www.mamboteam.com
 
STRONA GŁÓWNA
czwartek, 12 grudzień 2019
 
 
Sylwetki. Z fizykiem na dachu, czyli rzecz o kolektorach słonecznych Drukuj E-mail
poniedziałek, 22 marzec 2010
Właściwie chyba nikogo nie trzeba przekonywać do takich nowinek, jak kolektory słoneczne. Jest tylko kwestia kosztów. W sobotę (19.03) w GOK w Zblewie odbyło się zebranie, na którym mieszkańcy gminy Zblewo mogli się dowiedzieć, że można uzyskać znaczną dotację na ten cel wynoszącą nawet 75% poniesionych kosztów. Ciągle dręczy jednak pytanie, ile naprawdę można zyskać na ich zakupie. Na szczęście mieszkańcy gminy nie muszą polegać jedynie na zapewnieniach przedstawicieli firm sprzedających te urządzenia. W Zblewie mieszka człowiek, który już 35 lat temu zbudował pierwszy kolektor słoneczny...


 

 

 

 

 

 

Historia czyli wiatr = pranie

Pan Kazimierz Jurczyk wraz z żona Gertrudą mieszka w Zblewie od 1998r.

- To był powrót do korzeni, bo stąd pochodzę – wspomina. - Urodziłem się Starej Kiszewie, moja babcia mieszkała w Białachowie, a mama w Pinczynie.

- A kim pan jest z zawodu?

- Nauczycielem fizyki. 25 lat uczyłem tego przedmiotu w zespole szkół w Swarożynie. Obecnie jestem już na emeryturze.

- Z powodu zainteresowania fizyką wzięły się pewnie te wszystkie doświadczenia nad ekologicznym pozyskiwaniem energii?

- Z ekologią jestem blisko już od.... ho ho! – śmieje się. - Pierwszy wiatrak zbudowałem w 1957, kiedy mieszkaliśmy w Starej Kiszewie. Nie było tam wtedy energii elektrycznej. Taka elektrownia wiatrowa była w tamtych czasach nie lada wyzwaniem. Ze wszystkim były problemy. Akumulatory ciężko było załatwić, ale kiedy wreszcie się udało, ludzie dziwili się, bo doprowadzenia prądu nie było, a u nas grało radio. Pamiętam, jak żona wypatrywała wiatru. „Jutro chyba będzie wiać, więc zrobię pranie” - mówiła. Bo gdy był wiatr, to energii wystarczało do uruchomienia pralki. Gdy się tutaj przeprowadziliśmy, pewnym problemem było dla mnie to, że nie znałem tutaj ludzi, którzy pomogliby w realizacji moich pomysłów. Wie pan, czasem trzeba załatwić jakieś części, śruby... Ale wkrótce poznałem pana Józefa Leszczyńskiego. Bardzo mi pomógł.


Licznik wylatuje z orbity – czas na kolektor

- A jak to było z tym kolektorem?

- Gdy tu przyjechaliśmy, zamontowaliśmy elektryczny podgrzewacz wody. Grzał dobrze, ale gdy się w tym czasie patrzyło na licznik prądu, to można było się nie na żarty przestraszyć. Wyglądał, jakby miał za chwilę wlecieć z orbity – żartuje pan Kazimierz. - Wtedy postanowiłem zbudować kolektor słoneczny. Miałem już wiele doświadczeń. Pierwsze próby z kolektorami prowadziłem już 35 lat temu i muszę powiedzieć, że z pozytywnym skutkiem. Niech pan zgadnie, z czego wykonałem pierwszy panel?

- Z jakiegoś płaskiego zbiornika na benzynę?

- Niedaleko – śmieje się Jurczyk. – To była chłodnica od lodówki. Taka metalowa poskręcana rurka, którą widać przy jej tylnej ściance. Jak było słońce, to dwa kotły wody potrafił ogrzać do 45 – 50 stopni. Ludzie myślą, że kolektory muszą być na dachu, a to nieprawda. Jeśli panel znajduje się niżej, to można wykorzystać grawitacje do pompowania ciepłej wody, a to zwalnia z konieczności instalowania pompy wymuszającej obieg wody, co przecież wiąże się ze zużyciem energii elektrycznej.

