Дружинина Е. В.

Орловский государственный аграрный университет, Российская Федерация

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА: ГЕЛИОКОЛЛЕКТОРЫ

Известно, что в первую очередь от дефицита топлива или роста цен на него страдает жилищно-коммунальное хозяйство. Несмотря на то что Россия еще не испытывает в целом дефицит ископаемых видов топлива, рост цен на них и неравномерность наличия топлива могут создавать проблемы и здесь. Мгновенной полноценной альтернативы природному газу нет, но если исключить «грязные» или дорогие альтернативы газу – дрова, уголь, опилки, мазут и торф, то наиболее перспективными является применение солнечных коллекторов для нагрева воды – гелиоколлекторов. Отношение к использованию солнца для нагрева воды и отопления в России и на Украине двойственное. С одной стороны, малая гелиоэнергетика считается чем-то экзотическим и малоэффективным, уделом ученых-изобретателей, а с другой стороны, интуитивное понимание экономической выгоды от такого способа использования дешевой энергии солнца способствует самостоятельному устройству примитивных гелиосистем, как правило, в частном секторе.

Достоинства солнечной энергетики следующие:

· теоретически, полная безопасность для окружающей среды (однако в настоящее время в производстве используются вредные вещества), единственная проблема связана с тем, что глобальное использование солнечной энергетики может изменить альбедо земной поверхности и привести к изменению климата, однако при современном уровне потребления энергии человечеством это маловероятно;

· общедоступность и неисчерпаемость источника.

Однако можно определить и фундаментальные недостатки солнечной энергетики:

· поток солнечной энергии на поверхности Земли сильно зависит от широты и климата, в разных местах среднее количество солнечных дней в году может различаться очень сильно;

· наличие некоторых технических и экологических проблем.

Эксперименты с гелиоколлекторами проводились еще в советские времена в Крыму и Средней Азии в рамках социальных программ. Это были солнечные установки значительных размеров.

Ключевым для экономической и функциональной привлекательности солнечного нагрева воды является высокий коэффициент полезного действия (далее – КПД). Это способность собрать с ограниченной площади (например, одного из скатов кровли, одной из стен фасада) и передать с минимумом потерь достаточное количество энергии теплоносителю, достаточное для того, чтобы этот источник стал основным для ГВС и отопления, а классические системы – резервными. Причем чем дальше от солнцедостаточных широт, тем вопрос о КПД встает острее (даже на Южном берегу Крыма системы с низким КПД получили ограниченное применение). Другая крайность – применение коллекторов на основе вакуумных труб. Они хотя и обладают высоким КПД, однако были и остаются очень дорогими. Ситуация изменилась с появлением гелиоколлекторов на основе черненых медных пластин. Они недороги и производятся массово из-за относительно легкой технологии чернения и простоты манипуляций с медью, а также из-за высокой теплопроводности меди позволяют передать теплоносителю почти всю собранную энергию. То есть, незначительно уступая вакуумным коллекторам в КПД, медные принципиально отличаются ценой, разумеется, в лучшую для потребителя сторону [1: 90]. Они доказывают свою эффективность и на широте Москвы, и в Оймяконе (полюс холода). Также длительные сроки службы медных труб в системах отопления (свыше 100 лет), неустойчивость к хлору значительно повышают устойчивость всей системы. На практике домовладельцы в Германии, Австрии, Венгрии и других странах выполняют из медных труб всю систему отопления и ГВС.

Итак, всего в мире работают 71,2 млн. м² гелиоустановок (в основном в Европе, США, Китае). В Китае, например, общая площадь солнечных коллекторов для нагрева воды в 2004 г. превысила 60 млн. м², замещая ежегодно 110 млн. тонн угля. В Германии только в 2000 г. было установлено солнечных коллекторов суммарной площадью 620 тыс. м² [2: 83]. В Европе ежегодный рост объемов ввода гелиоустановок составляет 20 %. На производстве в монтаже занято 300000 человек. Распространены как малые установки для коттеджей на 160-200 л/день, так и большие – на десятки м³/день. В Швеции и Германии эксплуатируются централизованные гелиоустановки площадью 8-10 тыс. м² для городов с площадью населения 20-30 тысяч человек [3: 98].

Что же для России? Потенциальный рынок гелиоустановок оценивается в 10-12 млн. м² (юг европейской части, Бурятия, Якутия, Дальний Восток). Общая площадь солнечных водонагревательных установок в России не превышает 10 тыс. м², что на порядок меньше, чем было в СССР. Существовавшая система заводов – изготовителей солнечных коллекторов – разрушена. Сейчас строительство гелиоустановок ведется на региональном уровне. Например, в Краснодарском крае ежегодно строится 5-7 гелиоустановок дневной производительностью 1-10 м³ горячей воды.

С учетом дефицита и роста стоимости на газ, по мнению российского Центра Меди, нет причин не использовать солнечную энергию для горячего водоснабжения в качестве основного источника в жилищно-коммунальном хозяйстве в центральных и южных районах Украины, в том числе, на Южном берегу Крыма, в различных районах Казахстана, южных регионах России с континентальным и резко континентальным климатом. Человечеству не грозит энергетический кризис, связанный с истощением запасов нефти, газа угля, если оно освоит технологию использования солнечной энергии.

Литература

1. Ионов В.С. Альтернативные источники тепла в ЖКХ // Энергосбережение, 2006. – № 1.

2. Ионов В.С. Солнечная энергетика уже давно не экзотика // Энергосбережение, 2006. – № 6.

3. Шетов В.Х., Бутузов В.А. Перспективы солнечного теплоснабжения // Энергосбережение. 2006. – № 2.