Svarstant apie stogo „įdarbinimą“ ar energijos taupymą kyla klausimas, ką pasirinkti: saulės kolektorių sistemą ar saulės elektrinę. Kauno technologijos universiteto (KTU) Statybos ir architektūros fakulteto dr. Rokas Valančius pasidalijo patirtimi, kuri sistema efektyvesnė ir atsipirks greičiau.

Šiluminė ar elektros energija?

Iš pradžių reikėtų atskirti dvi skirtingas technologijas. Saulės kolektoriai naudojami šiluminės energijos gamybai, saulės elementai (saulės baterijos) – elektros energijos gamybai. Šiluminė energija, pagaminta saulės kolektoriuose, gali būti panaudota šildymui, karštam vandeniui ruošti, baseinams šildyti, technologiniams procesams ar kitiems šiluminės energijos poreikiams. Saulės elektrinėje pagaminta elektros energija gali būti panaudota praktiškai visiems energijos poreikiams pastatuose. Tačiau svarbus veiksnys tas, kad vidutinis saulės elementų efektyvumas dar sąlyginai mažas (16–20 proc.), palyginti su saulės kolektoriais (~80 proc.). Taigi, norint generuoti tą pačią galią iš saulės elementų kaip iš saulės kolektorių, reikės bent 3–4 kartus didesnio saulės elementų ploto.

Saulės pakanka

Saulėtų dienų Lietuvoje turime tiek pat arba net daugiau nei kaimyninės valstybės – apie 1000 kWh/m². Tačiau Lietuvoje jaučiamas gana didelis saulėtų dienų sezoniškumas. Pavyzdžiui, tiek standartinė saulės elektrinė, tiek saulės kolektorių sistema liepos mėnesį pagamina beveik 10 kartų daugiau energijos nei sausį. Praktiškai 80 proc. saulės energijos gali būti surinkta ir panaudota nuo balandžio pradžios iki spalio pabaigos.

Įdomus faktas, kad saulės jėgaines stebime jau beveik 10 metų. Šių metų gegužė buvo rekordinė ir, regis, visi šie metai bus geriausi per visą mūsų stebėjimų laikotarpį.

Sprendimas individualiam namui

KTU Statybos ir architektūros fakulteto tyrėjų 2018 m. atliktas tyrimas parodė, kad populiariausios sistemos individualiuose namuose, kuriuose gyvena nuo 3 iki 5 asmenų, šios:

• saulės kolektorių sistema su 5 m² plokščiųjų saulės kolektorių ir 300 l akumuliaciniu vandens šildytuvu. Vidutinės investicijos į tokią sistemą, įskaičiuojant montavimo darbus, siekė 3360 Eur;

• saulės elektrinė 5 kW su polikristaliniais saulės moduliais (reikalingas stogo plotas apie 33 m²) ir trijų fazių inverteriu, prijungtu prie elektros tiekimo tinklo. Vidutinės investicijos į tokią sistemą, įskaičiuojant montavimo darbus, siekė 6720 Eur.

Analizuota saulės kolektorių sistema, naudojama karštam vandeniu ruošti, pagamintų apie 1750 kWh šiluminės energijos per metus. Atlikti skaičiavimai ir sistemų modeliavimai parodė, kad dauguma atvejų saulės kolektorių sistemos atsipirkimo laikas yra apie 22–25 metus, palyginti su gamtinių dujų, centralizuotai tiekiamos šilumos ar kietojo kuro kaina. Tačiau, palyginti su elektros kaina, atsipirkimo laikas yra apie 15 metų. Pridėjus galimą 30 proc. kompensaciją jis sutrumpėtų iki 12 metų.

5 kW saulės elektrinė pagamintų apie 4700 kWh elektros energijos per metus. Modeliuojant buvo priimta, kad 40 proc. pagamintos energijos bus suvartojama tiesiogiai pastato reikmėms tenkinti, o 60 proc. būtų atiduodama į elektros tinklą pasaugoti. Tokios 5 kW saulės elektrinės atsipirkimo laikas yra apie 13–14 metų. Pridėjus galimą 30 proc. kompensaciją jis sutrumpėtų iki 10 metų.

