Солнечной водонагревательной установки

Схема круглогодичной солнечной водонагревательной установки

Схема реализации гелиосистемы с поддержкой отопления с суточным аккумулированием энергии

 

1.солнечные лучи, 2.вакуумный коллектор, 3.датчик температуры № 1, 4.бак сброса излишнего давления, 5.центр управления, 6.контроллер, 7.электронагреватель, 8.датчик температуры № 2, 9.запорный клапан, 10.входное отверстие (холодная вода), 11.выходное отверстие (горячая вода), 12.накопительный резервуар с двумя медными теплообменниками.13.основная система отопления на основе газового, электрического или другого котла.

Достоинства и недостатки солнечной энергетики. К числу достоинств энергии солнца специалисты относят общедоступность, неисчерпаемость источника, отсутствие необходимости использовать ценные ископаемые ресурсы, безопасность для окружающей природной среды.

Реализация экономического потенциала солнечной энергии позволит сберечь неуклонно уменьшающиеся запасы таких видов топливно-энергетических ресурсов, как газ, нефть (мазут) и уголь и сэкономить финансовые средства на их приобретение (табл. 11).

Показатели ресурсосбережения при реализации экономического потенциала солнечной энергии

Таблица 11

Наименование показателя	Единица измерения	Значение показателя
		Газ	Нефтетопливо (мазут)	Уголь
Экономия топлива	млн.т/год, млн.м3/год*	219,1*	1,8	2,9
Экономия денежных средств	млн.руб./год	597,1	19255,0	4380,1

Прекращение сжигания замещаемых объемов органических топлив приведет к существенному снижению локального и глобального загрязнения атмосферы планеты и предотвращению эколого-экономического ущерба, вызываемого этим негативным воздействием. С использованием информации о количестве сэкономленного топлива, значениях удельных показателей выброса загрязняющих веществ при сжигании единицы топлива каждого вида оценены ориентировочные размеры уменьшения массы вредных веществ, попадающих в атмосферу, и величина предотвращаемого при этом ущерба окружающей среде (табл. 12).

Показатели снижения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при реализации экономического потенциала солнечной энергии

Таблица 12

Загрязняющие вещества	Предотвращаемые выбросы, тыс.т/год
	газ	мазут	уголь
Локальное загрязнение атмосферы
SОx (SO2)	0,002	77,26	131,4
NОx (NO2)	1,75	18,39	29,2
CO	0,001	0,092	1,31
Углеводороды	0,004	0,18	2,92
Твердые частицы - зола мазута	0,0	2,76	0,0
Твердые частицы - зола угля	0,0	0,0	876,0
Глобальное загрязнение атмосферы
CO2 (парниковый газ)	438,3	5518,2	8760,1

Положительные экономические результаты получают и при эксплуатации технических средств, применяемых в солнечной энергетике. Современные фотоэлементы имеют срок службы 30 – 50 лет, в течение которого они практически не требуют обслуживания, а, следовательно, и текущих затрат. Одним из главных преимуществ тонкопленочных модулей является то, что они способны использовать солнечное излучение как видимого, так и невидимого спектра, поэтому вырабатывают энергию в пасмурную погоду и даже во время дождя. Тонкопленочные фотоэлементы легко встраиваются в строительные материалы и конструкции, тем самым увеличивая их привлекательность для потребителей.

Недостатков у солнечных фотоэлектрических батарей немного, однако, они могут оказаться весьма серьезными. Во-первых, это их высокая стоимость, от которой напрямую зависит срок окупаемости осуществленных капитальных затрат вложений. Вторым недостатком солнечных фотоэлементов является нестабильность вырабатываемой энергии, на что, главным образом, влияет погода, время суток и сезон. Они не работают ночью и недостаточно эффективно производят электрическую энергию в утренние и вечерние часы. Эта проблема частично решается при помощи аккумуляторов и применения гибридных систем. Солнечные установки имеют относительно низкий КПД, что приводит к необходимости установки большого количества фотоэлектрических модулей для получения нужного количества энергии, а, следовательно, к удорожанию системы. Солнечные батареи способны производить только постоянный ток, поэтому для его преобразования в переменный требуется дополнительное оборудование, инверторы, и дополнительные финансовые затраты. Несмотря на экологическую чистоту получаемой энергии, сами фотоэлементы содержат ядовитые вещества, такие как свинец, кадмий, галлий, мышьяк и другие. При ограниченном сроке службы массовое применение фотоэлементов поставит в ближайшее же время сложный вопрос их утилизации, который тоже не имеет пока приемлемого с экологической точки зрения решения.

Солнечные водонагревательные системы обладают следующими достоинствами: их срок окупаемости 3-5 лет, период эксплуатации, по некоторым оценкам, 20 - 50 лет, в течение которых потребители установок затрачивают финансовые средства только на приобретение и монтаж оборудования, выработанная энергия – бесплатна, установки не требуют постоянного обслуживания и работают автономно и при правильной эксплуатации не выходят из строя, позволяя экономить на обслуживающем персонале и проведении ремонтных работ. Вакуумные коллекторы можно использовать круглый год при любой погоде, благодаря особенностям конструкции – многослойному селективному покрытию. Абсорбер вакуумного коллектора улавливает не только прямое и рассеянное излучение, но и инфракрасный спектр. При применении СК обеспечивается полная безопасность для окружающей среды. В определенных регионах коэффициент замещения используемой энергии солнечным теплом весьма велик и в ряде случаев может достигать 85-90%.

Основным недостатком всех солнечных коллекторов является их зависимость от облачности, температуры воздуха, уровня солнечной радиации в течение суток, времени года. Производительность любого солнечного водонагревателя уменьшается с увеличением разницы между температурой воды в баке и уличной температурой. Но у плоского коллектора, в сравнении с трубчатым вакуумным, эффективность падает гораздо сильнее. К сожалению, в климатических условиях средней полосы России солнечные водонагревательные установки могут эффективно использоваться различными потребителями в бытовых целях не более 6-7 месяцев в году (март/апрель - сентябрь).

Сильная зависимость эффективности применения солнечных электрических фотоэлементов и коллекторов от климатических условий является причиной появления достаточно сложных проблем при проектировании как автономных систем генерации энергии, так и гибридных систем энергообеспечения.

1 http://gendocs.ru/v20044/нетрадиционные_виды_получения_электрической_энергии