Energia drogo nas kosztuje. Nic dziwnego, że stale szukamy sposobu, by na niej zaoszczędzić, zarówno w skali globalnej jak i każdy na własną rękę w swoim najbliższym otoczeniu. Dlatego warto zainteresować się energią odnawialną — to nie tylko oszczędność, ale i ekologia. Prędzej czy później ludzkość będzie musiała na poważnie zainwestować w odnawialne źródła energii, by nie wyeksploatować planety do cna. A już teraz każdy z nas może się do tego w niewielkim stopniu przyczynić.
Kolektory słoneczne
Tego rodzaju kolektory pozwalają nam wykorzystać energię słoneczną do podgrzewania wody w naszym gospodarstwie domowym. Zasada ich działania opiera się na bezpośrednim przechwytywaniu promieniowania słonecznego i zamianie go na ciepło użytkowe. Specjalnie zaprojektowana powierzchnia absorpcyjna — często pokryta selektywną powłoką — wchłania promieniowanie krótkofalowe i przekazuje je do czynnika roboczego, którym może być woda z glikolem lub inna ciecz niezamarzająca. Czynnik ten krąży w obiegu zamkniętym i oddaje ciepło w wymienniku umieszczonym w zasobniku ciepłej wody użytkowej.
Oczywiście takie rozwiązanie ma swoje minusy — przede wszystkim uzależnienie od pogody i dostępności słońca. Nie znaczy to, że musi być ciepło. Jeśli mamy słoneczną zimę, kolektory równie dobrze się sprawdzają, bo liczą się promienie, nie tylko temperatura powietrza. Problem w tym, że w polskim klimacie ilość słonecznych dni jest znacznie ograniczona, zwłaszcza od listopada do lutego. W efekcie inwestycja w kolektory nieprędko się zwróci — okres amortyzacji może sięgać od 8 do 15 lat w zależności od doboru instalacji, izolacji budynku i ilości odbiorców ciepłej wody.
Warto jednak wziąć pod uwagę korzyści wykraczające poza sam czas zwrotu kosztów. Z jednej strony oczywiście ekologia — ogrzewanie za pomocą kolektorów nie wpływa w żaden niekorzystny sposób na środowisko, nie emituje CO₂ ani pyłów. A z drugiej strony oszczędności, które nie od razu może nawet dostrzeżemy, jednak z czasem będą coraz większe. W miesiącach letnich dobrze zaprojektowana instalacja solarna może pokryć nawet 100% zapotrzebowania na ciepłą wodę, co bezpośrednio przekłada się na niższe rachunki za gaz lub prąd. W skali roku osiąga się średnio 50–70% pokrycia zapotrzebowania na ciepło do podgrzewania wody użytkowej.
Systemy fotowoltaiczne
Kolektory służą wykorzystaniu słonecznej energii do ogrzewania. Panele słoneczne z ogniwami fotowoltaicznymi to już zupełnie inna kategoria rozwiązań — one bowiem dzięki zjawisku fotowoltaicznemu wytwarzają bezpośrednio prąd stały. Ogniwa wykonane z krzemu półprzewodnikowego zamieniają energię fotonów w ruch elektronów, co generuje napięcie i prąd elektryczny. Następnie falownik przekształca go w prąd zmienny o parametrach sieci 230V/50Hz, który możemy już zastosować w swoim domu, zasilając wszystkie standardowe urządzenia — od lodówki po komputer.
Trudno nie zauważyć korzyści takiego układu. Produkcja własnego prądu do swoich potrzeb? I to wszystko dzięki promieniom słonecznym? Brzmi idealnie, ale czy ilość tego prądu będzie wystarczająca? Cóż, to już zależy od naszego indywidualnego zużycia oraz mocy zainstalowanych paneli. Typowa instalacja o mocy 5 kWp na dachu domu jednorodzinnego w centralnej Polsce generuje około 4500–5500 kWh rocznie, co często wystarcza, by pokryć 70–90% zapotrzebowania przeciętnego gospodarstwa domowego. Systemy fotowoltaiczne raczej mogą nam posłużyć jako główne źródło elektryczności, które w razie potrzeby uzupełniamy energią z sieci, a nie odwrotnie.
Zawsze to jednak oszczędność dużego rzędu. I nie musimy się martwić, że zostaniemy pozbawieni prądu, bo w tej instalacji, jeżeli zużyjemy go więcej niż wyprodukujemy, to tyle, ile nam będzie brakować, zostanie automatycznie dobrane z sieci publicznej. W Polsce działa system prosumencki „net-billing”, w którym nadwyżki energii oddajemy do sieci, a operator rozlicza je z pobraną energią. Dzięki temu nie marnujemy żadnej wyprodukowanej kilowatogodziny i możemy korzystać z prądu także nocą, gdy panele nie pracują.
