Fotovoltinės vandens šildymo sistemos Nectar Sun valdiklis buvo pradėtas gaminti prieš 8 metus, bet per šį laiką nuolat tobulintas, siekiant geresnių techninių ir technologinių rezultatų.

Nectar Sun – tai specializuotas VDU Žemės ūkio akademijos mokslininkų, bendradarbiaujant su verslu, sukurtas valdiklis, skirtas prijungti buityje naudojamą karšto vandens šildytuvą prie fotovoltinių modulių ir perduoti maksimalią saulės modulio generuojamą galią. Iš viso jau pagaminta ir įdiegta apie 1 000 valdiklių.

Naujausių tyrimų tikslas – įvertinti ekologinį valdiklio aspektą, t. y. suprojektuoti aplinkai nekenksmingą vandens šildymo sistemos prietaisą, kuriam pagaminti būtų sunaudojama mažiau žaliavų, ypač kenksmingų, daugiau perdirbtų medžiagų arba būtų įmanomas antrinis jų panaudojimas, pats gaminys sunaudotų mažiau energijos, o pasibaigus jo galiojimo terminui, būtų galima jį perdirbti.

Valdiklio tobulinimo darbai ir gamyba per karantiną buvo sustabdyta dėl gerokai pabrangusių komponentų ir išaugusios savikainos. Be to, komponentų tiekimo laikas vis dar yra labai ilgas.

Vertindami ekologinį valdiklio aspektą palyginome senojo ir naujai kuriamo (atnaujinto) prietaiso poveikį aplinkai būvio cikle:

• įvertinome įvairias poveikio aplinkai kategorijas;
• identifikavome probleminius taškus būvio ciklo etapuose, kur būtų galima siekti didesnio aplinkosauginio veiksmingumo;
• sudarėme naujai kuriamo (atnaujinto) gaminio techninį projektą ir specifikacijas;
• pateikėme susijusias rekomendacijas.

Valdiklis, kurio matmenys 230 x 210 x 80 mm ir sveria 1,54 kg, per 20 metų darbo ciklą, pašildydamas 480 m³ vandens vidutiniškai iki 70 °C, sunaudotų 70 proc. (9 488 kWh) saulės energijos ir 30 proc. (8 352 kWh) bendros tinklo energijos. Be energijos vandeniui šildyti, pats prietaisas per 20 gyvavimo metų darbui papildomai sunaudotų 56 kWh.

Atlikus esamo valdiklio analizę ir įvertinus jo komponentų poveikį aplinkai, gaminiui tobulinti buvo pasirinktos kelios ekologinio projektavimo strategijos. Siekiant sumažinti sunaudojamų žaliavų kiekį, naujame gaminyje nenaudojamas LCD ekranas, kontaktorius, iki 50 proc. sumažinta laidų, 20 proc. – kitų elektronikos komponentų. Taip sumažėja ir gaminio matmenys (iki 65 proc.), ir svoris nuo 1,5 kg iki 1 kg. Vadinasi, 65 proc. sumažėja ir gaminio pakuotė. Atlikus šiuos pakeitimus, 20 proc. (7 kg CO₂ eq) sumažinamos šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijos, 20 proc. sumažėja poveikis žmogaus sveikatai.

Atlikus ekologinį projektavimą paties valdiklio sunaudojamai energijai mažinti, atnaujinto prietaiso vartojimo galia sumažinta 30 proc., o maksimali iš el. tinklo paimama galia – 50 procentų. Produkto taupymo potencialas padidintas iki 75 proc. Įvertinus šiuos pakeitimus apskaičiuota, kad per 20 naudojimo metų naujai suprojektuotas valdiklis sugeneruos 55 proc. mažiau (t. y. 3 159 kg CO₂) šiltnamio efekto dujų negu senasis valdiklis.

Prietaisui pagaminti naudojamų kenksmingų žaliavų kiekiui sumažinti atnaujintame valdiklyje lydmetalis pakeistas bešviniu. Tačiau gamybos fazėje poveikis aplinkai visose poveikio aplinkai kategorijose nesumažėja, o padidėja dėl naudojamų brangių medžiagų išgavimo ir apdirbimo. Norint įvertinti tikrąją bešvinio lydmetalio naudojimo naudą, reikia vertinti ir atliekų tvarkymo fazę, nes būtent atliekų fazėje švinas, patekęs į aplinką, yra pavojingiausias.

Vienas iš šios strategijos principų, kad gaminys būtų tinkamas perdirbti, suėjus jo galiojimo terminui, elektronikos komponentų montavimas taip, kad jie būtų kuo lengviau išardomi ir atskiriami. Tam turi būti naudojamos tik paženklintos, medžiagos tipą identifikuojančios detalės.

Siekiant padidinti naudojamų perdirbtų medžiagų kiekį, atnaujinto valdiklio korpusas gaminamas iš 30 proc. perdirbto PVC plastiko. Dėl to valdiklio gamybos poveikis aplinkai klimato šiltėjimo kategorijoje sumažėja 25 procentais.

Pirminės aplinkosauginės ir antrinės naujos valdiklio koncepcijos analizės rezultatai

• Transportavimas sudaro nedidelę procentinę viso poveikio aplinkai (ne daugiau kaip 5 proc.) dalį. Šiame tyrime transportas yra įskaičiuotas, nors ir nėra išskirtas. Tam naudojami vidutiniai GLO („Global market“) duomenys. Priimama, kad didžioji dalis elektronikos komponentų atkeliauja iš trečiųjų pasaulio šalių. Tačiau kalbant apie būvio ciklo etapą, kai gaminys (valdiklis) transportuojamas vartotojui, galima teigti, kad naujo gaminio poveikis transportuojant sumažės, nes gaminys yra mažesnių matmenų (65 proc.) ir svorio (nuo 1,5 sumažėjo iki 1 kg).
• Žymiausiai poveikis sumažinamas naujo valdiklio naudojimo fazėje – sugeneruoja net 3 150 kg CO₂ eq mažiau (apie 50 proc.).
• Nuo žaliavų iki naudojimo (gamybos) naujo valdiklio poveikis sumažėja apie 20 proc. (7 kg CO₂ eq mažiau).
• Taršiausias komponentas valdiklio gamyboje – tai spausdintos montažo plokštės (SMP) gamyba, kuri sudaro apie 40 proc. viso valdiklio poveikio.
• Kiti reikšmingi komponentai yra ABS korpusas, kabeliai ir laidai, kondensatoriai (apie 3 kg CO₂ eq), mikroschemos grandynas (apie 5,3 kg CO₂ eq).
• Naudojant bešvinį lydmetalį žaliavų išgavimo ir gamybos būvio ciklo stadijose poveikis aplinkai padidėja. Reikia tirti atliekų tvarkymo etapą.
• Naujo gaminio santykinis (procentinis) neigiamas poveikis aplinkai sumažėjo beveik visose kategorijose, tačiau 5 proc. padidėjo iškastinių žaliavų ir 30 proc. – energijos šaltinių naudojimo kategorijose.
• Žalos kategorijų vertinimo rezultatai rodo, kad valdiklio gamybos poveikis žmonių sveikatai yra reikšmingiausias, palyginti su kitomis žalos kategorijomis, t. y. valdiklio poveikį aplinkai reikšmingiausiai mažinsime mažindami šią žalos kategoriją. Naujai suprojektuotas valdiklis daro apie 30 procentų mažesnį poveikį žmonių sveikatai.