Latvijas individuālajām saimniecībām piemērotākie ir uz zemes novietojami saules kolektori, kas seko saules starojumam.
LLU Lauksaimniecības tehnikas zinātniskajā institūtā, kas atrodas Ulbrokā, daudzu gadu garumā tiek pētīti saules enerģijas kolektori. Kaut arī saules enerģija ir neizsmeļams dabas resurss, ko varētu izmantot gan ūdens sildīšanā, gan elektriskās strāvas ražošanā, LLU Tehniskās fakultātes profesors Imants Ziemelis piesardzīgi vērtē saules kolektoru un bateriju ieviešanu Latvijas mājsaimniecību ikdienā.
Izplatītākie – plakanie kolektori
Saules enerģiju iespējams izmantot dažādiem mērķiem, piemēram, siena, koksnes un veļas žāvēšanā, elektroenerģijas ražošanā, telpu un ūdens sildīšanā. «Galvenais saules starojuma uztveršanas mezgls saules enerģijas izmantošanas sistēmā ir saules kolektors vai baterija. Lai no starojuma iegūtu pēc iespējas lielāku enerģiju, visas dienas garumā saules spīdēšanas laikā tās stariem jākrīt perpendikulāri plakanā kolektora vai baterijas virsmai,» skaidro I.Ziemelis. Tātad saules sildīšanas sistēma jāapgādā ar iekārtu, kura visu dienu noturētu kolektora virsmu perpendikulāri saules stariem. Tas gan sadārdzina iekārtas konstrukciju.
Saules kolektori ir iekārtas, kas uztver saules starojuma enerģiju un pārvērš to siltumā, ko izmanto ūdens, gaisa vai kāda cita siltumnesēja sildīšanai. Kā norāda atjaunojamās enerģijas pētnieki, nav viennozīmīga parametra, pēc kura varētu klasificēt visus daudzveidīgos saules enerģijas kolektorus. I.Ziemelis izdala vairākus to veidus. Pirmie ir plakanie kolektori, kas pasaulē tiek plaši izmantoti, jo ir vienkārši pēc konstrukcijas, līdz ar to lētāki, drošāki darbā, vieglāk attīrāmi no sniega, apledojuma un putekļiem. Tiek ražoti un izmantoti arī plakanie vakuuma cauruļu kolektori ar vakuuma caurulēm iekšpusē. Tie darbā ir efektīvāki, bet dārgāki. Ir pazīstami arī fokusējošie kolektori, kurus izmanto augstas temperatūras (800 un vairāk grādu) ieguvei, un speciālu konstrukciju kolektori, kas paredzēti īpašiem gadījumiem, tāpēc ir dārgi.
Jāsargā no vēja, ēnām un ļaunprātības
Saules enerģijas kolektoru pētniecībā Ulbrokas zinātnieku mērķis bija izveidot Latvijas apstākļiem maksimāli energoefektīvu saules enerģijas izmantošanas iekārtu ūdens sildīšanai sadzīves un lauksaimnieciskās ražošanas vajadzībām, tai skaitā gan peldbaseinu un dušas ūdens sildīšanai, gan lauksaimniecības produktu žāvēšanai un grīdu apsildīšanai, piemēram, jaundzimušo sivēnu novietnēs (Ulbrokā darbojas cūku ferma, kurā ar saules sasildītu ūdeni tiek apsildītas sivēnu aizgaldu grīdas, sasniedzot tiem nepieciešamo 34–36 grādu temperatūru). Pētījumi pierādījuši, ka Latvijas individuālajām saimniecībām piemērotākās ir uz zemes novietojamas kolektoriekārtas, kas dienas laikā seko saules starojumam un ir vieglāk apkalpojamas.
Šādi kolektori saules enerģiju uztver vislabāk, jo to darba virsma vienmēr ir vērsta perpendikulāri saules staru krišanas virzienam. Tāpēc samazinās saules starojuma enerģijas zudumi, kas saistīti ar enerģijas atstarošanos no kolektora virsmas, paaugstinot tā lietderības koeficientu. Šos kolektorus aprīkojot ar efektīviem enerģijas koncentratoriem, var iegūt augstu temperatūru. Tāpat tos iespējams novietot vietā, kur vismazāk ietekmē nelabvēlīgi laikapstākļi. Kolektors, kurš seko saulei, ātrāk atbrīvojas no rasas, sarmas un sniega, jo vienmēr ir vērsts pret sauli.
Lai saules enerģijas kolektors darbotos efektīvi, ir vairāki kritēriji, kas jāņem vērā, skaidro I.Ziemelis. Kolektoram jāatrodas vietā, kur to vismazāk dzesē vējš, nenoēno koki un ēkas, nav putekļu un viegli piekļūt, lai to apskatītu un notīrītu. Tāpat kolektoram jābūt pasargātam no dzīvniekiem, transporta un nepiederošām personām.
Atmaksāsies pēc desmit līdz divdesmit gadiem
Latvijā saules enerģijas kolektori silta ūdens ražošanai tiek izmantoti, piemēram, Iecavas internātskolā, kas tos saņēmusi dāvinājumā no Zviedrijas sadarbības partneriem, savukārt Aizkraukles novada ģimnāzijas un pilsētas katlumājas kolektori saņemti dāvinājumā no Dānijas valdības. Saules kolektori atrodami arī uz Īslīces un Valmieras SOS bērnu ciemata ēku jumtiem. Tie ierīkoti Vecaucē uz studentu kopmītņu jumta, kā arī uz daudzu lauku un pilsētu privātmāju jumtiem.