- Bo ciepła woda jak oliwa zawsze na wierzch wypływa? – żartuję.

- Tak jest. Podobny sposób można przecież stosować w systemie centralnego ogrzewania. W naszym przypadku żona nie chciała kolektorów w ogrodzie. Słońca tu trochę mniej, a dodatkowo zajmują miejsce i dzieci nieopatrznie mogą je zniszczyć.

Pan Kazimierz snuje opowieść o fizyce i ekologicznych sposobach pozyskiwania energii.


Kaloryfer czy kolektor

- Jak więc wykonał pan swój kolektor?

- Na dachu umieściłem prostokątną obudowę z drewna. Wewnątrz była izolacja. Początkowo zastosowałem izolację ze styropianu i wie pan, co się stało? Gdy nie było prądu i nie działała pompa, ciepło nie było odbierane. Panel rozgrzał się wtedy do tego stopnia, że stopił się styropian. W czasie użytkowania kolektora miałem wiele takich problemów i zawsze musiałem jakoś je rozwiązywać, dlatego drewnianą obudowę zastąpiłem wkrótce wytrzymalszą, metalową, a styropianową izolację wełną mineralną. W obudowie, za szklaną szybą, znajduje się główny element panelu odbierający ciepło słoneczne. Wie pan, czego użyłem tym razem?

- Chłodnicy z lodówki?

- Nie, tym razem zastosowałem kaloryfer. Taki zwykły, panelowy. Nawet nie musiałem go kupować w sklepie. Ludzie teraz takie wyrzucają. Dostałem go ze złomowiska. Trochę go pospawałem, uszczelniłem. W sklepie kupiłem jedynie czarną farbę w spraju. Taką matową, bo matowa farba najbardziej absorbuje światło. Słyszał pan pewnie na fizyce o ciele doskonale czarnym? W ten sposób zbudowałem panel. Jeśli chodzi o pozostałą część instalacji, to najdroższy był zbiornik na ciepłą wodę w mieszkaniu. Kupiłem taki o pojemności 120 l z elektryczną grzałką, żeby można było podgrzać wodę, gdy słońce zawiedzie. Znalazłem przeglądając „Anonse”. Kosztował 150 zł. Potrzebna była jeszcze pompka i sterownik. Pompka wody kosztowała 100 zł, też z „Anonsów”. Sterownik włączający pompkę zrobiłem sam. Zawsze interesowałem się elektroniką. Wystarczyło kupić kilka podzespołów i je złożyć. Niestety, nie był zabezpieczony przed wyładowaniami atmosferycznymi i podczas burzy uległ uszkodzeniu. Chciałem zrobić nowy, ale zobaczyłem, że w internecie można taki dostać za 35 zł, więc kupiłem. Był dostosowany do innych czujników, ale z pomocą odpowiednich oporników przystosowałem go do mojej instalacji.

- A szyba w obudowie panelu? Pewnie powinna być dwuwarstwowa, dobrze izolująca?

- Też tak myślałem na początku, ale okazało się, że zupełnie wystarczająca jest zwykła, pojedyncza. Wykorzystałem stare szyby, gdy wymienialiśmy okna. Ja prawie nigdy nic nie kupuję. Staram się wykorzystać to, co mam. Zresztą emeryci nie mogą na wiele sobie pozwolić – śmieje się. - Takie uroki życia emeryta.


Światło = ciepło

- Jak rozumiem, działa to w ten sposób że woda ze zbiornika zostaje doprowadzona rurami do panelu, gdzie się nagrzewa i następnie, już ogrzana, wędruje rurką z powrotem do zbiornika. Obieg wody zapewnia włączająca się co jakiś czas pompka. Pompka zaś włącza się, gdy panel na dachu ma temperaturę co najmniej o kilka stopni wyższą niż woda w zbiorniku.

