Viens no nākotnes alternatīvās enerģijas veidiem Latvijā ir saules kolektori – tehniskas iekārtas, kas absorbēto saules starojumu pārvērš siltumā, ko pēc tam saņem patērētāji karstā ūdens, telpu apkures, peldbaseinu apsildes vai citā veidā.
"Saules radiācijas ilgums un intensitāte ir atkarīga no gadalaika, klimatiskajiem apstākļiem un ģeogrāfiskā stāvokļa. Vidējais globālais starojums uz horizontālas virsmas Rīgā ir 1100 kWh/m2 gadā. Latvijā saule spīd vairāk nekā, piemēram, Dānijā, kas ieņem piekto vietu pēc saules kolektoru platības uz vienu iedzīvotāju Eiropā," stāsta Sandis Ainārs (attēlā), SIA Commodus instalāciju vadītājs. "Siltais ūdens tiek patērēts visu gadu. To sildīt ar saules kolektoriem var faktiski jebkurā objektā. Ja saules kolektorus vēlas izmantot apkurei, jāņem vērā – lai nodrošinātu jūtamu atbalstu apkurei privātmājā, Latvijas apstākļos vajag ne mazāk kā 10 m2 saules kolektoru. Jāapzinās arī, ka mūsu klimatā der tikai kvalitatīvi saules kolektori, kuru ražotāji dod 8–12 gadu garantiju un kuru kalpošanas ilgums ir 35 gadi un vairāk."
Lielākais ieguvums – vasarā
Ņemot vērā tiešā starojuma lielumu un leņķi, iekārtu lietderības koeficientu un zudumus, Latvijā iespējams iegūt vidēji 400–700 kilovatstundu no viena kvadrātmetra gadā. Gadu pēc saules radiācijas enerģijas iegūšanas daudzuma var iedalīt trīs periodos: no maija līdz septembrim iegūsiet 400–600 kWh/m2; oktobris, marts, aprīlis – 100–200 kWh/m2; no novembra līdz februārim – 30–60 kWh/m2.
Kā redzams, lielākais enerģijas ieguvums ir vasarā. Uzstādot atbilstoša izmēra saules kolektoru, vasaras periodā var pilnībā sevi nodrošināt ar silto ūdeni. Apkures sezonas laikā iegūtā siltumenerģija ir neliela. Lai nodrošinātu kaut cik ievērojamu atbalstu apkurei, jāuzstāda lielāka laukuma saules kolektori, nekā nepieciešams vasarā siltajam ūdenim.
Saules kolektoru veidi
"Ir plakanie un vakuuma saules kolektori," skaidro S. Ainārs. "Plakanā saules kolektora uzbūve ir šāda: kolektora virsma veidota no rūdīta stikla, zem tā atrodas tumšs, matēts siltuma savācējs, kas ir aizpildīts ar siltumnesēju – nesalstošu un neindīgu šķidrumu. Lai novērstu iespējamu siltuma noplūdi, zem kolektora ierīko siltumizolāciju. Saules starojuma enerģija iziet cauri kolektora stikla aizsargvirsmai, tiek uztverta un pārveidota siltuma enerģijā. Iegūtā siltuma enerģija tiek izmantota caur kolektoru plūstošā siltuma nesēja uzsildīšanai. Kolektori konstruēti tā, lai enerģija tiktu uztverta un izmantota pēc iespējas lietderīgi. Šādu energosistēmu lietderības koeficients ir 75 procenti. Kolektora jaudu var palielināt, paplašinot tā kopējo platību. Vidēja lieluma privātmājai sanitārajam siltajam ūdenim nepieciešams kolektors 6–10 kvadrātmetru platībā. Jāpiebilst, ka kolektoru silda ne tikai tiešie saules stari, bet arī pasīvais starojums, kas nozīmē, ka arī mākoņainās dienās iespējams sasildīt ūdeni.