Rezultatai tokie, nes saulės kolektorių technologija yra brandi ir investicijos į šias sistemas praktiškai nesikeitė per pastaruosius 10 metų, tuo metu investicijos į saulės elektrines per pastarąjį penkmetį sumažėjo daugiau kaip 50 proc. ir, tikėtina, dar šiek tiek mažės ateityje.

Skaičiuojant buvo priimtos vidutinės 2018 m. kainos, tačiau, kaip parodė analizė, jos gali skirtis net iki 25 proc., atsižvelgiant į pastatą, įrangos gamintoją, suteikiamas garantijas, montavimo darbus atliekančias įmones ir kitus aspektus. Visi skaičiavimai buvo atlikti su 2018 m. galiojančiomis vidutinėmis energijos kainomis, įtraukiant kasmetį vidutinį 2 proc. energijos brangimą. Taigi, jeigu elektros energija ir kitos energijos rūšys brangs greičiau, tikėtina, šios sistemos atsipirks per trumpesnį laiką.

Galimybė daugiabučių gyventojams

Su visuomeninės paskirties, daugiabučiais, gamybiniais pastatai yra truputį kitaip. Ten investicijos yra kitokios ir galimas efektas bei atsipirkimo laikas labai priklauso nuo to, kam ir kaip pasirinkta sistema bus naudojama. Kaip parodė KTU atlikti tyrimai, saulės kolektorių sistema baseinui šildyti gali atsipirkti per 6–8 metus. Taip pat saulės elektrinė gamybiniame pastate naudojant pagamintą elektros energiją tiesiogiai gamyboje atsipirks per 5–7 metus.

Daugiabučiuose namuose saulės kolektorių sistemos, įvertinus galimą paramą daugiabučių atnaujinimui, taip pat gali atsipirkti per 6–7 metus. Taigi, dauguma atvejų didelės sistemos turi trumpesnį atsipirkimo laiką, tačiau tokiuose objektuose būtina tiksliai įvertini esamus ar būsimus energijos poreikius ir teisingai parinkti saulės kolektorių sistemą ar saulės elektrinę.

Perspektyvos optimistinės

Saulės kolektorių sistemos yra brandi technologija ir, nors siekiama investicijas į šias sistemas mažinti, daug metų kainos praktiškai nesikeičia. Jeigu saulės kolektorių sistemų atsipirkimo laikas atrodo gana ilgas individualiajame name, tai didesnės sistemos vis dar labai perspektyvios. Ypač daug žadanti technologija yra saulės kolektorių sistemų integravimas į didesnius objektus, centralizuotas šilumos tiekimo sistemas.

Saulės elektrinės – vis dar sparčiai tobulėjanti technologija. Žiūrint į ateitį saulės elementų kainos smarkiai nebemažės, tačiau didesnis efektyvumas ir toliau išliks labai svarbus. Inverteriai, saulės elektrinių „smegenys“, taip pat jau yra gana efektyvūs, daugiau dėmesio skiriama didesniam jų patikimumui, išmaniajam valdymui. Sritis, kurioje mokslui ir pramonei dar reikia labai daug dirbti, yra akumuliatoriai. Iššūkių kelia jų efektyvumas, svoris, tarnavimo laikas ir ypač kaina.

Kitas įdomus, į rinką ateinantis techninis sprendimas – vadinamieji hibridiniai saulės elementai. Tai gaminys, kuriame saulės kolektorius ir saulės baterija sujungiama į vieną elementą. Tuo pat metu gali būti gaminama ir šiluminė, ir elektros energija. Žiūrint technologiškai, tam pačiam energijos kiekiui reikia gerokai mažesnio stogo ploto, bet investicijos į šias sistemas dar yra didesnės nei montuoti atskirai saulės kolektorių sistemą ir saulės elektrinę.

1 pav. Pagrindinių pastatuose naudojamos energijos formų ir pastatų poreikių sąsajos.

Straipsnis paskelbtas žurnale „SA.lt“ (Statyba. Architektūra) | 2018 gruodis.