- A! - śmieje się pan Kazimierz. - Już to przerabiałem. To prawie tak, ale nie do końca. Układ jest trochę bardziej skomplikowany. Taki prosty układ miałem rzeczywiście na początku, ale zamarzająca zimą w panelu na dachu woda blokuje cały system. Dodatkowo, rozszerzając się w wyniku zamarzania, może uszkodzić pełniący rolę pochłaniacza promieni słonecznych kaloryfer. Dlatego kaloryfer musiałem wypełnić niezamarzającą cieczą. Pytałem o specjalistyczny płyn do kolektorów. Jego litr kosztuje 10 zł. Ponieważ płyn do chłodnic samochodowych jest o połowę tańszy i ma identyczne właściwości, zastosowałem go. Płyn ten krąży w przewodach pomiędzy zbiornikiem wody a panelem (kaloryferem). W panelu się nagrzewa, po czym jest pompowany do specjalnej spirali w zbiorniku wody, gdzie oddaje jej swoje ciepło. Układ wyposażony jest w zbiornik wyrównujący ciśnienie, taki stary z samochodu. Jest także zawór bezpieczeństwa, bo przegrzany płyn mógłby zacząć wrzeć, a ciśnienie niebezpiecznie wzrosnąć.

W układzie pozyskiwania ciepła znajduje się około 17 l płynu do chłodnic. Nad prawidłowym ciśnieniem czuwa samochodowy zbiornik wyrównujący ciśnienie. W przypadku, gdyby płyn rozgrzał się zbytnio i zaczął wrzeć, jego nadmiar jest zbierany do specjalnego pojemnika.


Google widzi

- Panie Kazimierzu, czy możemy wyjść na zewnątrz, żeby sfotografować pana kolektor? Pochłonięty rozmową nawet nie zauważyłem, kiedy zrobiło się ciemno. Liczę, że może aparat jeszcze coś złapie.

- Oczywiście. Ale z drogi słabo go widać. Wiem, gdzie może go pan zobaczyć w pełniej okazałości. Widziałem go na zdjęciach satelitarnych w wyszukiwarce Google. Jest tam zdjęcie satelitarne tego domu. Dość stare. Na tych zdjęciach w Zblewie nie ma jeszcze nawet POLOmarketu, ale kolektor na dachu już jest widoczny. Nie wiem tylko, czy pan go rozpozna.

- Spróbuję! Często używa pan komputera i internetu?

- Tak, i to bynajmniej nie do zabawy. Gdy dzieci przyjeżdżają, szukają w nim gier, ale ja nic takiego nie mam. Komputer i internet przydaje się, gdy się nie jest na bieżąco. W moim wieku zdarza się, że czegoś zapomnę. Wtedy siadam, szukam w internecie i już wiem. Ot, ostatnio śniło mi się, że miałem lekcje o liczbach kwantowych: główna, poboczna, spinowa i... zapomniałem, jaka była ta ostatnia. Wstałem, znalazłem w internecie i już pamiętam: magnetyczna. Komputer przydaje się też do różnych obliczeń.


Z fizykiem na dachu

Wychodzimy na zewnątrz. Niestety, jest już zbyt ciemno na zdjęcia z ulicy. Lampa błyskowa nie daje rady oświetlić domu.

- Jeśli pan chce, to mam drabinę. Możemy wejść na dach i sfotografować kolektor z bliska.

Już po chwili stoimy na dachu domu pana Kazimierza przyglądając się kolektorowi. Jak na ironię urządzenie stworzone do pracy w słońcu oglądamy w gęstniejącym mroku.

- Tak naprawdę to nie musi bardzo jasno świecić słońce, by kolektor działał – zauważa pan Kazimierz. - Ludzie tak myślą, ale to nieprawda. W lato, gdy jest pochmurno, też potrafi nagrzać wodę do 40 stopni i więcej. Pobiera wtedy energię z otoczenia. Ciepło i rozproszone światło. Gorzej jest w zimie. Wtedy nie działa – chyba, że jest bardzo słonecznie. Przyczyn jest kilka. Niska temperatura, ale też duża ilość bardzo pochmurnych dni i mała wysokość słońca nad horyzontem. Gdyby był ustawiony bardziej pionowo, to może działałby w zimie, ale dla mnie to nie jest konieczne. W zimie i tak włączamy centralne ogrzewanie, więc przy okazji mamy też ciepłą wodę. W lato natomiast jest całkowicie wystarczający dla mnie i żony. Czasami jedynie trzeba nieco z pomocą elektryczności podgrzać wodę o kilka stopni w pochmurne dni. Przydaje się wtedy ta elektryczna spirala w zbiorniku z wodą. Gorzej było kiedyś, gdy przyjeżdżały dzieci. Okazało się, że ciepłej wody nie wystarczało. Poszkodowanym zwykle byłem ja – śmieje się. - Wtedy zdecydowałem się na zamontowanie drugiego panelu. Jego podstawowy element także stanowił kaloryfer, który przyłączyłem szeregowo. Pomógł pan Józef Leszczyński. Dokupiłem także drugi zbiornik na wodę. Teraz w lato ciepłej wody wystarcza dla wszystkich. Mimo tej rozbudowy kolektora, myślę, że cena całości nie przekroczyła 1000 zł.

