Vypracovaly: Hana Hanzalová Iva Chmelová Martina Šebestová Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích Zemědělská fakulta Předmět: EKOENERGETIKA Sluneční kolektory Vypracovaly: Hana Hanzalová Iva Chmelová Martina Šebestová

Úvod Globální sluneční záření dopadající na území ČR [MJ . m-2 .rok] Sluneční záření - nositelem základní, neustále na Zemi dopadající energie, bez které by zde neexistoval život. Lze ho využívat k výrobě tepla, elektrické energie i chladu mnoha technickými způsoby, závislými na našich požadavcích a místních podmínkách. Vzhledem k otáčení Země kolem své osy je to zdroj nestálý s proměnným energetickým výkonem, který je nejčastěji doplňkem klasických zdrojů (plyn, elektrická energie, uhlí atd.). Globální sluneční záření dopadající na území ČR [MJ . m-2 .rok] Přeměna slunečního záření na teplo = fototermální - pasivní (např. prosklené fasády, zasklené lodžie) - aktivní (pomocí přídavných technických zařízení)

Sluneční kolektor Základní části solárního systému = zařízení sloužící k pasivnímu zachytávání slunečního záření a jeho přeměně v tepelnou energii -předává teplonosné látce (nemrznoucí směsi) - koluje v okruhu mezi kolektory a výměníkem v akumulační nádrži, například v bojleru určené pro celoroční ohřev užitkové vody, ohřev bazénů, v zimních měsících pro přitápění v domácnostech, hospodářských budovách, sklenících apod. Základní části solárního systému Absorbér- např. plochá deska s neodrazivým povrchem a trubicemi pro odvod teplonosného média - přeměňuje zachycené sluneční záření na tepelnou energii Spektrálně selektivní vrstva - speciální černá barva nebo galvanické poko- vení - u kvalitních kolektorů Solární zásobník- slouží pro přípravu teplé užitkové vody (TUV)

Potrubí- co nejkratší s kvalitní tepelnou izolací Solární výměník tepla- v zásobníku je umístěn co nejníže, nad ním je výměník okruhu ústředního vytápění a nejvýše je elektrické topné těleso Potrubí- co nejkratší s kvalitní tepelnou izolací - nejčastěji se používá měď, nedoporučují se plasty Oběhové čerpadlo- zajišťuje cirkulaci teplonosné kapaliny Armatury- zabezpečují správnou funkci z hlediska spolehlivosti a bezpečnosti včetně kontroly a regulace (manometr, teploměr, zpětný ventil) Expanzní nádoba- zajišťuje vyrovnání tlaku vlivem značného kolísání teploty Automatická regulace- zabezpečuje řízení a optimální výkon systému, chrání ho před poškozením a umožňuje potřebnou regulaci tepla mezi spotřebiči Teplonosná kapalina- nemrznoucí směs, která má mít podobné fyzikální vlastnosti jako voda (kromě bodu tuhnutí) -kapaliny na bázi roztoku vody a propylenglykolů s inhibitory koroze

Solární ohřev užitkové vody

Typy kolektorů 1.Ploché zasklené sluneční kolektory - v současnosti nejrozšířenější disponují vysoce selektivní vrstvou absorbéru, dosahují výborných výkonnostních vlastností při celoročním provozu řez plochým zaskleným kolektorem a vykazují výhodný poměr dosaženého výkonu vůči vynaloženým investičním nákladům 2. Ploché zasklené sluneční kolektory – vakuové vzhledově shodné s klasickými kolektory, díky vyvakuování ale vykazují výrazně menší tepelné ztráty vyzařováním do okolního prostoru -> finančně náročnější Heliostar TS400V účinnější při počasí s nižší intenzitou slunečního záření (např. v zimních měsících) využívají se v případech, kdy je potřeba připravovat vodu v zásobníku na vyšší teplotu (nad 80°C) (např. v průmyslových provozech)

