Sluneční energie je nejdůležitější formou energie, bez které by život na naší planetě nebyl možný. Přímo či nepřímo na ní závisí všechny děje odehrávající se na Zemi.

Dopadající záření je z vetší části naší planetou zachyceno, z menší části se odráží zpět do kosmického prostoru. Absorbovaná energie prochází různými přeměnami. Tyto přeměny jsou nezbytnou podmínkou života na Zemi a tedy také života člověka. Stáří Slunce se odhaduje na 4,6 miliard let a jeho životnost na dalších ještě 5-10 miliard let. Vzhledem k tomu, že z hlediska existence lidstva je to nepředstavitelně dlouhá doba, můžeme tento zdroj energie bez nadsázky označovat jako nevyčerpatelný.

• Přírodní podmínky ČR
• Možnosti využití sluneční energie
• Solární kolektory

Přírodní podmínky ČR

V České republice jsou poměrně dobré podmínky pro využití energie slunečního záření, přestože množství sluneční energie v průběhu roku kolísá a nejvíce ho dopadá v období, kdy je to nejméně potřeba. Na každý metr čtvereční dopadne v našich podmínkách za jeden rok okolo 1000 kWh sluneční energie, v letním období dosahuje světelné záření denního maxima přes 1 kW.

Česká republika je sice poměrně malá, přesto zde určité rozdíly v klimatických podmínkách existují. Jsou způsobeny hlavně rozdílnou nadmořskou výškou, charakterem proudění vzduchu a rozdíly ve slunečním svitu. Nejpříznivější podmínky pro využití sluneční energie u nás jsou na Moravě, proto se většina projektů staví právě zde.

Možnosti využití sluneční energie

Pasivní systémy - využití sluneční energie vhodným architektonickým a stavebním řešením objektu. Skrz transparentní plochy (okna, prosklenou střechu) vniká do objektu sluneční záření, které se po dopadu na stěny a objekty v místnosti přemění na dlouhovlnné (infračervené) záření, jež pociťujeme jako teplo. Umí-li stavba využívat těchto principů úmyslně (orientace budovy na jih, sluneční okna, sluneční skleník, sluneční akumulační stěna apod.), mluvíme o pasivním využívání energie.

Využívání solární energie tímto způsobem má však své limity – energie je omezeně akumulovatelná a často je její dostupné množství vyšší, než je v daném prostoru potřeba, a dochází tak k jeho přehřívání. Prosklené plochy by neměly tvořit více než 20 % podlahové plochy dané místnosti, kterou osvětlují. "Stavby ze skla" zdaleka nelze označit za stavby efektivně využívající solární energii. Výjimkou jsou snad jen zimní zahrady, jejich využití v našich podmínkách však přináší spíše více nevýhod než pozitiv (přehřívání v letním období, potřeba zimního vytápění, když slunce nesvítí).

Aktivní systémy – jsou efektivnější, flexibilnější, univerzálnější, umožňují částečně oddělit dobu energetických zisků od jejich skutečného využití a dají se využívat i v objektech, které jsou nevhodně řešené pro pasivní využití sluneční energie. Členíme je na solární systémy pro výrobu tepla (s fototermickými kolektory) a systémy pro výrobu elektřiny (s fotovoltaickými panely).

Solární kolektory

Instalace termických solárních systémů se vyplatí v místech, kde je odběr tepla celoroční a kde je výkon instalovaného solárního systému nižší než minimum potřeby tepla během roku (obvykle letní minimum). Ideální jsou proto místa odběru s trvalým pobytem obyvatel či celoroční dostatečnou potřebou tepla, jako např. ústavy sociální péče, domovy důchodců nebo plavecké bazény. To je ostatně současný trend hlavního rozvoje solárních termálních soustav větší velikosti.

Kritickým předpokladem ekonomické návratnosti případné instalace solárního systému je účelné využití získávaného tepla v období maxima sluneční aktivity, tj. v letních měsících. Do této části roku (od poloviny června do počátku září) totiž spadá více než 40 % celoroční dodávky solární energie a tak je klíčové pro ekonomiku solárního systému nalézt pro získané teplo efektivní využití.

Průměrný denní energetický zisk, jenž solární systém může v těchto měsících z jednoho čtverečního metru své kolektorové plochy vyrobit, se blíží až hodnotě 3,5 kWh, což je takové množství energie, které by bylo schopno ohřát 80 litrů vody až o 40°C (nebo 300 litrů o 10 °C). U větších systémů, sloužících i pro přitápění (předehřev topné vody) je nutné při návrhu systému počítat s dostatečně velkým akumulátorem v podobě bazénu či velkoobjemového vodního zásobníku, což výrazně navyšuje počáteční investici, avšak umožňuje "odložit" spotřebu tepla až o několik dní. Nadbytečným ziskům tepla v letních měsících můžeme zamezit také větším sklonem kolektoru nebo jeho zakrytím. Při použití kvalitních kolektorů je možné počítat s ročním energetickým ziskem 500 i více kWh tepla z 1 metru čtverečního plochy kolektoru.

Investiční náklady na pořízení kompletního solárního systému včetně příslušenství nejsou malé, uživateli však umožní dlouhodobě zafixovat část nákladů na teplo a navíc prokazatelně uspoří tuny emisí CO₂, které by jinak byly vypuštěny do atmosféry při alternativní výrobě tepla spalováním paliv fosilního ale i obnovitelného původu. To je také důvodem k veřejné podpoře instalací solárních systémů, jež je dnes dostupná prostřednictvím různých dotačních programů.

Na trhu je dnes již k výběru mnoho různých typů solárních kolektorů. Rozdíl mezi nimi je v provedení, dosažené účinnosti a samozřejmě také v ceně.

Základním komponentem solárního systému je aktivní jímací plocha – absorbér (kolektor). Existuje několik konstrukčně i materiálově odlišných typů kolektorů, které se v konečném výsledku liší mírou energetické účinnosti a schopností dopadající záření transformovat v dále využitelné teplo. Vyšší účinnost mají kolektory, které mají dobrou izolaci (nejlépe vakuum) a aktivní plochu z kovu.

Pro dobrý a efektivní provoz celého solárního systému je velmi důležitá volba velikosti kolektorové plochy, která by měla odpovídat akumulační schopnosti systému a předpokládané spotřebě. Vedle typu kolektoru má na energetickou efektivnost významný vliv rovněž rozdíl teploty média proudícího v kolektoru a teploty okolí. Stejně pozitivně ale i negativně může míru potenciálních solárních zisků ovlivnit umístění solárního systému.

Regionální odlišnosti v intenzitě dopadajícího slunečního záření na území naší republiky dosahují 20 – 25 % (k lokalitám s nejvyšším osluněním patří Středočeský a Jihomoravský kraj), stejný efekt pak má i správná orientace a sklon kolektoru (optimem je jih příp. s mírnou odchylkou na západ o 8-15° a sklon kolektoru 45-50° pro celoroční provoz nebo 30° resp. 60° při preferenci letního respektive zimního provozu). Celková účinnost systému je dále podmíněna vhodným řešením akumulace tepla (dostatečně dimenzovaný solární zásobník umožňující stratifikaci) a také úrovní systému regulace.