- A jak długo nagrzana woda zgromadzona w zbiorniku jest ciepła?

- Utrzymuje temperaturę nawet przez 3-4 dni, o ile nie jest zużywana. To dlatego, że zbiorniki są bardzo dobrze izolowane wełną mineralną. Izolację wykonałem sam. Ale na początku zdarzyło się, że kolektor działał bardzo dobrze, w dzień grzejąc wodę, ale wczesnym rankiem następnego dnia woda w zbiorniku była już zimna. Okazało się, że w nocy kolektor zadziałał w odwrotną stronę. Przez całą noc płyn chłodniczy, ogrzany w zbiorniku z ciepłą wodą, sam przemieszczał się do kolektora. Tam oddawał ciepło w kaloryferze zimnemu nocnemu powietrzu i już ostudzony wracał do zbiornika z wodą, by „ukraść” następną porcję ciepła. Wystarczyło jednak zamontować prosty zawór zastawkowy, zapobiegający samoistnemu przemieszczaniu się płynu.





Głównym element paneli kolektora stanowią pomalowane na czarno kaloryfery panelowe wypełnione niezamarzającym płynem do chłodnic samochodowych.



Mądra głowa = oszczędności 2

- Myślę – stwierdza pan Kazimierz - że gdyby się ktoś uparł, mógłby nawet z pomocą kolektorów dogrzewać mieszkanie, ale musiałby zainstalować ich znaczną ilość. Praktycznie pokryć nimi dach. Pewnie lepsze do tego celu byłyby pompy ciepła. W gminie bardzo przydałyby się kolektory, bo wielu mieszkańców, unikając wysokich rachunków za energię elektryczną, podgrzewa wodę w lato używając pieców. Niestety, z oszczędności palą bardzo różne rzeczy, co sprawia, że czasami wychodząc do ogrodu w ciepły, letni dzień, można już po chwili przez roztaczające się wokół zapachy i dym stracić chęć do przebywania na zewnątrz. Bardzo nad tym boleję. Ja już nie chcę kolektora, bo mam własny, ale na ostatnie zebranie poświęcone dofinansowaniu poszedłem, bo uważam, że to bardzo dobra inwestycja władz w środowisko.

- A co pan sądzi o kolektorach próżniowych? To podobno najnowszy i najwydajniejszy ich typ. Zbierają efektywnie rozproszone światło nawet w zimie. Panel tworzą rurki izolowane próżniowo. Przypominają pod tym względem termos, tyle że przezroczysty.

- Nie interesowałem się nimi aż tak bardzo. Tak, jak panu mówiłem, staram się wykorzystać to, co mam, bo na kupowanie wielu rzeczy mnie nie stać. Taki los emeryta – śmieje się. - Myślę jednak, że one po prostu są efektywniejsze. Zabierają mniejszą powierzchnię, a produkują tyle samo energii. Ale kosztują o wiele drożej. Ja powierzchni mam po dostatkiem. Będzie potrzeba, to podłączę jeszcze jeden panel. A co do podgrzewania wody w ziemie, to nie mam takiej potrzeby. Ale muszę panu powiedzieć, że już od jakiegoś czasu kolektor zaczął się włączać. Kilka dni temu podgrzał wodę do 35 stopni. Żona mówiła, że do zmywania była jeszcze za zimna, więc trochę trzeba było podgrzać grzałką elektryczną. Zresztą nie ma się co dziwić – przecież dzisiaj o 18.32 rozpocznie się astronomiczna wiosna. W lato kolektor ogrzewa wodę do 50 - 60 stopni.


