Możliwość wyczerpania się zapasów paliw kopalnych oraz obawy o stan środowiska naturalnego człowieka znacznie zwiększyły zainteresowanie odnawialnymi źródłami energii i w konsekwencji doprowadziły do dużego wzrostu ich zastosowań w wielu krajach.
Niewyczerpalnym i czystym ekologicznie źródłem energii jest m.in. energia promieniowania słonecznego, a najprostszym urządzeniem do jej praktycznego wykorzystania jest kolektor słoneczny. W przeciwieństwie do tradycyjnej energetyki, polegającej na spalaniu kopalin, energia słoneczna jest powszechnie dostępna, dlatego najefektywniej może być wykorzystana lokalnie, w sposób zdecentralizowany w miejscu, gdzie występuje zapotrzebowanie na ciepłą wodę, a w okresach przejściowych na dogrzewanie budynków mieszkalnych. Modelem, do którego należy zmierzać, są tysiące małych instalacji słonecznych u prywatnych użytkowników oraz większe instalacje w budynkach wielorodzinnych.
Prawidłowo zaprojektowane i wykonane instalacje solarne mogą pokrywać 50 do 60% rocznego zapotrzebowania na energię cieplną dla podgrzania ciepłej wody użytkowej (CWU).

Promieniowanie słoneczne

W płaskich kolektorach słonecznych o możliwości przetwarzania energii promieniowania słonecznego na ciepło użyteczne decyduje promieniowanie całkowite dochodzące ze wszystkich kierunków półsfery. Na promieniowanie całkowite składa się promieniowanie bezpośrednie o długości fali zawierające się w przedziale 0,30 - 2,5 µm oraz długofalowe promieniowanie rozproszone (dyfuzyjne) powstałe w wyniku załamania, odbicia i częściowego pochłaniania promieniowania bezpośredniego w atmosferze ziemskiej.

Promieniowanie całkowite w naszych szerokościach geograficznych i optymalnych warunkach (bezchmurne, czyste niebo, godziny południowe) wynosi max. 1000 W/m².
Przy pomocy kolektorów słonecznych w zależności od typu, można wykorzystać około 70% promieniowania całkowitego.

Wykorzystanie energii słonecznej przez kolektory

Uzyskana przez kolektor energia użytkowa zależy od wielu czynników. Istotny praktyczny wpływ ma całkowita, będąca do dyspozycji, energia słoneczna, której wartość w zależności od rejonu Polski wynosi w skali roku od 850 kWh/m² do 1100 kWh/m². Ważną rolę odgrywa także typ kolektora oraz jego pochylenie i ukierunkowanie. Dla uzyskania optymalnego odbierania energii przez kolektory, konieczne jest ich ustawienie w kierunku do słońca. Kąt pochylenia oraz azymut są wielkościami dla ustawienia kolektora.
Optymalny kąt pochylenia zależy od okresu ekspozycji kolektora, który zimą powinien wynosić 60^o, a latem 30^o. W praktyce jako zalecany przyjmuje się kąt pochylenia około 45^o. Drugim parametrem dla ustawienia kolektora jest azymut, który nie powinien odbiegać od 0^o (kierunek południowy). Nie zawsze jest to możliwe, dlatego dopuszcza się odchylenie od kierunku południowego do 45^o.