2.10. Системы солнечного теплоснабжения.

Нагретый в коллекторе теплоноситель может быть использован в системах отопления,

горячего водоснабжения и для технических нужд. На рис.25 показаны примеры систем солнечного горячего водоснабжения.

Схема рис. 12,а работает по принципу термосифона. Бак с водой в этом случае располагается выще коллектора. Нагретая вода поступает в верхнюю часть бака, а ее место занимает холодная вода из его нижней части. Системы горячего водоснабжения с использованием термосифонного эффекта являются простыми (нет насоса и системы регулирования) и потому получили наиболее широкое распространение.

В схеме рис. 12,б предусмотрена принудительная циркуляция воды в контуре с помощью насоса. Насос включается автоматически, как только разность температур в верхней части коллектора и в нижней части бака достигает заданного значения. Бак в этой схеме может располагаться ниже коллекторов.

Если система рассчитана на работу в условиях отрицательных температур, используют двухконтурную схему с антифризом в первом контуре.

Передача теплоты от антифриза к воде может Осуществляться либо в аккумуляторном баке (рис. 12,в), либо в отдельном промежуточном теплообменнике (рис. 12,г).

Как правило, в системах горячего водоснабжения предусматривается вспомогательный источник теплоты (электрический или топливный), который либо встраивается в аккумуляторный бак, либо устанавливается на линии, идущей к нагрузке.

В принципе система теплоснабжения может быть спроектирована таким образом, чтобы полностью удовлетворять потребности в теплоте за счет Солнца, Однако экономически такой вариант, как правило, оказывается неоправданным, так как в летний период дорогостоящее гелио-оборудование оказывается сильно недогруженным.

3. Концентраторы солнечной энергии

Одним из препятствий на пути использования солнечного излучения в энергетике является его низкая плотность. Преодолеть это препятствие можно путем концентрирования излучения. Применение концентраторов позволяет не только поднять энергетическую эффективность солнечных фотоэлектрических установок, но и улучшить их экономические показатели за счет уменьшения расхода дефицитных полупроводниковых материалов, снижения стоимости и массы, повышения устойчивости к действию внешних факторов. При использовании концентрированного излучения для освещения модулей солнечных элементов одним из важных требований является равномерность плотности лучистого потока на приемнике. Для создания такого потока используются концентраторы с плоскими отражающими поверхностями - плоские фоклины. Если образующая концентратора является прямой линией, их называют односекцион-ными (рис.9,а), если ломаной - многосекционными (рис.9,6). Концентрация солнечного излучения в них достигается в результате многократного отражения от зеркальных поверхностей. Односекционные плоские системы позволяют увеличить в 2-10 раз концентрацию .солнечного излучения и во столько же раз снизить площадь полупроводниковых элементов для получения той же энергии.

Для этой цели применяются также фокусирующие коллекторные системы, в которых используются отражатели и линзы, фокусирующие лучи на солнечных элементах. Характер работы устройств двух типов различен, так как плоская система эффективна даже в облачную погоду, в то время как фокусирующие системы оправдывают себя только при прямом солнечном свете. Однако степень концентрации у них на много выше. Недостатки фокусирующей системы можно частично компенсировать, если снабдить ее

высокоэффективными солнечными элементами, включая элементы на монокристаллическом кремнии и арсениде галлия, КПД которых в настоящее время достигает 20-26%.

Использование концентрирующих систем позволяет снизить стоимость солнечных электростанций, так как они дешевле солнечных элементов, поэтому их применение на солнечных станциях даст возможность сэкономить на фотоэнергетических устройствах.