Kaut gan saules kolektori un baterijas saules gaismu Latvijā jau pārvērš saimniecībā noderīgā enerģijā, I.Ziemelis to plašu ieviešanu mājsaimniecību vajadzībām neprognozē. Pirmkārt, Latvijā saules enerģija pieejama tikai apmēram pusgadu no aprīļa līdz septembrim. Ziemā, kad siltais ūdens mums nepieciešams visvairāk, saules starojuma ir par maz, lai kolektori spētu ūdeni pietiekami sasildīt. Ziemā kolektori arī apsnieg un apsalst – tas nozīmē, ka regulāri jākāpj uz jumta un jātīra. Turklāt kolektoru ieviešana ir dārgs prieks – ja ģimene vēlas ierīkot kolektoru četru kvadrātmetru platībā, tas izmaksās ap četriem tūkstošiem eiro. Saulainā laikā kvadrātmetrs kolektora laukuma var sasildīt 50–60 litru ūdens, sasniedzot līdz 70–80 grādu temperatūru.
Pētnieku aprēķini pierādījuši, ka kolektors sāk atmaksāties pēc desmit līdz divdesmit gadiem – pa šo laiku tas jau būs sācis nolietoties, gadu gaitā iespējami kolektora stiklu un ūdens sūkņa (tas vienalga darbināms ar elektrību) bojājumi. Tāpēc svarīgi, lai saimnieks pats nepieciešamības gadījumā prastu bojājumus novērst, jo katru reizi saukt speciālistu ir pietiekami dārgi. Svarīgi arī uzsildīto ūdeni pēc iespējas ātrāk izmantot, jo ar laiku tas atdziest un kolektora lietderības koeficients pakāpeniski samazinās. Šis kritērijs ir nozīmīgs, ja tiek apsvērta kolektoru ieviešana, piemēram, skolās, – vasarā, kad saules ir visvairāk, siltais ūdens tiek izmantots vismazāk, jo bērni ir brīvlaikā. Savs trūkums arī saules baterijām – tās nespēj nodrošināt vienmērīgu strāvas plūsmu kā dienā, tā naktī. Un tomēr – lai viss minētais neattur saules kolektorus un baterijas ierīkot savā saimniecībā, ja ir vēlme izmēģināt alternatīvus enerģijas iegūšanas veidus, kas ir populāri dienvidu zemēs, kā Turcija, Itālija un citas.
Pašu izstrādāti kolektori
Enerģijas iegūšana no atjaunojamiem dabas resursiem ir viens no galvenajiem LLU Tehniskās fakultātes pētījumu objektiem. Ne velti par saules enerģijas izmantošanu izstrādāti vairāki maģistrantu un doktorantu zinātniskie darbi, aizstāvētas disertācijas. Ulbrokā LLU Lauksaimniecības tehnikas zinātniskajā institūtā veiktie saules enerģijas kolektoru pētījumi pat vainagojušies ar vairākiem Latvijas patentiem, starp kuriem var minēt saules enerģijas plakanā kolektora absorberi ar kanāliem, saules enerģijas kolektoriekārtu ar atstarotājiem, saules enerģijas plakano kolektoru ar šūnveida polikarbonāta absorberi, sfērisko saules enerģijas kolektoru, plakano saules enerģijas kolektora iekārtu, spoguļkolektoru, saules enerģijas kolektoru ar divdaļīgu absorberi un citus. Lai gan Latvijā radīti daudzi saules kolektoru patenti, pie mums kolektorus rūpnieciski neražo – nav pieprasījuma, norāda profesors I.Ziemelis. Tomēr Latvijā ārzemēs ražotus piedāvā vairāki uzņēmumi.
Saules enerģiju iespējams izmantot arī gaisa sildīšanas saules kolektoros. Salīdzinot ar ūdens sildīšanas kolektoriem, tie nav tik populāri, lai gan tiem ir virkne priekšrocību: viegla un lēta izgatavošana un uzstādīšana, vienkārša un droša ekspluatācija. Tos lietojot, nav jāuztraucas par negatīvu apkārtējās vides temperatūru. Šo kolektoru galvenais trūkums ir nespēja akumulēt iegūto siltuma daudzumu, tāpēc sasildītais gaiss jāizmanto uzreiz, turklāt tiem ir mazāks lietderības koeficients, jo ūdenim ir lielāka siltumietilpība nekā gaisam. Tomēr gaisa sildīšanas saules enerģijas kolektoriem ir priekšrocības telpu vēdināšanā, lauksaimnieciskās produkcijas kaltēšanā, izmantojot maz uzsildītu gaisu. Ar gaisa sildīšanas kolektoriem iespējams sasildīt gaisu neapkurinātās telpās, piemēram, vasarnīcās un rūpnieciskajos angāros. Tāpat tos var izmantot ārstniecības augu, ogu, sēklu, graudu, kā arī citas lauksaimnieciskās produkcijas žāvēšanai un kaltēšanai. ◆
