Использование солнечной энергии плюсы и минусы

Мы совсем недавно приобрели primeland.ru, и задумались о том какую нам энергию лучше выбрать? И решили остановиться на солнечной, потому как считаем это энергией бедующего. Eще каких-то полвека назад «родина ледников» полностью зависела от импортных энергоресурсов. Сегодня же она не только сама обеспечивает себя электроэнергией, но еше и продает излишки соседним странам. Выручка от экспорта энергоэфктивных солнечных батарей, ветрогенераторов и изоляционных материалов составляет вдвое большую сумму, чем от реализации сельхозпродукции.



Энергетика на страже экологии

После аварии на Чернобыльской атомной электростанции (АЭС) на европейских просторах распространился лозунг «Атомная энергия? - Нет, спасибо!». А в 1988 голу правительство Данин и вовсе запретило строительство АЭС. Вместо этого решили развивать биоэнергетику. К концу 1997 гола в стране уже эксплуатировалось около 30 ООО гелиоустановок, смонтированных преимущественно в частном порядке с целью подогрева воды и отопления помещении. Сейчас правительство ежегодно выделяет на программы развития солнечной энергетики довольно внушительную сумму, большая часть которой идет на оказание помоши частным домовладельцам в монтаже энергетического оборудования. Также в Дании находится одна из восьми существующих в Европе мощных солнечных установок с инновационной системой реализации: при отсутствии солнечной энергии теплоснабжение осуществляет топливный дублер, который работает на отходах леса и деревообрабатывающей промышленности (листьях, хвое, коре, опилках, пеллетах).



Конечно, внедрение прогрессивных методов добычи электроэнергии проходит не так быстро, как хотелось бы. Но результаты, которых достигла Дания в этом вопросе на сегодняшний лень, уже приводятся в качестве примера для других стран. Взять хотя бы остров Самсе в восточной части Дании, место паломничества «зеленых» активистов со всего мира. Сегодня он самостоятельно удовлетворяет почти все свои энергетические потребности - за счет энергии ветра, солнца и биомассы. Большая часть ломов на острове прпзнана энергоэффективными, в них реализованы передовые технические решения, способствующие экономии тепла и электроэнергии, на многих из них установлены ветряки и солнечные батареи. Техобеспечение острова, на котором проживает около 4 тыс. человек, составляет 21 ветроустановка (11 на суше и 10 в море по береговой линии), 4 установки централизованного районного отопления, работающие на соломе и древесных опилках, более 300 мини-котельных на биомассе и солнечной энергии, которые нагревают воду в частных домах. Кстати, совокупная площадь солнечных коллекторов, установленных на острове, составляет 2 500 м\ Справедливости ради стоить отметить, что бойлеры и другие нагревательные устройства, использующие жидкое нефтяное топливо, там тоже есть, но они выполняют функцию резервных и обычно бездействуют.





Солнце, которое не меркнет

Чаще всего в частном хозяйстве солнечный коллектор используют с целью подогрева воды. С мая по октябрь энергия солнца может покрывать потребности в горячей воде, а зимой - подпитывать систему отопления, тем самым уменьшая потребление электроэнергии, газа, твердого или жидкого топлива. Водонагревательная установка, как правило, довольно проста: она состоит из одного иди нескольких коллекторов, в которых происходит нагрев теплоносителя, и резервуара, в котором теплоноситель нагревает волу В Северной Европе такая система способна обеспечить 50-70% потребности в горячей воле, а в Южной - целых 70-90%.





Наиболее простыми, но в то же время и распространенными по причине доступности были и остаются плоские солнечные коллекторы. Низкая стоимость таких моделей объясняется их ограниченной геометрией: они работают только тогда, когда солнечные лучи падают на поверхность под углом 30°, а это значит, что даже летом при максимально длинном восьмичасовом периоде активности их эффективность составит всего 70% по сравнению с подвижными поглотителями.



Ориентируемые на солнце модели намного эффективнее статичных плоских коллекторов, так как моглт беспрепятственно ловить прямые солнечные лучи, которые по мощности в 2,5-3 раза превосходят рассеянный свет. По своей конструкции они делятся на дна пила: со встроенным подвижным зеркалом и полностью подвижные установки. Правда, и те, и другие отличаются очень высокой пеной, поэтому, несмотря на высокий коэффициент полезного действия (КПД), не пользуются особой популярностью среди владельцев частных домов.