Vakuuma ūdens uzsildīšanas melnās virsmas kolektors ir atdalīts no apkārtējās vides ar vakuuma telpu, kas ļauj gandrīz pilnīgi novērst siltuma zudumus apkārtējā vidē uz siltumvadītāja un konvekcijas rēķina. Vakuuma stikla caurules konstrukcija ir līdzīga termosa konstrukcijai – viena caurule ir ievietota citā caurulē ar lielāku diametru, un starp tām ir vakuums. Tā kā kopējais siltuma zuduma koeficients vakuuma kolektorā ir neliels, siltumnesējs tajā var sakarst līdz 120–160 grādiem. Vakuuma kolektori, pateicoties labai siltumizolācijai, ļoti efektīvi darbojas zemā apkārtējās vides temperatūrā. Vakuuma kolektoru priekšrocības, salīdzinot ar plakanajiem, sāk izpausties jau temperatūrā, kas zemāka par +10 grādiem. Apstākļos, kad gaisa temperatūra ir zemāka par nulli, alternatīvas vakuuma kolektoriem nav. Saules siltuma vakuuma kolektoru iekārtas var izmantot karstā ūdens apgādei, kā arī mājas apkurei. Absorbētāja virsmai, kas pārvērš saules starojuma enerģiju siltumā, ir cilindra forma, tāpēc laukums, ko apspīd saule, ir pastāvīgs gan no rītiem, gan pusdienlaikā, gan vakarā. Tā siltumražība nemainās atkarībā no saules staru krišanas leņķa, kā tas raksturīgi plakanajiem saules kolektoriem.
Ūdens uzsildīšanas iekārta sastāv no saules kolektora un siltumapmainītāja – akumulatora. Caur saules kolektoru cirkulē siltumnesējs (antifrīzs). Siltumnesējs kolektorā sakarst, pateicoties saules enerģijai, un pēc tam atdod siltuma enerģiju ūdenim caur siltumapmainītāju, kas ir iemontēts tvertnē – akumulatorā. Tvertnē – akumulatorā karstais ūdens glabājas līdz izlietošanas brīdim, tāpēc ir svarīgi, lai tam būtu laba siltumizolācija. Pirmajā kontūrā, kur izvietots saules kolektors, var izmantot dabisko vai piespiedu siltumnesēja cirkulāciju. Tvertnē – akumulatorā var uzstādīt elektrisko vai kādu citu sildītāju – dublieri, kas automātiski ieslēdzas un sakarsē ūdeni līdz noteiktajai temperatūrai gadījumos, kad kaut kādu iemeslu dēļ temperatūra ir pazeminājusies, piemēram, ja ilgstoši ir apmācies laiks vai arī ziemā, kad saules starojums nav pietiekams."
Atmaksājas 5–15 gados
"Mūsu klimatiskajos apstākļos saules kolektorus visizdevīgāk izmantot karstā ūdens sagatavošanai, jo tie nodrošina divas trešdaļas no karstā ūdens patēriņa," stāsta S. Ainārs. "Uzstādot saules kolektoru, jūs iegādājaties iekārtu, ar ko iegūt papildu enerģiju, nevis iekārtu, kurā tiek tērēts kāds fosilais kurināmais, kas maksā naudu, lai rastos siltums. Jūs faktiski nejutīsiet energoresursu tarifu maiņu. Vasarā pilnīgi pietiks ar saules kolektoru, lai nodrošinātu karstā ūdens patēriņu. Kā jau minēju, kolektori silda ūdeni ne tikai tiešos saules staros, bet arī dienās, kad laiks ir apmācies. Mūsu klimatiskajos apstākļos karstā ūdens nodrošināšanai vienai personai nepieciešami 0,8–1,5 kvdrātmetri saules kolektora.
Saules kolektorus var uzstādīt faktiski uz jebkuras ēkas jumta, sienas vai uz zemes, ko apspīd saule. Galvenais, kas vajadzīgs, ir saulaina vieta un vēlēšanās iegūt videi draudzīgu, drošu un stabilu enerģijas avotu. Saules kolektora atmaksāšanās laiks ir 5–15 gadi, paredzētais kalpošanas laiks – 30 gadu un vairāk.
Saules kolektoru vienkāršākā sistēma sastāv no pieciem galvenajiem mezgliem: saules kolektora, solārā boilera, izplešanās tvertnes, vadības bloka un cirkulācijas sūkņa hidromezgla. Uzņēmuma Commodus piedāvāto firmas Hewalex plakano saules kolektoru cena mājai, kurā dzīvo 3–5 cilvēki, ir 1490 latu, ieskaitot maksu par montāžu. Cenā ietilpst 4 m2 plakano saules kolektoru, boilers, izplešanās tvertne, vadības bloks, hidromezgls. Šāda iekārta no maija līdz septembrim ļauj iegūt silto ūdeni gandrīz pilnīgi bez maksas. Firmas Hewalex vakuuma saules kolektoru cena mājai ar 3–5 iedzīvotājiem ir 1730 latu, ieskaitot montāžu."