Koncentrace slunečních paprsků 3. Trubicové vakuové kolektory -během jarních a podzimních měsíců účinnější než klasické kolektory -lze si představit jako skleněnou termosku - menší trubice je vložená do větší a mezi nimi je vytvořeno vakuum - ideální izolační schopnosti, zabraňuje ztrátám tepla do okolí -uvnitř skleněných trubic - absorbér (z Cu) s malým obsahem teplonosné kapaliny na bázi alkoholu – teplem se odpařuje a tím z absorbéru odebírá teplo páry stoupají do horní části trubice a tam kondenzují - > předávají teplo do okolo proudící nemrznoucí směsi kondenzát pak stéká zpět na dno trubice a koloběh se opakuje životnost - až 20 let poskytovaná záruka - 6 až 10 let 4. Koncentrační kolektory na bázi lineární Fresnelovy čočky -základním konstrukčním prvkem je koncentrátor slunečního záření – lineární Fresnelova čočka-soustřeďuje přímou složku slunečního záření do lineárního ohniska, kde se nachází absorbér Koncentrace slunečních paprsků

5. Plastové absorbéry pro přímé temperování bazénové vody -absorbér není krytý solárním sklem - na hladkém černém povrchu absorbéru je sluneční záření přeměněno na teplo a předáváno bazénové vodě -proudí absorbérem -lehce montovatelný, vhodný pro umístění na jižní střechu nebo na podpůrné konstrukce na volném terénu 6. Teplovzdušné kolektory -slouží k přitápění objektů v přechodném období jarních a podzimních měsíců -využití pro temperování rekreačních objektů po dobu nepřítomnosti osob Schéma taplovzdušného kolektoru

Přehled zařízení Podle způsobu oběhu teplonosné kapaliny: 1.) Solární systémy se samotížným oběhem -využívají k oběhu teplonosné kapaliny gravitace mezi kolektorem a zásobníkem - kapalina v systému proudí díky rozdílu hustoty mezi ochlazenou a ohřátou teplonosnou kapalinou -solární zásobník je nutné umístit výše než kolektory 2.) Solární systémy s nuceným oběhem -využívají k oběhu teplonosné kapaliny oběhové čerpadlo -Podle počtu okruhů: 1.) Jednookruhové systémy -přímo ohřívají vodu bez výměníku tepla -možnost použití pouze pro sezónní provoz (bazény) 2.) Dvouokruhové systémy -pracují s výměníkem tepla a dvěma nezávislými okruhy: -první okruh rozvádí ohřátou teplonosnou kapalinu od kolektorů do výměníku tepla -druhý přebírá teplo z výměníku a vede jej do místa spotřeby (solární zásobník)

Dvouokruhový solární systém s nuceným oběhem Popis součástí: 1 - solární kolektor, 2 - solární zásobník (trivalentní), 3 - kotel ústředního vytápění, 4 - elektronická regulace solárního systému, 5 - elektrické topné těleso, 6 - výměník tepla okruhu ústředního vytápění, 7 - výměník tepla solárního okruhu, 8 - teploměry, 9 - manometr, 10 - expanzní nádrž, 11 - oběhové čerpadlo, 12 - pojišťovací ventil, 13 - odvzdušňovací ventil, 14 - výstup teplé vody, 15 - uzavírací ventily, 16 - zpětná klapka, 17 - plnící kohout, 18 - vstup studené vody z vodovodního řadu. Pozice č. 8, 9, 10, 11, 12, 16 spolu s průtokoměrem jsou na solární instalační jednotce.

Faktory Zisk energie v ČR se v jednotlivých měsících značně liší – průměrná roční výroba - 380 - 420 kWh/m2 kolektorové plochy za rok Účinnost kolektorů závisí zejména na rozdílu teplot absorbéru (resp. teplonosné kapaliny) a okolního vzduchu Na jakých vlivech závisí výkon kolektoru: na zeměpisné poloze na odchylce od jižního směru na jeho sklonu ke slunci (viz graf) na denní a roční době na typu kolektoru a jeho účinnosti na aktuálním stavu ovzduší, (okolní teplota, vítr, prach apod.)