Elektrownie wiatrowe
A może by tak wykorzystać wiatr? Takie małe wiatrowe elektrownie do użytku prywatnego świetnie nadają się zwłaszcza do zasilania odbiorników radiowych i telewizyjnych lub na przykład lamp na działce. Dobrze sprawdzają się też jako awaryjne podtrzymanie zasilania w przypadku zaniku napięcia w sieci. Mikroelektrownia wiatrowa o mocy kilku kilowatów potrafi pokryć znaczną część potrzeb energetycznych zwłaszcza w gospodarstwach położonych na otwartych terenach, gdzie średnia prędkość wiatru przekracza 4–5 m/s.
To dobra opcja, jeśli chcemy się przynajmniej w pewnym stopniu uniezależnić od zewnętrznych dostawców prądu. Ta metoda pozyskiwania energii jest zresztą najlepszym wyjściem dla gospodarstw oddalonych od sieci przesyłowych, gdzie koszt doprowadzenia linii elektrycznej jest bardzo wysoki. W takich lokalizacjach instalacja małej elektrowni wiatrowej wraz z magazynem energii może okazać się bardziej opłacalna niż płacenie za kilometr kabla zasilającego.
Środowisko naturalne też oczywiście tylko na tym korzysta. Pozyskiwanie energii elektrycznej z wiatru nie powoduje, rzecz jasna, zanieczyszczeń ani emisji dwutlenku węgla. I choć trudno sobie wyobrazić, by ta metoda miała całkiem zastąpić elektrownie cieplne w Polsce, może znacząco ograniczyć zapotrzebowanie na pochodzącą z nich energię. Każda kilowatogodzina wyprodukowana z wiatru to mniej węgla spalonego w elektrowni i mniejszy ślad węglowy całego systemu energetycznego.
Warto też wspomnieć, że takie rozwiązanie jest po prostu ekonomicznie opłacalne w odpowiednich warunkach wietrznych. Niewielka przydomowa elektrownia wiatrowa może obniżyć koszt zużycia energii nawet o 50–80%, pod warunkiem że jej lokalizacja została wybrana zgodnie z wytycznymi dotyczącymi ekspozycji na wiatr oraz przepisami prawa budowlanego. Poza tym nie trzeba obawiać się wahań cen prądu na rynku — nie będziemy się przecież bać, że wzrośnie cena wiatru. Raz poniesiony wydatek na zakup i montaż turbiny amortyzuje się przez kolejne lata praktycznie bezobsługowej pracy, a żywotność urządzeń może sięgać 20–25 lat.
Pompy ciepła
Pompa ciepła pozwala wykorzystać energię słoneczną w innej postaci niż czynią to kolektory. Nie chodzi tu bowiem tym razem o same promienie słoneczne, ale o nagrzane powietrze, grunt lub wodę gruntową. Wykorzystuje więc ciepło o niskiej temperaturze z otoczenia — najczęściej z powietrza atmosferycznego (pompy powietrzne), gruntu na głębokości 1,5–2 m (pompy gruntowe) lub wody z odwiertu (pompy wodne). Moc grzewcza takiej instalacji może wynosić nawet do 60 kW w przypadku większych domów jednorodzinnych lub budynków wielorodzinnych.
To pomysłowe urządzenie zmienia następnie ciepło o niskiej temperaturze w ciepło o wysokiej dzięki obiegowi czynnika chłodniczego i sprężarce, co pozwala wykorzystać je do ogrzewania budynku oraz do podgrzewania wody użytkowej. Najważniejszym parametrem pompy ciepła jest jej współczynnik COP (Coefficient of Performance), który w nowoczesnych modelach osiąga wartości 3,5–5,0. Oznacza to, że z 1 kWh energii elektrycznej dostajemy 3,5–5 kWh energii cieplnej. To znacząca różnica w porównaniu z tradycyjnym ogrzewaniem elektrycznym, gdzie efektywność wynosi maksymalnie 1:1.
Zaletą tego rozwiązania jest jego całkowita bezobsługowość — wszystko działa automatycznie, sterowane przez elektroniczny regulator, który monitoruje temperaturę wewnątrz i na zewnątrz budynku oraz dostosowuje parametry pracy pompy. Poza tym urządzenie jest stosunkowo kompaktowe, nie trzeba więc wygospodarować dla niego dużo miejsca — jednostka wewnętrzna pompy powietrznej zajmuje zwykle nie więcej miejsca niż piec gazowy. Pracuje cicho (nowoczesne modele osiągają poziom hałasu poniżej 50 dB na odległość 1 metra) i ma długi okres żywotności — producenci deklarują 15–20 lat niezawodnej pracy przy prawidłowym serwisowaniu.
Warto jednak pamiętać, że efektywność pompy ciepła zależy od różnicy temperatur między źródłem dolnym a górnym. Im mniejsza różnica, tym wyższa wydajność. Dlatego pompy ciepła sprawdzają się najlepiej w budynkach dobrze ocieplonych, wyposażonych w ogrzewanie podłogowe, które pracuje przy niższych temperaturach zasilania (35–45°C) niż tradycyjne grzejniki (60–70°C). W takich warunkach pompa osiąga najwyższy COP i najniższe koszty eksploatacyjne, a nowoczesne wnętrza z takim systemem grzewczym zapewniają równomierny rozkład ciepła i komfort termiczny przez cały rok.
1 comment