zaprogramowanego poziomu, pompa solarna zmniejsza obroty celem uzyskania mniejszego przepływu na kolektorach. Dzięki temu następuje większy przyrost temperatury na kolektorach słonecznych w przypadku zmniejszenia się poziomu natężenia promieniowania słonecznego. Pompa wyłączy się dopiero, gdy układ nie będzie w stanie uzyskać wzrostu temperatury na kolektorach słonecznych, który zapewniłby różnicę temperatur wyłączania pompy solarnej. Efektem jest znaczne wydłużenie efektywnego czasu pracy pompy solarnej, a co za tym idzie – wyższa wydajność instalacji solarnej. Właściwe nastawy oraz prawidłowy algorytm działania regulatora są więc niezbędne. Wydłużenie efektywnego czasu pracy pompy solarnej uzyskuje się w przypadku, gdy prawidłowo dobrane są różnice temperatur załączania i wyłączania pompy solarnej.

Uzysk solarny prognozowany a rzeczywisty Prawie wszyscy oferenci zestawów solarnych proponują skorzystanie z programów symulacyjnych, które pozwalają na prognozowanie uzysku solarnego zastosowanych kolektorów słonecznych. Niektóre z tych programów są autorstwa producentów kolektorów i wówczas zalecam ostrożność przy ich wykorzystywaniu. Programy te mogą „preferować” własne produkty. Po prostu proponuję zweryfikowanie danych w oparciu o inny, niezależny program. Wbrew informacjom podanym w artykule [1] nie ma problemu z pozyskaniem danych odnośnie warunków nasłonecznienia na terenie całej Europy. Problem może występować natomiast z wprowadzeniem tych danych do programu symulacyjnego. Natomiast niedopuszczalne wydaje mi się korzystanie z wyników badań IBMER w Warszawie. Na czym opieram swoją tezę? Na wykresie 3 przedstawiam wyniki badań Instytutu, charakterystyki sprawności 4 typów kolektorów płaskich wykonanych w tym Instytucie. Jeśli Instytut był w stanie wykazać, że krzywa sprawności kolektora płaskiego (Re 2.85 na wykresie – współczynnik strat liniowych wynosi 0,543 W/m2K dla tego kolektora) jest „lepsza” od sprawności kolektorów próżniowych (np. 1,38 W/m2K dla kolektora KSR10; 2,52 W/m2K dla kolektora NSC30-58-1800; 1,16 W/m2K dla kolektora Gasokol Hp65/30; 1,14 W/m2K dla kolektora Xinox DF itd.), to chyba coś tu nie gra? Mam swoje zdanie na temat stanowiska badawczego tego Instytutu i wyników jego badań. Mam jednak nadzieję, że instytucje dbające o nadzór nad badaniami zajmą się tym tematem.

Podsumowanie Naiwnym inwestorom, którzy wierzą, że zainwestowane w instalację solarną pieniądze szybko się zwrócą, proponuję kupić najtańszy zestaw solarny oferowany na rynku. Reklamację proszę kierować do sprzedawcy! Ponieważ zwykle nie da się tego wyegzekwować, trzeba zwrócić się do niezależnego Sądu.
dr inż. Jerzy Chodura
Zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf pdf

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij