Soojus taastuvast energiast

Soojuspumbaga on võimalik vähendada küttekulusid ning kasutada keskkonnahoidlikumat viisi soojuse tootmisel. Tuntumad soojuspumba tüübid on maa- ja õhksoojuspump. Soojust pumbatakse samal põhimõttel kui vett. Vesi voolab ülevalt alla iseenesest, kuid alt üles peab seda pumpama. Soojus liigub soojemalt kehalt külmemale samuti iseenesest, teistpidi peab seda liigutama kasutades välist energiat. Soojuspumbad kasutavad elektrienergiat ja pumpavad soojust külmemast keskkonnast soojemasse. Eesti oludes on maasoojuspump kütmiseks üsna otstarbekas soojuspumba tüüp.

Eestis kõigub õhutemperatuur aasta jooksul palju, kuid suvel talletub maapinda nii palju soojust, et isegi talvel pakasega pole 1 meetri sügavusel maa külmunud. Seega võib selliselt sügavuselt saadud soojust kaudselt nimetada ka päikeseenergiaks. Maasoojuspump kasutab 1 m sügavusele maa sisse talletunud soojusenergiat, millega saab kütta eramuid või väiksemaid korterelamuid ning kontorihooneid. Maasoojuspump koosneb maakollektorist, kompressorist ning jaotustorustikust. Kollektori torudes madala rõhu all voolav soojuskandja on maapinnaga võrreldes madalamal temperatuuril, mistõttu maapind seda soojendab. Elektriline kompressor suurendab jaotustorudes rõhku ning soojuskandja kuumeneb veelgi. Soojus eraldub ruumi radiaatorite või põrandakütte kaudu. Jahtunud ning kõrgel rõhul soojuskandja pihustatakse madala rõhu all olevasse maakollektorisse ning tsükkel kordub.

Kollektori torud peab Eestis paigaldama üsna täpselt 1 m sügavusele, sest sügavamate torude ümbrust ei suuda päike piisavalt soojendada, kõrgemal on aga pinnase külmumise oht. Kollektori torud peavad olema üksteisest vähemalt 1 m kaugusel. Kollektori jaoks on vaja üsna suurt maapinda – iga ruutmeetri köetava pinna kohta on tarvis vähemalt 3 m pikkust kollektortoru, st 100 m² köetava pinnaga maja vajab vähemalt 300 m pikkust maakollektorit.

Päikesekiirguse energiat kasutatakse põhiliselt soojuse ja elektri tootmiseks. Soojust toodetakse päikesekütte­seadmete, elektrit aga päikesepaneelidega. Päikesepaneelidega toodetud elektrit saab kohe kasutada või müüa elektrivõrku. Kuna Eestis on peamisel kütteperioodil päikesekiirgust väga vähe, pole mõistlik talvel päikesesoojusega arvestada. Siiski saab päikeseenergiaga aasta ringi tarbevett soojendada. Lõunamaades, kus päike on intensiivsem, kasutatakse päikeseenergiat märksa rohkem kui siin. Paljud päikesepaneelid toodavad energiat juba vähese valgusega, st ka pilvise ilmaga on võimalik saada arvestatav kogus energiat.

Päikeselt on võimalik saada nii soojus- kui ka elektrienergiat. Elektrienergiat saadakse päikesepatareide abil, kuid soojust on võimalik ammutada mitmel moel. Üks lihtsamaid mooduseid on soojendada päikesega tarbevett.

Vett soojendavad päikesepaneelid on päikese­patareidega võrreldes teistsuguse ehitusega. Paneelide ülemine kiht on klaasist, millest soojendavad päikesekiired läbi lähevad. Klaasi all voolab glükoolilahus, millest samuti kiired läbi lähevad. Kütte vedelikuna ei saa kasutada vett, vaid erilisi aineid, mis kannataksid ka suuri miinuskraade. Näiteks etüleen­glükooli 50% vesilahuse külmumis­temperatuur on -37 ℃. Lahuse all on tume materjal, mis neelab nii päikese valgust kui ka soojust. Materjalis neeldunud soojus levib temperatuuride erinevuse tõttu külmemale lahusele. Materjali all on isoleeriv kiht, seega levib enamik tumedas materjalis neeldunud soojusest lahusele.

Tarbevee soojendamine toimub kahes etapis. Soojuskandja, milleks on tavaliselt glükoolilahus, ringleb primaar­ahelas, mis kannab soojust päikese soojendatavatelt paneelidelt veemahutisse. Mahuti on sekundaar­ahela osa ning toimib ka suure soojusvahetina, kus tarbevett soojendatakse. Pane tähele, primaarahela soojuskandja ei puutu tarbeveega kokku, vaid kütab soojusvahetuse kaudu mahutis olevat vett. Mahutisse siseneb külm tarbevesi, mida saab peale päikese­paneelide soojendada veel katlaga. See soojendab vett siis, kui päike ei paista. Tarbija soojavee­kraanist voolab mahutis soojendatud vesi.

Päikeseenergiaga tarbevee soojendamine.

Päikesepaneeli tööahelad.