Третий тип солнечных коллекторов - трубчатые. За счет округлой поверхности такие установки способны принимать солнечный свет от 7 до 17 часов в сутки независимо от сезона, но во многом эта цифра обусловлена параметрами поглотителя: диаметрами трубок и расстояниями между ними. Довольно простой механизм представляют собой и воздушные солнечные коллекторы. Они работают по принципу парникового эффекта: солнечные лучи проходят сквозь прозрачный материал, под которым находится черный теплопрнемник. Последний нагревается сам, а затем нагревает воздух в системе отопления, подключенной к гелиоустановке.

Ну и одно из последних достижений в области использования ачьтерна-тивиои энергетики - солнечные коллекторы-концентраторы. Главное их отличие от обычных поглотителей - в наличии рефлекторов или отражателей, позволяющих установке впитывать солнечный свет с больших плошадей. На сегодня это самый эффективный по производительности тип коллекторов.

Применение на практике

При выборе любого из солнечных коллекторов, независимо от типа конструкции и вида теплоносителя, действуют одни и те же правила. во-первых, обращайте внимание на оптический КПД и коэффициент теплопередачи поглотителя. Первый показатель указывает, какая часть солнечного излучения поглощается. Чем больше, тем лучше, но обычно он колеблется В пределах 70-85%. Второй - показывает долю тепловых потерь поглотителя. Соответственно, чем он меньше, тем лучше, средний показатель - 2-5 Вт/м во-вторых, имеет значение наличие покрытия поглотителя - от него напрямую зависит долговечность коллектора. Минимальный срок службы качественного гелиоприемника - 15 лет, но без надлежащего покрытия, например стеклом с высокой светопропускной способностью, металлический корпус подвергнется коррозии и не проработает столько времени.



в-третьих, не обходите стороной вопросы надежности и легкости монтажа. Где бы и кем бы ни была смонтирована установка, солнечный коллектор может оказаться под воздействием высоких температур, и, как следствие, в нем возможны вскипание жидкостей, вибрации и снижение эксплуатационных характеристик. Выбирайте гелиосистемы, в которых интегрировано устройство ограничения температуры - это существенно повышает надежность оборудования.

И помните: для частных ломов плоские коллекторы зачастую представляют наиболее улачный выбор. Их не очень высокий КПД можетбыть улучшен за счет увеличения площади. Кроме того, вакуумные коллекторы труднее чистить, они больше подвержены механическим повреждениям и медленнее оттаивают зимой из-за низкого теплового излучения.

Как это работает

Любой комплекс, основанный на альтернативном источнике энергии, состоит из трех блоков: источника, накопителя и выпускного клапана. В нашем случае это ветрогенератор или солнечная батарея, аккумуляторы и инвертор. Аля большей наглядности данную систему можно сравнить с водоемом, в котором постоянно накапливается вода из ручья, но при этом периодически приходит человек и набирает из него воду для собственных нужд. Точно так же любой энергокомплекс вырабатывает энергию и «сбрасывает» ее в аккумуляторы круглосуточно, как только происходит природный приток энергии. Когда вы включаете какой-либо бытовой прибор, тот начинает использовать накопившуюся энергию аккумуляторов. Потребление электроэнергии происходит в больших количествах, чем ее накопление, зато в течение короткого периола времени. Приборы, потребляющие много света, например чайник, пылесос или дрель, как правило, включаются на считанные минуты. Те же устройства, которые работают значительно дольше (лампы освещения, телевизоры, холодильники), благодаря своей энергоэффективности обходятся низкой мощностью и тратят меньше энергии.



Принимая во внимание описанную ситуацию, имейте в виду: в мощность источника энергии не должна равняться совокупному потреблению энергии всех присутствующих в ломе электроприборов -вы не включаете их все вместе и на круглые супов;

л мощность энергокомплекса определяет его инвертор, раздающий энергию приборам (то есть речь идет о потоке энергии «на выходе»); *а чем больше объем аккумулятора, тем больший запас энергии накапливается и более неравномерное ее использование допускается. Но огромная емкость аккумулятора - не выход из ситуации: во-первых, это неоправданные расходы, во-вторых, источник не будет успевать заряжать аккумулятор полностью, а при постоянной «нелозаряженности» он быстро выйдет из строя безвозможности восстановления.

Ветер, ветер, ты могуч...

