Fotovoltické panely dnes pozná takmer každý. Na strechách rodinných domov vyrábajú elektrinu, ktorú možno využiť v domácnosti, uložiť do batérie alebo odovzdať do distribučnej siete. Existuje však aj druhá technológia, ktorá síce vyzerá podobne, no pracuje úplne inak. Namiesto elektriny získava zo slnečného žiarenia priamo teplo.
Ide o slnečné termické kolektory, ktoré sa používajú predovšetkým na prípravu teplej vody. Pri vhodne navrhnutom systéme môžu pomáhať aj s vykurovaním domu, ohrevom bazéna alebo s dodávkou tepla pre väčšie budovy.
Ich najväčšou výhodou je vysoká účinnosť pri premene slnečného žiarenia na využiteľné teplo. To však neznamená, že sú vo všetkých prípadoch výhodnejšie ako fotovoltika. Obe technológie majú odlišné využitie a domácnosť by si medzi nimi mala vyberať podľa toho, či potrebuje predovšetkým elektrinu, alebo teplú vodu.
Fotovoltika vyrába elektrinu, kolektory priamo teplo
Fotovoltický panel obsahuje články, ktoré premieňajú dopadajúce slnečné žiarenie na elektrický prúd. Vyrobená elektrina môže napájať spotrebiče, ohrievať vodu v elektrickom ohrievači alebo slúžiť na nabíjanie batérie či elektromobilu.
Termický kolektor pracuje jednoduchšie. Pod jeho povrchom sa nachádza absorbér, ktorý zachytáva slnečné žiarenie a mení ho na teplo. To sa odovzdáva teplonosnej kvapaline, najčastejšie zmesi vody a nemrznúcej látky. Ohriata kvapalina následne prúdi potrubím k zásobníku, kde prostredníctvom výmenníka odovzdá teplo vode.
Do vodovodných kohútikov teda neprúdi kvapalina zo strešného kolektora. Solárny okruh je uzavretý a od vody používanej v domácnosti je oddelený.
Súčasťou systému nie sú iba kolektory. Potrebný je tiež dostatočne veľký zásobník, čerpadlo, regulácia, výmenník tepla, potrubie a bezpečnostné prvky. Domácnosť zároveň potrebuje záložný zdroj, ktorý vodu dohriava v období, keď slnko neposkytuje dostatok energie.
Účinnosť môže byť veľmi vysoká, 90 percent však nie je bežný celoročný výsledok
Pri slnečných termických kolektoroch sa často uvádza účinnosť dosahujúca 70, 80 alebo dokonca 90 percent. Takéto čísla však treba správne vysvetliť.
Najvyššiu okamžitú účinnosť môže kolektor dosiahnuť pri priaznivých skúšobných podmienkach, keď je intenzita slnečného žiarenia vysoká a teplota kvapaliny v kolektore sa príliš nelíši od teploty okolitého vzduchu. Nejde o hodnotu, ktorú by zariadenie automaticky dosahovalo počas celého roka.
Čím vyššiu teplotu musí kolektor vytvoriť a čím chladnejšie je vonku, tým väčšie sú tepelné straty. Výsledok ovplyvňuje aj typ kolektora, jeho orientácia, sklon strechy, tienenie, kvalita izolácie, teplota vody v zásobníku a aktuálne počasie.
Preto nemožno jednoducho tvrdiť, že celý systém pracuje celoročne s účinnosťou 90 percent. Do hodnotenia treba zahrnúť aj straty v potrubí a zásobníku, spotrebu obehového čerpadla a obdobia, keď domácnosť nedokáže všetko získané teplo využiť.
Napriek tomu dokážu kvalitné termické kolektory premieňať veľkú časť zachyteného slnečného žiarenia na teplo. Pri výrobe teplej vody tak môžu z jedného štvorcového metra strechy získať viac využiteľného tepla, než keby sa voda ohrievala elektrinou vyrobenou fotovoltickým panelom na rovnakej ploche.
Plocha kolektorov nemusí byť veľká
Pre štvorčlennú domácnosť môže pri ohreve vody postačovať približne štyri až šesť štvorcových metrov kolektorovej plochy. Presná veľkosť však závisí od druhu kolektora, spotreby vody, orientácie strechy aj miestnych podmienok.
Bežná zostava má dva alebo tri kolektory a zásobník s objemom približne 250 až 400 litrov. Príliš malý systém nepokryje očakávanú spotrebu, kým zbytočne predimenzované zariadenie môže mať v lete problém s nadbytkom nevyužitého tepla.
Vysoká teplota a stagnácia kvapaliny zvyšujú zaťaženie jednotlivých súčastí. Návrh preto patrí do rúk odborníka, ktorý zohľadní nielen dostupnú plochu strechy, ale aj reálnu spotrebu teplej vody.
V zime fungujú, ale tepla vyrobia menej
Vákuové trubicové kolektory majú vďaka kvalitnej izolácii nižšie tepelné straty. Dokážu pracovať aj v chladnejšom počasí a pri vhodných podmienkach môžu dosahovať dobré výsledky na jar, na jeseň aj počas slnečných zimných dní.
Ani vákuová izolácia však nedokáže nahradiť chýbajúce slnečné žiarenie. Počas krátkych zamračených zimných dní je výroba tepla výrazne nižšia než v lete. Na Slovensku preto solárna termika zvyčajne slúži ako doplnok kotla, tepelného čerpadla alebo iného hlavného zdroja.
