Hvor mye varmeenergi kan hentes fra solfangere?

For å beregne og sammenligne energiutbyttet i ulike typer solfangere er det mange faktorer å ta hensyn til.

I Norge har vi foreløpig ingen uavhengig institusjon som kan gi forbrukere et reelt bilde av hva de ulike leverandørene tilbyr.

I Europa har Solar Keymark gitt forbrukere mer trygghet, og i Sverige gjør SP en enkel beregning som grunnlag for offentlige støttemidler.

Ingen testlaboratorier og deres tester gir likevel komplette resultater på hva en solfanger produserer av varme totalt på et år, men vi skal nedenfor vise de viktigste punktene å legge vekt på.

Det finnes også mange forskjellige solfangertyper, både flate solfangere der vann normalt sirkulerer under en dekkplate og ulike typer av vakumrør, med eller uten reflektor.

Arealberegning og antall kvadratmeter har ofte blitt brukt som utgangspunkt og er samtidig første og største forvirrende element for forbrukerne. Arealene beregnes både som brutto-, lysåpnings(Aperture)- og absorbatorareal. For platesolfangere er ofte disse arealene nesten det samme, mens det for vakumrør varierer fra å være halvparten til hele flaten, avhengig om det er reflektor eller ikke i bakkant. Vår oppfordring er derfor at hver solfangermodul bør ha et beregnet forventet energiutbytte for å finne en lett sammenlignbar investeringskost pr kWt.

Eneste faktor som da eventuellt gjenstår er å justere for at enkelte solfangere kun fungerer i sommerhalvåret da strømprisen ellers er lav, mens andre gir varme også da prisene er høyest.

De viktigste data å ta hensyn til er:

1. Virkningsgrad / Conversion factor

Solfangerens evne til å omgjøre solens stråler til nyttbar varme

2. Varmetap

Spesielt viktig om man vil ha skikkelig varmtvann og varmebidrag vinterstid til bolig.

3. IAM (Incident Angle Modifier)

Speiling kan gi både sterkt økt og redusert utbytte ift vinkling mot solen.
Her skiller det veldig mellom både platesolfangere, vakumrør uten reflektor og vakumrør med reflektor. Dessverre en faktor som sjelden blir benyttet, men som er svært avgjørende for det totale energiutbytte både gjennom en hel dag og ikke minst totalt på et år.

4. Oppstartstid

Dette blir dessverre ikke målt av testlaboratoriene, men raskest mulig varmeoverføring og lite væskevolum er viktige faktorer. Dette kombinert med lavt varmetap nattestid som hindrer at solfangeren først må «tines» opp. Vakumrør med heat-pipe skiller seg klart ut på dette punktet som overlegent mye raskere enn alle andre solfangertyper.

5. Vinkling/tilting mot solen.

Dette er også en faktor som sjelden blir tatt hensyn til. Mange solfangere må ligge flatt på taket, enten av konstruksjonsmessige grunner, eller av vindfanghensyn. Dette gir optimal integrering og estetisk inntrykk, men samtidig er de fleste tak i Norge flatere enn ønskelig for godt utbytte av solenergi vinterstid. Optimal vinkel for vintervarme er tilsvarende breddegraden, dvs ca 60 grader, mens for størst årsutbytte er 45-50 grader. En slik vinkling vil midtvinters mer enn doble innstråling fra solen direkte, og ytterligere gi mye indirekte stråling fra snø i forkant. Vakumrør uten reflektor får i tillegg mye ekstra indirekte stråling fra snørefleksjon bakfra. Solfangerne vil også normalt helt unngå å bli tildekket av snø. IAM-data vil også kunne gi en pekepinn på ytterligere tap pga speiling.

Faktorer som ellers er viktige er selve systemets oppbygning med varmelager, styring, rørføring, isolasjon, væske og varmeveksling.

Svært mye solvarme kan gå til spille gjennom for små og dårlig konstruerte varmelager, varmetap i rør og tank pga mangelfull isolasjon, væske med dårlig varmeledningsevne og lite effektive varmevekslere. Kort sagt: Intet system er bedre enn det svakeste ledd.


Energiutbytte FlexiHeat Solfangere:



Testresultater fra Fraunhofer Institut Solare Energiesysteme (ISE)

1.2 Collector efficiency parameters determined
Results:
The calculated parameters are based on following areas of the collector. These parameters are valid for the complete series.
aperture area of 0.936 m2 : absorber area of 0.808 m2 :

Virkningsgrad: Aperture area: η0a = 0.734 Absorber area: η0A = 0.850

Varmetap: a1a = 1.529 W/m2 K a1A = 1.771 W/m2 K
a2a = 0.0166 W/m2 K2 a2A = 0.0192 W/m2 K2

1.3 Incidence angle modifier - IAM
θ:____0◦___10◦__20_30__40_50__53_60_70_80_90
KθT : 1.00 1.00 1.03 1.11 1.25 1.37 1.40 1.36 1.11 0.70 0.05
KθL : 1.00 1.00 1.00 0.99 0.96 0.92 0.88 0.84 0.69 0.44 0.00
Table 1: Measured (bold) and calculated IAM data for TZ58-1800-10R

Snitt IAM-faktor: 1,21

Både solfangere og varmepumper har best virkningsgrad ved lavtemperatur varme. Reellt varmeutbytte bør derimot regnes på langt høyere temperaturdifferanser, så vi har brukt 50 grader slik SP gjør i sine sammenligninger.
Jfr: http://www.sp.se/sv/units/energy/Documents/ETk/Forteckning_P-markta_och_ovriga_solfangare.pdf
NB! SP Bruker IKKE IAM-faktor i sine beregninger!!

Solinnstråling i optimal vinkling 47,3 grader Oslofjordområdet 1208 kWt/år/m2 ifølge 22-årig statistikk fra Nasa.

Aperture area er også det arealet som vanligvis blir brukt som referanse.

Ytelse FlexiHeat Solfangere pr år: Aperture: 831 kwt/m2, Absorbatorareal 963 kWt/m2, Bruttoareal: 476 kwt/m2

10 rør: 778 kwt/år 15 rør: 1169 kwt/år 20 rør: 1558 kwt/år 25 rør: 1948 kwt/år 30 rør: 2337 kwt/år



Sammenligning med norskproduserte platesolfangere har ikke vært mulig da de ikke har godkjente testresultater å vise til.
Som utgangspunkt har vi derfor brukt en av de største og mest anerkjente tyske produsentenes solfangere med Solar Keymark som sammenligning.

Aperture Area: 2,29m2 Brutto: 2,52m2 Totalt utbytte pr modul: 627 kwt/år

Virkningsgrad: 0,779
Varmetap: A1a: 3,56 W/m2K A2a: 0,0146 W/m2K2

Snitt IAM-faktor: 0,73

Ytelse Markedsledende Platesolfanger pr år: Aperture: 274 kwt/m2, Brutto: 249/m2