Kilka praktycznych rad

- Jakich praktycznych rad udzieliłby pan osobom planującym zainstalowanie kolektorów?

- Zbiornik z ciepłą wodą musi być dobrze izolowany. Doradza się różne materiały izolacyjne, ale według moich doświadczeń wełna mineralna jest najlepsza. Ważne jest też umieszczenie zbiornika. Powinien być jak najbliżej miejsca poboru ciepłej wody, czyli kranu. Nie wiem dokładnie, jaką wydajność ma mój kolektor, ale uważam, że w jego przypadku na jedną osobę powinien przypadać około 1 metr kwadratowy powierzchni panelu. Zbiornik na ciepłą wodę powinien być duży. Zbiornik o pojemności 120 litrów to wcale nie jest specjalnie dużo jak na dwie osoby. Wszystko przez to, że woda zużywana jest szczególnie intensywnie wieczorem, kiedy kolektor już nie działa, dlatego potrzebny jest duży zapas. Widzi pan, ten kolektor jest ustawiony pod kątem 42,7 stopni. Jest to średni kąt słońca nad horyzontem w naszej strefie klimatycznej. W ciągu roku zmienia się on od 32 o 57 stopni. Początkowo panel mojego kolektora był ruchomy, ale tak naprawdę nie było sensu ciągle regulować jego pozycji. W końcu ustawiłem go pod optymalnym kątem na stałe. Innym zagadnieniem są pompy. Doradzane przez sprzedawców są zwykle dużej mocy, a to oznacza większe zużycie energii elektrycznej do pompowania płynu chłodzącego, gdy kolektor pracuje. Zwykle sprzedawcy doradzają pompę o mocy 60W lub więcej. Moja pracuje z mocą 36W, ale uważam, że w moim przypadku wystarczająca byłaby nawet pompa o mocy 15W. Nie mam takiej tylko dlatego, że nie udało mi się znaleźć w internecie pomp o tak małej mocy. Ciągle jednak myślę, jak ograniczyć to zużycie i mam już pomysły na przyszłość.


75 lat zachwytu fizyką

Stoimy na dachu przez chwilę w ciszy, podziwiając niknącą w mroku panoramę Zblewa.

- Panie Kazimierzu, ile pan ma lat?

- Aż wstyd się przyznawać, ale to już 75. Ale najważniejsze jest, gdy się ma sprawny umysł. Wtedy można realizować różne pomysły. Wie pan, od zawsze interesowałem się fizyką i elektroniką. Już w 1954, niedługo po wynalezieniu tranzystora, kupiłem pierwsze radio tranzystorowe. Wydałem na nie połowę mojej ówczesnej nauczycielskiej pensji. Podłączyłem, pograło godzinę i trzasło!... bo nie miałem go na radiatorze i pół mojej pensji diabli wzięli. Potem sam budowałem odbiorniki radiowe i inne urządzenia elektroniczne. Najmniejsze radio, które zbudowałem, miało 7 cm. Było mniejsze od pana aparatu fotograficznego. Musiałem sam robić miniaturowe transformatory do niego. Nawijało się ręcznie drucik o średnicy 0,1 mm, podobnie jak nić na szpulkę. Trzeba było nawinąć 2 - 3 tysiące razy. To były czasy. Najpierw były tranzystory ostrzowe, potem stopowe. Zmieniała się technologia i materiały: german, krzem, arsenek galu... W piwnicy mam czasopisma „Radioelektronik”. Olbrzymi zbiór. Wszystkie wydania od 1952 roku. Nie bardzo mam komu to wszystko przekazać. Syn trochę się interesuje, ale nie na tyle...

Wszystko da się obliczyć

Przez chwilę w ciszy patrzymy w zadumie na pierwsze gwiazdy.

- Wspominał pan o nowych pomysłach – odzywam się w końcu. - Co planuje pan w najbliższej przyszłości?

