Solvärme och vinkel

De flesta som instalerar solvärme instalerar dem på ett befintligt tak på den befintliga lutningen. Detta är inte alltid den bästa lösningen. Faktum är att i de flesta fall är de inte en effektiv lösning alls.
Börjar med ett exempel på en ytterst normal instalation. 18m^2 på ett "normalt" hus som drar 24MWh/år med en normal fördelning på förbrukningen (hög förbrukning på vintern, låg på sommaren).

Klicka för större bild
Den blå kurvan visar effekten från solvärme panelen, den röda behovet, den gröna teperaturen i värmeresovaren, samt den gula behovet av ytterligare energi. Som syns tydligt på bilden så ger solvärmen mest energi när de behövs som minst. Resultatet blir att man av de 24MWh/år fortfarande får addera 12,6MWh/år. Solvärme panlerna producerar 22MWh/år, så i praktiken producerar man 10MWh/år som man måste kasta bort då de kommer vid fel årstid.

Om man har ett brutet tak finns de en brantare del av taket. Säg ett normalt tak med 60grader på den branta delen, då blir resultatet följande.

Klicka för större bild
Som synes blev effekten från solvärmen flakare. Mer effekt på vintern, mindre på sommaren. Effekten på sommaren är fortfarande mycket högre än på vintern. Detta beror inte på, som man lätt kan tro, att de är varmare på sommaren eller att solen är uppe fler timmar. Utan den primära faktorn är att de helt enkelt är mindre molningt. Efter vårdagjämningen går nämligen solen upp norr om 90grades kompassvinkel. Vid den vinklen så kommer solen inte åt solvärmepanlernena vilket gör att soltimmarna efter vårdagjämningen och före höstdagjämningen endast påverkas av molnigheten. Mängden sol som hamnar på panelerna påverkas dock fortfarande av vinklen.
Tydligt är att att de går åt mindre adderad energi. Mängden adderad energi som nu behövs är endast 10,8MWh/år, en förbättring på nästan 2MWh/år, det bara igenom att ändra vinklen.
Eftersom de i 60grades konfiguration hamnar solen på sommaren över optimal vinkel vilket gör att mängden energi som kommer in vid klart väder faktiskt är mindre än på vårdagjämningen under en hel dag. Detta kompenseras dock av att molnigheten avtar. Det är molnstatestiken som gör att grafen ser hackig ut, jag har helt enkelt bara molnstatestik för hela månder och inte alla dagar på året.

Om man av någon orsak hellre vill ha solvärme panelerna moterade vertikalt, t.ex. på en väg så går de utmärkt. Då ser grafen ut på följande sätt.


Det kanske förvånar att mängden energi som produceras i mars och april är högre än juni och juli. Detta är dock inte specielt konstigt. Vid 90 grader är panelerna helt eneklt bättre optimerad för infallande sol tidigt på året.
Mängden energi som behöver tillföras till systemet är nu precis som i 60grades fallet 10,8MWh/år, dock så producerar solvärme panelerna mindre energi bara 19,4MWh/år realtivt till 22,6MWh/år tidigare. Detta beror helt enkelt på att mängden energi som samlas in under sommaren och inte kan användas minskar kraftigt.

Optimal vinkel beror på var man bor i landet. Jag har här räknat med att man bor strax söder om mälardalen (58grader nord) och även till stor del vilken fördelning man har av energiförbrukning. Optimal vinkel för de räkneexempelt jag har här blir 77graders vinkel. Man behöver då med 18m^2 solpaneler addera runt 10,5MWh/år. Examt behov varierar naturligvis beronde på effektiviteten hoss panelerna, naturligvis behöver man välisolerade paneler (t.ex vakumpaneler) som leverar värme även på vintern.

Grafen visar hur mycket minskning i övrig energikonsumtion som varige enskild m^2 extra panel ger (har multiplicerat värdet med 10 för att få en lättare graf att läsa av). Hur mycket som är optimalt beror helt enkelt på hur mycket ens energi kostar att köpa in. Om man kör på elvärme kan 38m^2 vara lönsamt, kör man med värmepump som komplement kan mycket väl 22m^2 vara de som är optimalt.

Tillägg:

Exempel på hur de blir med en 10 000liter vattentank och 25M^2 paneler i ett skapligt isolerat hus (12kwh per år). Vad händer om de blir ovanligt kalt en vinter.

Kyla är inget större problem.Solen ger inte mycket effekt, men de den ger kompleteras lätt av ganska liten mängd tillförd energi. Redan i mars börjar man nå normal läge. Även en kall vinter ger mycket sol i Mars. Kan man minska energiförbruknignen billigt?

I grafen är volymen ökad från 10m^3 till 15m^3. Detta gör att värmen räcker betydligt längre på vinter. De tar längre tid att ladda upp den, men fortfarande finns de marginal kvar. Med 25m^2 paneler så kan verkar 15m^3 vatten kunna värmas upp under en säsong utan problem. Även 20m^3 går bra, men är de börjar närma sig 25m^3 (1m^3 vatten per 1m^2 panel) så börjar man komma farligt närma att inte hinna ladda fullt.

Någon möjlighet att skicka in extra energi är nödvändigt, med bra dimensionering kanske bara behöver göra de var 5:e år. Och inte ens 10års vinter kommer att bli dyr.