Dimenzování solárního systému na ohřev TUV se standardními plochými solárními kolektory s konverzní selektivní vrstvou Počet osob 1 2 3 4 6 8 10 Spotřeba TUV (l/den) 82 164 246 328 492 656 820 Zásobník TUV (l) 80 160 240 300 500 700 800 Plocha kolektorů (m2) 1,6 3,2 4,8 14 16

Využívání solární energie v Evropě a ve světě využívání sluneční energie v Evropě významně roste – v roce 2003 – přírůstek 25 %, v roce 2004 – 24 % (podle údajů ESTIF =European Solar Thermal Industry Federation) v roce 2003 bylo na evropském kontinentu instalováno necelých 1,4 mil. m2 slunečních tepelných kolektorů (z toho přibližně 1,3 mil. m2 plochých a jen 85 883 m2 trubicových) největší nárůst: Německo (55 % při přírůstku 39 %) Rakousko (9 %) Řecko (6 %) ve Francii sice trh v dané oblasti vzrostl o 44 %, přesto zde bylo instalováno pouze 39 000 m2 nových kolektorů ve Španělsku činil přírůstek 11 % a v Itálii 6 %, což neodpovídá využitelnému potenciálu slunečního tepla v těchto zemích Podle ESTIF je třeba, aby do roku 2010 bylo v Evropě instalováno 100 mil. m2 slunečních kolektorů

Turecko a Izrael dohromady 6 % Japonsko 2 %  V celosvětovém měřítku: Evropa má jen 12 % z celkového počtu instalací   Čína 76 % Turecko a Izrael dohromady 6 % Japonsko 2 % všechny ostatní země dohromady 4 % Propagaci solární energetiky a předávání zkušeností z této oblasti mají podpořit i tzv. solární akademie - pořádá International Solar Energy Society - určeny pro studenty i pro odborníky z praxe -v roce 2004 proběhly v Římě, ve Freiburgu, ale také v Praze na ČVUT (Solar Technologies for Building Renovation 2004, 6. až 14. září) Intersolar 2008 se koná v Mnichově a to 12.- 14. června 2008

Perspektivy rozvoje v ČR a ve světě -Česká republika se stává solární velmocí - sluneční energii sice příliš nevyužívá, zato vyrábí stále více panelů pro jiné země -výrobu solárních panelů v Česku výrazně zvyšují zejména investoři z Německa a Japonska - německá společnost Schott Solar už zahájila práce na rozšíření své továrny ve Valašském Meziříčí -panely z Česka tak získávají významný podíl na světové výrobě -v roce 2006 se ve světě vyrobilo 2 536 MW - z toho třetina v Japonsku, pětina v Německu a 15 procent v Číně výrobu v zemi zvyšuje i další velká světová společnost, japonská Kyocera - do závodu v Kadani investovala asi 200 milionů korun, posiluje i japonská firma Onamba v Olomouci rozšíření výroby slunečních panelů plánují i další výrobci, kterých je v Česku asi 20 tuzemským výrobcům nahrává celosvětový boom v tomto oboru, výroba solárních panelů na celém světě už sedm let roste každý rok přibližně o třetinu

-v Dubňanech na Hodonínsku – rok výstavby 2007 -výkon 600 KW -Česko se stává jedním z předních evropských producentů, firmy většinu své produkce vyváží –do Německa a Rakouska, ale také do Španělska nebo Japonska -počet slunečních elektráren v ČR roste, ale výkon je malý- pohybuje se okolo 1 MW ( v Německu již v roce 2005 -800 MW) Česká republika má přitom pro výrobu energie v solárních elektrárnách dobré podmínky celková doba slunečního svitu bez oblačnosti je od 1400 do 1700 hodin za rok a na plochu 1 m2 dopadne ročně průměrně 1100 kilowatthodin -na světě využívá sluneční energii nejvíce Japonsko a kromě Německa také USA Elektrárny v ČR: -v Dubňanech na Hodonínsku – rok výstavby 2007 -výkon 600 KW -v Bušanovicích na Prachaticku – výkon po rozšíření 1,36 MW V Brně-na střeše Pedagogické fakulty Masarykovy univerzity-uvedena do provozu 2006 - výkon 40 KW -v obci Hrádek na Znojemsku - do provozu v dubnu 2008 - výkon 1,2 MW -v blízkosti Temelína mají vyrůst další dvě sluneční elektrárny sluneční elektrárna v Bušanovicích