Тот факт, что датские производители ветрогенерато-ров обеспечивают почти треть мощностей ветроэнергетики во всем мире, впечатляет. Если в 1990 году на датских ветроэлектростанциях производилось 2 % от всей электроэнергии в стране, то сейчас этот показатель увеличился в 10 раз. Между прочим, по показателям это -восьмое место в мире, но честолюбивая Дания не собирается останавливаться на достигнутом: к 2025 году она планирует получать 50 %, а то и все 75 % энергии за счет ветра.

На первый взгляд кажется, что у этой страны все козыри на руках, ведь расположена она на островах, где всегда гуляет ветер. Это правда, но только наполовину. Датские ветра никак нельзя назвать сильными: на высоте 10 м они дуют со скоростью 4,5-5,5 м/с. В большинстве регионов Украины скорость ветра примерно такая же, тем не менее, его потенциал не используется.



Что же нужно знать о ветрогенераторах, чтобы иметь возможность использовать бесплатную энергию ветра? Прежде всего, ветрогенератор - вид энергетического оборудования, которое преобразовывает кинетическую энергию воздушного потока в энергию электрическую. Для того чтобы правильно подобрать установку, нужно, прежде всего, подсчитать вашу среднемесячную потребность в электроэнергии. Ветрогенератор должен успевать вырабатывать необходимое количество энергии. Мощность ветряка - важная, но второстепенная характеристика. Гораздо важнее его выработка, то есть количество энергии, созданной за определенный промежуток времени и в конкретных условиях местности. Например, в местах, где преобладает слабый ветер, нет никакого смысла устанавливать ветрогене-ратор большой мощности: он стартует только при хороших ветронагрузках, в остальных же случаях просто простаивает. Энергии, вырабатываемой им в редкие минуты сильного ветра, вам будет явно недостаточно. Гораздо больше пользы в данном случае принесет малый ветряк: Он будет вырабатывать энергию даже при малых ветрах - пусть не в таких количествах, зато постоянно. А при увеличении силы ветра его выработка также увеличится.

Дом ДЛЯ жизни

Создатели дома в Орхусе, что на восточном побережье Дании, называют его лаконично - дом для жизни, специалисты в области энергоэффективной архитектуры - «активным» домом. Парадокс заключается в том, что по характеристикам этот объект уже даже не «пассивный», то есть обслуживающий сам себя, а «активный», то есть такой, что вырабатывает энергии больше, чем нужно для его содержания и комфортной жизни в нем.

С виду это типичный скандинавский дом: архитектура без излишеств, довольно большие окна, двухскатная крыша. От соседних домов его отличает только наличие солнечных батарей, стильный вид и добротные даже на вид материалы. На самом же деле в «доме для жизни» продумано все до мелочей, он оснашен инновационным оборудованием и системами автоматизации. К примеру, благодаря специальным датчикам, установленным повсюду, лом регулирует количество тепла, кислорода и влажность, самостоятельно открывает и закрывает окна и создает здоровый и комфортный Микроклимат во всех помещениях. Низкий уровень потребляемой энергии также помогает поддерживать автоматическая система датчиков света, который выключается сразу после того, как из помещения вышли.



Спроектирован дом таким образом, чтобы электричество и отопление использовались минимально. Электричество, горячую воду и отопление лают солнечные батареи, солнечный водонагреватель и геотермальный тепловой насос. Около 50% потребности в тепле обеспечивается солнечной энергией от энергоэффективных окон. В холодное время года в ломе работает механическая система вентиляции с рекуперацией воздуха, то есть на обогрев холодного воздуха не расходуется дополнительная энергия. Кроме того, дом сам ее генерирует в размере 9,4 кВт * час/м: в гол. Планируется, что за 30 лет его эксплуатации количество произведенной им энергии будет эквивалентно энергии, затраченной на производство материалов, из которых он построен.

Площадь дома составляет 190 м2. 40% от общего объема занимает остекление (включая фасадные и мансардные окна). Оконные проемы в здании расположены таким образом, чтобы в каждой комнате их было как минимум два. Все помещения имеют выход: на первом этаже - на участок возле лома, выше - на балконы. И пусть этот дом не блещет архитектурными изысками, главное - он умеет самостоятельно заботиться о своих жильцах, а ведь это и есть залог комфорта!

Текст: Марьяны АЛЬФАВИЦКОЙ (опубликовано в журнале: Приватный дом > Октябрь 2011)
Дата размещения: 18-10-2011, 19:46