Енергія Сонця на варті Вашого комфорту

.

 

Як не сумно усвідомлювати, але розвіданих запасів органічного палива при нинішніх темпах зростання енергоспоживання катастрофічно не вистачає. Звичайно, існує варіант переходу на інші поновлювані джерела енергії, але навіть якщо на Землі будуть відкриті практично невичерпні сировинні ресурси, нам не вдасться запобігти екологічній катастрофі. Так званого теплового забруднення планети можна уникнути лише в тому випадку, якщо строго економити при витрачанні енергоресурсів і використовувати альтернативні джерела енергії. 


До альтернативних джерел енергії відносяться: сонячна та геотермальна енергія, приливна та атомна енергія, енергія вітру і хвиль. На відміну від викопних видів палива, ці форми енергії не обмежені геологічно накопиченими запасами. Це означає, що їх використання і споживання не веде до неминучого вичерпання ресурсів. 



Для сонячної енергетики існує спеціальне поняття - геліоенергетика (від грецького слова Helios - Сонце). Прийом і перетворення енергії Сонця здійснюється геліоустановками, які перетворюють її або в теплову (сонячні колектори), або електричну (сонячні батареї) енергію. 




Перевагами геліоустановок є: 


Автономність. 


- Cонячна енергія безкоштовна і дозволяє знизити витрати на гаряче водопостачання до 85%. 

- Cонячної енергії достатньо - протягом як мінімум 8 місяців ви не будете залежати від можливих відключень електроенергії і перепаду тиску природного газу. 

- Ви можете «економно не економити», і навіть в теплий період року щодня використовувати повну ємність бака практично безкоштовно. 


Безпека. 


- Використання енергії Сонця повністю безпечно як в глобальному масштабі (з екологічної точки зору), так і в процесі експлуатації (з технічної). 

Розглянемо види геліоустановок - сонячні (теплові) колектори і сонячні батареї - більш докладно. 

Як відомо, найбільш простий спосіб використання сонячної енергії - отримання тепла за рахунок прямого поглинання сонячного випромінювання. Саме так у спрощеному вигляді виглядає принцип дії геліосистеми. 

Геліосистема складається з сонячного колектора і накопичувачів тепла. Сонячний колектор - це теплоізольований короб, покритий зверху склом або пластмасою, де розміщуються поглинач (адсорбер) і труби, по яких тече теплоностітель - вода, повітря, незамерзаюча рідина. Накопичувачі тепла, у свою чергу, являють собою термоізольовані ємності для зберігання гарячої води 

За принципом роботи геліосистема практично нічим не відрізняється від водяної системи опалення: роль опалювального котла грає колектор сонячної енергії, в якому теплоносій нагрівається від енергії Сонця, а роль опалювального радіатора грає теплообмінник, який віддає тепло мережної води, що йде до споживача. 


Геліосистеми розрізняються: 


За кількістю контурів теплоносія: 

- Одноконтурні; 
- Двоконтурні. 

За способом циркуляції теплоносія: 

- З природною циркуляцією (термосифонні); 
- Із примусовою циркуляцією. 



Що стосується геліоколекторів, то все їхнє різноманіття можна підрозділити на такі типи: 


- Сонячні поглиначі; 
- Плоскі сонячні колектори; 
- Вакуумований трубчасті колектори; 
- Сонячні колектори на основі концентратора з лінійним фокусом. 


Сонячні поглиначі. 

Сонячні поглиначі являють собою прості поглинаючі покриття, відлиті з високоякісної гуми, укомплектовані розподіляють і збирають трубками, і служать для нагрівання води до температури 50 o С. Покриття повинні бути стійкими до впливу очищувальних засобів і температур в діапазоні від -50 до 120 o С, а також еластичними - зберігати гнучкість на холоді. Сонячні поглиначі можуть встановлюватися на дахах і на поверхні землі, займаючи при цьому великі площі. 


Плоскі сонячні колектори. 

Плоский колектор складається з елементу, що поглинає сонячне випромінювання, прозорого покриття, що звичайно виконується із загартованого скла зі зниженим вмістом металів, і термоізолюючого шару. Працюючи автономно, без додаткових пристосувань, плоскі колектори здатні нагрівати воду до 70-75 ° C. Підвищити ж ефективність такого колектора можна, застосовуючи спеціальні оптичні покриття, не випромінюючи тепло в інфрачервоному спектрі. 


Плоскі вакуумні колектори. 

Домогтися підвищення температури в плоских колекторах до 80-120 ° C також можна за рахунок зменшення теплових втрат у результаті герметизації або створення в колекторах вакууму. Використання вакууму дозволить значно збільшити ефективність теплоізоляції плоского колектора в порівнянні зі звичайним варіантом. 


Вакуумований трубчасті колектори. 

Як і попередній різновид, вакуумовані трубчасті колектори падаючи перетворюють сонячну енергію в тепло. Сонячне випромінювання проникає в вакуумовану скляну трубку, де потрапляє на її внутрішню яка поглинає поверхню, на якій і відбувається перетворення енергії сонячного випромінювання в теплову енергію. Фактично, втрати тепла в навколишньому середовищі не відбувається, що пов'язано з використанням високоякісного селективного покриття на внутрішній поверхні скляної трубки, а також завдяки тому, що вона вакуумована. 

Сонячні колектори-концентратори. 

Підвищення температур до 120-250 ° C можливо шляхом введення в сонячні колектори концентраторів за допомогою параболоціліндричних відбивачів, прокладених під поглинаючими елементами. 