Od jari do jesene môže pokrývať veľkú časť potreby teplej vody. V slnečnom lete dokáže správne navrhnutá sústava zabezpečiť takmer celý jej ohrev, takže hlavný zdroj tepla sa zapína iba výnimočne.
Za celý rok môže menší systém zabezpečiť približne 50 až 65 percent energie potrebnej na prípravu teplej vody. Konkrétny výsledok sa však v jednotlivých domácnostiach líši. Nemecká štátna rozvojová banka uvádza, že malá zostava s dvoma kolektormi môže pokryť až 65 percent ročnej potreby teplej vody.
Nemecko má milióny systémov, nový boom sa však nekoná
Solárna termika je v Nemecku rozšírená vo veľkom rozsahu. Na konci roka 2024 sa v krajine nachádzalo približne 2,59 milióna termických solárnych systémov s kolektorovou plochou viac ako 21 miliónov štvorcových metrov.
Nie je však pravda, že Nemci v súčasnosti vo veľkom nahrádzajú fotovoltické panely termickými kolektormi. V roku 2024 pribudlo len približne 26-tisíc nových termických systémov, čo bolo asi o polovicu menej než rok predtým. Fotovoltika, naopak, pokračovala v prudkom rozvoji.
Nemecko tak má veľký počet slnečných kolektorov najmä vďaka inštaláciám z predchádzajúcich desaťročí. Súčasný trh je podstatne slabší a termické systémy súperiace o miesto na streche čoraz častejšie ustupujú fotovoltike.
Dôvodom je väčšia univerzálnosť fotovoltických panelov. Elektrinu možno použiť na mnoho účelov, kým termický kolektor vyrába iba teplo. V lete navyše môže vzniknúť jeho prebytok práve v čase, keď domácnosť potrebuje vykurovať najmenej.
Nemecké pravidlo o obnoviteľných zdrojoch neplatí okamžite pre každý dom
Záujem o ekologickejšie vykurovanie v Nemecku podporuje zákon o energetike budov. Známe pravidlo požaduje, aby nové vykurovanie využívalo najmenej 65 percent energie z obnoviteľných zdrojov. Nie je však pravda, že táto povinnosť začala naraz platiť pre každú novú vykurovaciu sústavu v každom dome.
Od začiatku roka 2024 sa vzťahuje predovšetkým na novostavby v nových stavebných oblastiach. Pri existujúcich budovách sa povinnosť zavádza postupne a súvisí aj s komunálnym plánovaním zásobovania teplom. Vo väčších mestách sa má uplatňovať najneskôr od polovice roka 2026, v menších mestách a obciach neskôr. Zákon zároveň pozná prechodné obdobia a viacero možností, ako požiadavky splniť.
Samotný termický kolektor pritom nemusí pokryť 65 percent všetkého tepla, ktoré dom počas roka spotrebuje. Často tvorí iba jednu časť kombinovaného riešenia spolu s tepelným čerpadlom, kotlom na biomasu alebo iným zdrojom.
Investícia môže dosiahnuť niekoľko tisíc eur
Kolektory predstavujú iba časť celkových nákladov. Zaplatiť treba aj zásobník, čerpadlovú skupinu, potrubie, reguláciu, montáž a prípadné úpravy vykurovacej sústavy. Jednoduchý systém určený na ohrev vody môže stáť niekoľko tisíc eur. Zostava, ktorá pomáha aj s vykurovaním, býva väčšia a drahšia.
Výhodnosť investície závisí od množstva spotrebovanej teplej vody, pôvodného zdroja tepla, cien energií, orientácie strechy a dostupnej podpory. Najlepšie výsledky zvyčajne dosahujú domácnosti s pravidelnou celoročnou spotrebou teplej vody.
Pri veľmi nízkej spotrebe môže byť návratnosť dlhá. Zohľadniť treba aj údržbu, kontroly tlaku, stav teplonosnej kvapaliny a životnosť čerpadla či zásobníka.
Príspevok môžu dostať aj slovenské domácnosti
Slnečné kolektory podporuje aj slovenský projekt Zelená domácnostiam. Základný príspevok pre rodinný dom predstavuje 500 eur na jeden kilowatt inštalovaného výkonu, najviac však 2 000 eur. Pri splnení podmienok zvýhodnenia sa môže zvýšiť na 575 eur za kilowatt, maximálne na 2 300 eur.
Príspevok zároveň nemôže prekročiť 50 percent oprávnených nákladov. Nízkopríjmové domácnosti môžu v projekte Zelená solidarita získať podporu pokrývajúcu až 90 percent oprávnených výdavkov. Pri slnečných kolektoroch môže dosiahnuť najviac 3 600 eur. Aktuálne podmienky a dostupnosť poukážok je potrebné overiť ešte pred objednaním systému.
Nie sú náhradou fotovoltiky pre každého
Solárna termika dokáže veľmi účinne vyrábať teplo a pri správnom návrhu výrazne znížiť množstvo energie potrebnej na ohrev vody. Nemožno ju však označiť za všeobecne lepšiu náhradu fotovoltiky.
Fotovoltika je univerzálnejšia, pretože vyrobenú elektrinu možno použiť v celej domácnosti. Termické kolektory zasa dokážu z menšej plochy získať viac tepla a dávajú zmysel najmä tam, kde je počas celého roka vysoká spotreba teplej vody.
Rozhodnutie by preto nemalo vychádzať iba z pôsobivého údaja o 90-percentnej účinnosti. Dôležitejšie sú spotreba domácnosti, veľkosť a orientácia strechy, existujúce vykurovanie, obstarávacie náklady a spôsob využitia energie počas jednotlivých ročných období.