Finance a dotace -pro rok 2007 vyhlásilo Ministerstvo životního prostředí ČR prostřednictvím Přílohy II ke Směrnici MŽP podmínky čerpání podpory na obnovitelné zdroje energie, které se vztahují na kotle na biomasu, tepelná čerpadla a solární systémy určené k přípravě teplé vody, přitápění a výrobu elektřiny -pokud žadatel – fyzická osoba splní podmínky podpory – obdrží od Fondu dotaci v určené výši „splnit podmínky podpory“ = vyplnit předepsaný formulář, doložit vyjádření stavebního úřadu (nemělo být nutné pro zařízení uvedená do provozu po 1.1.2007 - >nový stavební zákon to nevyžaduje) , dokumentace realizovaného opatření, kopie dodavatelských smluv, faktury včetně dokladů o zaplacení, tři barevné fotografie zařízení, odborný posudek a fakturu za tento posudek (Fond hradí náklady na zhotovení posudku ve výši 50 %, maximálně však tři tisíce korun) -na solární systémy pro ohřev vody poskytuje Fond příspěvek maximálně do výše 50 % investičních nákladů, nejvýše však 50 000 Kč, pokud je systém zařízen navíc i pro přitápění, je výše příspěvku maximálně 60 000 Kč

Firmy na českém trhu ATEG TEPELNÁ TECHNIKA, s.r.o.  www.ateg.cz; www.aeg- tepelnacerpadla.cz Firma ATEG TEPELNÁ TECHNIKA, s.r.o. je výhradním prodejcem systémové techniky AEG pro ČR a SK. Tepelná čerpadla, větrací jednotky, solární panely. Firma nabízí komplexní řešení zdroje vytápění, přípravy TUV… ENVI, s.r.o.  www.envi.cz Montáže solárních zařízení pro přípravu TUV, přitápění objektů a temperování bazénové vody. Výroba a montáž koncentračních slunečních kolektorů Solarglas SG1 s lineární Fresnelovou čočkou. Poradenství v oblasti obnovitelných zdrojů energie. PROFISolar, specializovaný maloobchod a velkoobchod  www.profisolar.com Výhradní dovozce solárních vakuových trubicových kolektorů Apricus®. Prodej a montáž solárních systémů pro ohřev TUV a přitápění. Realizace na klíč. Prodej solárních zásobníků, tepelných výměníků, čerpadel, řídících jednotek a vodoinstalačního materiálu VERMOS s.r.o.  www.vermos.cz Výroba a prodej vakuových trubicových kolektorů, kompaktních solárních zásobníků a celých solárních systémů vlastní konstrukce. Dodáváme stavebnice solárního systému pro ohřev TUV v RD pod označením "DOMOV D160-300". Stavebnice obsahuje kompletní montáž.

Solární systémy - Ing. Milan Stehlík www. solarnisystemy. cz Solární systémy - Ing. Milan Stehlík  www.solarnisystemy.cz Solární kolektory, solární systémy, ohřev TUV, ohřev vody, ohřev bazénů…. SANY, s.r.o.  www.sany.cz VÝHRADNÍ OBCHODNÍ ZÁSTUPCE FIRMY THERMOSOLAR SOLÁRNÍCH SYSTÉMŮ HELIOSTAR PRO ČESKOU REPUBLIKU. Návrhy, projektování, školení, síť vlastních montážních firem, konzultace, montáže ralizací. Alternativní zdroje. Velkoobchod, maloobchod. thermo/solar Žiar spol. s r.o.  www.thermosolar.sk Jeden z největších světových výrobců vysokovýkonných selektivních slunečních kolektorů a příslušenství na solární zařízení. Jediný na světě zvládl výrobu plochých vakuových kolektorů. Vakuové kolektory HELIOSTAR. Výrobce ucelených variabilních systémů.. T.W.I. spol. s r.o.  www.twisro.cz Největší český výrobce vysoce selektivních slunečních kolektorů. Prodej a instalace solárních systémů pro ohřev TUV, bazénů a přitápění budov. Plastová okna a dveře: výroba, instalace, servis. REFLEX CZ, s. r. o.  www.reflexcz.cz, Solární sestavy

Použitá literatura 1. http://www.envi.cz/show.php?ids=11&par=slunecni_kolektory 2.http://www.ekowatt.cz/library/infolisty/infolisty1999/slunce_voda_vzduch.ph p3 3. http://www.varmexin.cz/index.php?id=4 4. http://www.esl.cz/index15492.html 5.http://energie.tzb-info.cz/t.py?t=2&i=1952&h=13&pl=49 6.http://aktualne.centrum.cz/ekonomika/domaciekonomika/clanek.phtml?id=414 673 -  3.5.2007 | Tomáš Fránek 7. http://energie.tzb-info.cz/t.py?t=2&i=1949&h=13&pl=49

Děkuji za pozornost