Параболоціліндричний дзеркальний концентратор фокусує сонячне випромінювання в лінію і може забезпечити його стократну концентрацію. У фокусі параболи розміщується трубка з теплоносієм (масло), яке нагрівається до температури 300-390 ° C, або фотоелектричний елемент. Теплоносій надходить в тепловий акумулятор для подальшого вироблення електроенергії паротурбінним генератором. 


При виборі сонячного колектора слід керуватися такими основними положеннями: 


- Слід враховувати не тільки теплову ефективність сонячного колектора, але і його вартість. 

- Рекомендується приймати до уваги міцність сонячного колектора, адже яке б не була якість тепловоспринімаючої пластини, матеріал його корпусу незабаром іржавіє, і якщо в ньому з'являться отвори, то сонячний колектор не зможе функціонувати у заданому режимі.

- Слід звертати увагу на надійність сонячного колектора. Де б не монтувалася сонячна установка, у разі аварії сонячний колектор може опинитися перед небезпекою дії високих температур. У сонячних колекторів, обладнаних селективно-поглинаючими плівками, температура тепловоспринімаючих пластин піднімається до 180 ° C, тому можуть виникати явища закипання рідини, вібрації і зниження якостей колекторів. Тому рекомендується вибирати сонячний колектор, який характеризується надійністю в подібних ситуаціях. 

- Сонячний колектор повинен мати просту схему монтажу: при установці не тільки складання самого сонячного колектора, але і його з'єднання з трубопроводами повинні здійснюватися просто. 

- Потрібно вибирати тип сонячного колектора, що підходить для експлуатації в сонячній установці. Так, необхідно звертати увагу на те, щоб у геліоконтурі можна було здійснити антикорозійні і антіфрізні заходи, а також встановити пристрої, що оберігають систему від надмірних перепадів тисків. 


Якщо ви вже визначилися з видом сонячного колектора, радимо вам приділити особливу увагу вибору виробника, адже для вітчизняного ринку дана галузь енергетики - явище відносно нове. Тому таке обладнання представлено лише невеликою кількістю фірм-виробників. До них належать, у першу чергу, компанії Solarpol (Польща), Heliostar 202H (Словаччина) і Solaris GmbH (Австрія), чиї геліоколлектори характеризуються оптимальним співвідношенням ціни і теплової ефективності. 

Що стосується такого важливого питання як розміщення колекторів, то існують три основні способи: 


- Кріплення колекторів до існуючих зовнішніх стін або дахах будинків; 
- Установка колекторів на прибудові до будівлі (ганок, гараж, нове крило); 
- Будівництво окремої споруди (сарай, гараж, комора або споруда, побудована виключно для розміщення колектора). 


Практика показує, що в більшості випадків перевага віддається вертикальному варіанту, який набагато простіше в монтажі і подальшому обслуговуванні - на відміну від похилого, йому не потрібні ущільнювачі, що захищають конструкцію від проникнення води. 


Також хотілося б звернути вашу увагу на один важливий момент. Оскільки більшість колекторних установок є компонентами двотрубної системи теплопостачання, важливо визначити, наскільки виправдано їх використання, тобто, чи є прийнятним співвідношення ціна-якість, і, перш за все, чи достатній рівень незатребуваною в літній час теплової енергії для забезпечення необхідних умов роботи абсорбційних холодильних установок. 


З усіх геліотехнологій фотоелектрична енергетика має, мабуть, найбільш широкі перспективи. Фотоелектричні установки (батареї), що складаються із сотні фотоелементів, вже завоювали величезну популярність у США та країнах Західної Європи, а з недавнього часу почали освоєння вітчизняного ринку. 


Сонячна батарея перетворює енергію Сонця в електричний струм. Цей процес називається фотоелектричний ефект. Потрапляючи на поверхню напівпровідникового фотоелемента, фотони сонячного світла «виривають» електрони з його атомів. Потім, під впливом спеціальної хімічної речовини, яку додають до структури матеріалу, звільнені електрони переміщаються в певному напрямку, в результаті чого утворюється електричний струм. 


Перевага сонячних батарей обумовлено відсутністю рухомих частин, високою надійністю і стабільністю, при цьому термін їх служби практично не обмежений. Недоліком ж є відносно висока вартість і низький ККД. 


Вперше фотоелектричні батареї були використані в космосі на супутниках. Сьогодні сонячне електрика використовується досить широко. Основні сфери їх застосування - електропостачання будинків, офісів та інших будівель, або генерація електрики для мереж централізованого електропостачання. 


Сонячні фотоелектричні установки можуть бути наступних типів: 


- Автономні - у випадку, якщо немає підключення до мережі. Сонячні модулі генерують електрику для цілей освітлення, живлення телевізора, радіо, насосу, холодильника або ручного інструменту. 

- Сполучені з мережею - якщо об'єкт підключений до мережі централізованого електропостачання, сонячні батареї можуть використовуватися для створення власної електрики. 

- Резервні системи - фотоелектричні системи підключаються до мереж поганої якості. 


Сонячні батареї у вигляді стандартних модулів можуть інтегруватися в конструкцію дахів і фасадів, а також комбінуватися з тепловими колекторами. У наших умовах дані установки використовуються, головним чином, для створення або автономного забезпечення електроенергією опалювальних циркуляційних насосів та іншого електрообладнання в будинку. 


І останній нюанс: перед тим як зупинити свій вибір на сонячній батареї в якості джерела електроенергії, визначте, наскільки для вашого регіону характерна сонячна і безхмарна погода. У разі якщо клімат у районі вашого проживання нагадує британський, і кількість похмурих днів у році на порядок вище, ніж сонячних, то встановлювати фотоелектричні систему безглуздо.