- Od pewnego czasu fascynują mnie baterie woltaiczne. Są to podobne z wyglądu do kolektorów panele słoneczne, ale nie generują one ciepła, tylko energię elektryczną. Ich sprawność jest mała, około 15%, ale są już gotowe zestawy o mocy 65W z przetwornicą umożliwiającą podłączanie domowych urządzeń elektrycznych. To mogłoby być rozwiązanie kwestii zużycia energii przez pompę płynu chłodzącego w układzie kolektora. Problemem jest niestety cena, około 1000 zł. Ponadto niska trwałość tych najtańszych może spowodować, że będą działać prawidłowo zaledwie kilka lat. Innym rozwiązaniem jest wykorzystanie energii wiatrowej. W ogrodzie stoi mały prototyp wiatraczka. Wie pan, kiedy wiatrak najefektywniej wykorzysta energię? Kiedy będzie miał dwa śmigła obracające się w przeciwnych kierunkach. Powietrze uderza w powierzchnię skrzydła pierwszego śmigła i wprawia je w ruch, a samo ześlizguje się z niej pod kątem. I tutaj trafia na skrzydło drugiego śmigła ustawione też na skos, ale w przeciwną stronę. Pytanie tylko, pod jakim kątem ustawić skrzydła śmigieł i w jakiej odległości powinny być śmigła od siebie. Zależy to od siły wiatru i można to obliczyć, i... jeśli zajdzie potrzeba... wyznaczyć optymalne wartości średnie. Wszystko można obliczyć. Do tego przydaje się komputer. Gdy pan wchodził na teren posesji, zażartowałem, że tę energię też można by było wykorzystać. Tak naprawdę to nie był do końca żart. Niech pan sobie wyobrazi, że wchodząc staje pan na płytce, która nieco się obniża, pompując wodę na dach budynku.

- Tak jak pompka do materaców?

- Podobnie. Obniżenie płytki byłoby prawie niewyczuwalne. Powiedzmy 1-2 cm. Otóż woda zgromadzona na dachu mogłaby służyć do wytwarzania energii lub do zasilania mini fontanny w ogrodzie. Ile wody dałoby się tą drogą wpompować na dach? 15 litrów na osobę? Chyba mniej, ale wszystko to można obliczyć i eksperymentalnie sprawdzić.

- Ja na pewno wpompowałbym 15 l, bo ważę prawie 100 kg – śmieję się.

- A widział pan nasz zabudowany płytami poliwęglanowymi balkon? W ziemie temperatura nie spada tam poniżej zera, żona trzyma tam rośliny. Może te płyty byłyby lepszym, przezroczystym, izolacyjnym materiałem na przednią osłonę paneli kolektora niż szkło. Zwykłe szkło nie przepuszcza promieniowania UV i je tracimy.

- Kwestia tylko, czy zyski przewyższyłyby straty. Płyty z poliwęglanu nie wydają się tak przezroczyste jak szkło. Może przepuszczają fale krótkie, ale odcinają sporo światła o innych długościach fal?

- Próbowałem się tego dowiedzieć. Poszedłem do sklepu. Zapytałem, czy mają jakiś profile przepuszczalności fal świetlnych o różnych długościach. Powiedzieli, że nic takiego nie mają, a nawet gdyby mieli, nie wiedzieliby, jak się tym posługiwać. Ja bym wiedział. Wystarczyłoby, żebym dostał je do ręki. Szkoda... jest produkt, a nikt nie zrobił jego pełnej charakterystyki... A może zrobił, tylko nie udostępnił. Mógłbym sam przeprowadzić testy, pracę magisterską pisałem o światłowodach, ale to bardzo czasochłonne. Nie mam na to czasu.

Ludzie pewnie czasami przechodząc przy domu widzą mnie, jak zamyślony siedzę na ławce. Może nawet zastanawiają się, nad czym tak dumam. Nikt by pewnie w danej chwili nie zgadł, że rozmyślam nad równaniem Schrödingera albo poziomach energetycznych. Fizyka jądrowa i fizyka fazy skondensowanej to są fascynujące rzeczy. Trudne, ale fascynujące. Jest tu wiele tematów do rozmyślań...


Piotr Madanecki

Dodatkowe materiały:

Zdjęcia satelitarne Zblewa (Google)

Zdjęcia satelitarne Zblewa (GEOPORTAL)


 
wstecz   dalej »
 
Top! Top!