Ефективність використання геліосистем
Один із способів заощадити - використовувати енергію сонця. Причому з кожним днем такі установки стають ефективнішими та дешевшими. Як економити 75% витрат на гаряче водопостачання та 50% витрат на опалення?
Усі енергоносії, які ми використовуємо у повсякденному житті, безперервно дорожчають. З іншого боку, є безкоштовна енергія Сонця, яку ми чомусь наполегливо не помічаємо і відмовляємося використовувати. Сонце посилає на землю величезну кількість енергії, якою ми не користуємося, а тепло виробляємо спалюючи вугілля, бензин, газ і т.д.
При цьому ціна традиційних джерел енергії досить висока і з року в рік збільшуватиметься. За даними газети «Аргументи та факти» гаряча вода за 20 років подорожчала для споживачів у 45 разів.
Саме тому настав час звернути увагу на варіанти використання безкоштовної енергії. Сонце, як джерело тепла, ми можемо використовувати для нагрівання води, опалення або вироблення електричної енергії. Для цього використовуються геліосистеми.
Грамотно спроектована геліосистема може 9 місяців на рік забезпечувати її господарів гарячою водою та теплом, а також працювати в зимові місяці, в режимі допомоги основним системам опалення та гарячого водопостачання.
Що таке геліосистема?
Геліосистема— пристрій для перетворення енергії сонячної радіації на інші, зручні для використання види енергії, наприклад теплову або електричну. Геліоустановки застосовують для нагрівання та охолодження води та повітря, опріснення води, вироблення електроенергії та в інших цілях. Геліоустановки є екологічно чистими джерелами відновлюваної енергії.
Геліосистеми використовуються для:
- Гарячого водопостачання та опалення приватних котеджів та дач.
- Гаряче водопостачання та опалення приватних готелів, мотелів, пансіонатів та будинків відпочинку.
- Сонячний колектор для системи гарячого водопостачання в ресторанах, кафе та барах.
- Гаряче водопостачання будинків клубного типу та багатоповерхових будинків.
- Сонячні системи підігріву басейнів.
- Балконні сонячні колектори для автономного гарячого водопостачання та забезпечення теплом систем теплої підлоги у міських квартирах.
- Гаряче водопостачання тимчасових будівель та побутів будівельників.
- Гаряче водопостачання та опалення промислових об'єктів.
Сонячний колектор— одна із складових частин геліосистеми, пристрій для збору теплової енергії Сонця, що переноситься видимим світлом та ближнім інфрачервоним випромінюванням. На відміну від сонячних батарей, що виробляють безпосередньо електрику, сонячний колектор здійснює нагрівання матеріалу-теплоносія.
Геліосистеми у світі.
Нині у світі експлуатується понад 160 млн.м2 сонячних колекторів. На ринку Китаю, який перевершує ринок Європи, встановлено понад 10 млн. м2 колекторів, щорічно продається 3 млн. м2. Площа сонячних колекторів у Японії перевищила 8 млн. м2. У США експлуатуються сонячні колектори загальною площею 10 млн. м2.
У Німеччині за рахунок енергії Сонця покрито близько 5% потреб приватних домоволодінь у теплі. У понад 630 000 приватних домоволодіннях діють сонячні установки загальною площею 6,2 млн. м2. У Європі сонячні колектори всюди. Якщо вам доводилося бувати в європейських країнах, ви могли в цьому легко переконатися.
До 2020 р. більшістьєвропейських держав планують переведення теплопостачання 70% житлового фонду у русло екологічно чистої енергії, зокрема сонячної.
Як же справи з використанням сонячної енергії у нас?
Загальна площа сонячних водонагрівальних установок в Україні не перевищує 20 тис. м². що на порядок менше, ніж в інших країнах та чим було в СРСР. Після визнання цього сумного факту постає питання.
Чому ми досі не використовуємо ці технології?
Можливо виною тому кілька поширених помилок про геліотехніку. Міф перший: У наших широтах мало сонця та геліосистеми не будуть ефективними.
Кількість сонячної енергії, що потрапляє поверхню Землі, називається сонячної інсоляцією.
У різних регіонах України річна інсоляція знаходиться в межах від 800 кВт-год/м2 до 1900 кВт-год/м2. Для Московського регіону річна інсоляція одного квадратного метра горизонтального майданчика становить 1100 кВт-год/м2. Тобто на 1 кв.метр потрапляє 1100 кВт сонячної енергії, яку сонячні колектори можуть перетворювати на теплову з ККД 95%.
Сонячній інсоляції в різних регіонах України і в різні пори року присвячений спеціальний розділ нашого сайту «Кількість сонячної радіації», зараз досить буде подивитися на карту інсоляції Європи.
Наприклад, кількість сонячної енергії, що надходить у географічну зону Московської області, порівняно з Німеччиною, де на даний момент площа сонячних колекторів, що використовуються, більше 6,5 млн. кв. метрів.
Насправді не складно, давайтерозберемося, як улаштована геліосистема. Одна з головних складових частин геліосистеми це сонячний колектор Як влаштовані сучасні сонячні колектори?
Існує безліч різних конструкцій та технологій, які дозволяють отримувати тепловий потік у сонячні дні до 1200 Вт/м2, а в похмурі до 400 Вт/м2.
Основним елементом колектора є абсорбер – це пластина з міді або алюмінію, чорнена з одного боку за спеціальною технологією. Насправді це чорніння при розгляді «на око» може мати синюватий відлив, але здатність поглинати необхідний спектр сонячного випромінювання у такій поверхні набагато вище, ніж при покритті пластини найчорнішої з усіх можливих фарб або пігментів. Крім того, чорнена поверхня обов'язково має бути матовою.
З протилежного боку до пластини прикріплені мідні трубки, якими проходить теплоносій — вода чи антифриз. Чим більша площа зіткнення трубок з поверхнею пластини, тим повніше здійснюється передача теплоносія енергії, зібраної пластиною. Ще необхідно забезпечити безумовний дотик і надійність усієї площі контакту пластини і трубок, для чого вони з'єднуються, як правило, зварюванням або високотемпературною пайкою (близько 600°С).
Решта колектора складається з корпусу з теплоізоляцією та захисного покриття (як правило використовується загартоване скло), воно забезпечує захист від граду, дрібних каменів, гілок. А також пропускає необхідні спектри сонячного випромінювання та знижує зворотне пропускання відбитої частини сонячного випромінювання назад.
Оскільки теплоносій має дуже високу температуру, його не можна подавати безпосередньо в батареї опалення або в кран гарячої води. Такий теплоносій подається до теплообмінника,який виконує роль акумулятора тепла.
Міф третій: Геліосистема – це дорого. Так було дорого, але не зараз.
Серйозним фактором, що стримує застосування геліоустановок у широкому масштабі, була висока вартість геліоколекторів, що безпосередньо перетворюють енергію випромінювання Сонця в енергію теплоносія (води або антифризу).
В даний час на ринку геліосистем та Сонячних теплових колекторів переважають вироби зарубіжних виробників - Rosch Sctartechtik AG + AMCOR (Швейцарія-Ізраїль), VIESSMAN (Vitosol 100-F, 200-Т), TopSon F3-1, SOLVIS Energic (SOLVIS Energic) GmbH (Австрія) та ін. Дуже скромну роль у цьому питанні відіграють українські та вітчизняні виробники: Коврівський механічний завод КМЗ, НУО Машинобудування м.Реутів МО, установки м.Братськ.
Порівняльна таблиця характеристик сонячних колекторів: