Термални или фотоволтаични слънчеви панели?

Слънчевите панели – фотоволтаични и термални – намаляват сметките за енергия и въглеродния отпечатък, но едните са доста по-ефективни от другите
(снимка: CC0 Public Domain)

Преходът към възобновяема енергия набира скорост, тъй като изменението на климата всеки ден ни напомня за себе си. Слънчевата енергия е изобилна и достъпна навсякъде. Слънчевите фотоволтаични панели (PV) и слънчевите термални панели са сред най-популярните решения за възобновяема енергия, подходящи за всякакъв мащаб на инсталацията.

И двете работят, като вземат енергията от слънцето и я превръщат в такава, която можем да използваме в ежедневието си – в дома, в офиса. Обичайно панелите се монтират на покриви и други места, където имат „пряка видимост“ към слънцето по цял ден, нерядко – под наклон.

Слънчеви фотоволтаични панели

Слънчевата фотоволтаична (PV) технология е система за добиване на възобновяема енергия, която преобразува слънчевата светлина в електричество. PV панелът съдържа фотоволтаични клетки, които преобразуват светлинните фотони в напрежение. Това явление е известно като фотоелектричен или фотоволтаичен ефект.

За целта фтоволтаичните панели се състоят от полупроводникови материали (обикновено силиций, но не само). Когато слънчевата светлина достига повърхността на фотоволтаичния панел, полупроводникът абсорбира енергия от фотоните. Тази реакция освобождава електрони от техните атомни връзки. Той създава поток от електрони, което води до появата на електрически ток.

Генерираният ток е постоянен (DC). Инверторът, монтиран някъде под панелите, има за задаа да преобразува постоянния ток в променлив ток (AC), за да направи това електричество използваемо за повечето електроуреди и електрическата мрежа.

Фотоволтаичните системи имат различни взаимосвързани компоненти, които работят заедно. Тези компоненти включват самите фотоволтаични панели, контролер за зареждане, инвертор, евентуално „банка“ за електроенергията (батерия), а също и електромер, ако електричеството се продава към мрежата. Панелите, контролерът и инверторът са от решаващо значение – без тях няма как да има инсталация.

Батерията е опционална. Това е удобен метод за „складиране“ на ток за в облачни дни или зимно време, когато фотоволтаичният масив произвежда по-малко енергия. Електромерът също не е задължителен – той се използва тогава, когато продаваме електричеството на електроразпределително дружество.

Термални слънчеви панели

Термалните слънчеви панели улавят слънчевата светлина и я превръщат в използваема топлинна енергия. Те разчитат на работна течност за пренос на топлината, за разлика от полупроводниците на фотоволтаичните панели.

Във всички слънчеви топлинни системи флуидът за пренос на енергията се подгрява от слънцето, а след това горещата течност се използва директно или индиректно за отопление, за производство на битова гореща вода или дори за генериране на пара.

Повечето жилищни системи използват плоски колектори. Термопанелът се състои от тъмна плоска повърхност, обвита в термоизолирана кутия. Тъмният цвят на панела позволява по-добро усвояване на енергията.

Друг често срещан тип термична система е вакуумният тръбен колектор. Този тип панел включва серия от стъклени тръби, съдържащи вакуум, което намалява загубата на енергия.

За отопление на обитаемите пространства флуидът-топлоносител може да циркулира през тръби, вградени в пода – т. нар. лъчисто отопление. За подгряване на битова гореща вода работната течност преминава през серпентина в бойлера, отделяйки топлината си там.

Слънчевите топлинни системи могат да работят и в голям мащаб, подобно на фотоволтаичните електроцентрали. Течността за пренос на топлина преминава през стотици колектори от индустриален клас, разположени върху покривите на сградите в населеното място или пък в поле в непосредствена близост. По този начин се изграждат слънчеви топлофикационни системи.

И в малките, и в големите инсталации с термални слънчеви колектори за отопление може да има предвиден резервоар за гореща вода – т. нар. топлинен буфер. Той играе ролята на „батерия“ за събраната топлинна енергия, за да може системата да отоплява и тогава, когато слънцето не грее – през нощта. Топлинните буфери на мащабните термални слънчеви системи могат да осигурят отопление за цял сезон, т.е. за зимата.

Слънчева PV или слънчева топлинна енергия?

Слънчевата PV и слънчевата топлинна енергия използват енергия от слънцето, но за различни цели. Фотоволтаичните (PV) системи преобразуват слънчевата светлина директно в електричество, докато топлинните системи произвеждат топлинна енергия за жилищни отоплителни системи като топла вода или радиатори.

И двата вида системи произвеждат екологично чиста енергия. И двата могат да помогнат много за намаляване на регулярните сметки за ток и за отопление, с което от своя страна подпомагат и изплащането на инвестицията. И в двата случая обаче е предизвикателно да се проектира система, която изцяло да замести всички други, външни източници на енергия.

По отношение на чистата ефективност при събиране на енергия от слънцето, слънчевата топлина е по-ефективна: около 70%, докато фотоволтаиката е с ефективност около 20%. Следователно при монтаж на покрива термалните панели ще изискват значително по-малко покривно пространство от PV.