В процессе работы были изучены возможности теплоснабжения. Проанализирована интенсивность излучения в различных регионах, в частности выбраны 10 регионов.
Солнечная энергетика – частный случай альтернативной энергетики, основанный на использовании солнечного излучения для образования энергии. Это перспективное направление, так как Солнце считается неисчерпаемым источником энергии, а мощность излучения, падающего на земную поверхность (0,85÷1,2∙1014 кВт), что в тысячи раз больше потребностей человечества. Встаёт вопрос преобразования, одним из эффективных устройств для выработки солнечной энергии являются солнечные коллекторы.
В большинстве стран мира активно распространяются альтернативные источники энергии, целью которых – замещения традиционных источников и снижение затрат, улучшение окружающей среды и сохранение не возобновляемых источников. В России возобновляемые источники (НВИЭ) еще не получили повсеместного распространения, в связи с этим правительство РФ утвердило стратегию до 2020 г. в которой установлена необходимость новых источников энергии для решения проблем энергоснабжения населения и снижения вредных выбросов в атмосферу в городах со сложной экологической обстановкой.
Использование солнечных коллекторов в Германии – 140 м²/1000 чел, в Австрии – 450 м²/1000 чел., на Кипре – 800 м²/1000 чел., в России лишь 0,2 м²/1000 чел.
Для рассмотрения были выбраны солнечные коллекторы отечественных производителей, так как без сильной потери в качестве, их стоимость намного ниже, примерно 15 тыс. руб/м2 для плоских коллекторов и 30 тыс. руб/м2 для вакуумных.
Экономический эффект во большой степени зависит от климатических условий, уже имеющихся коммуникаций и местных тарифов.
Мощность коллектора зависит от интенсивности солнечного излучения и продолжительности светового дня, в свою очередь которые зависят от региона. Для увеличения эффективности необходимо подобрать оптимальный угол наклона коллектора, а также его тип.
Потенциал солнца на территории РФ составляет 12,5 млн. в год. Инсоляция во большей степени определяется широтой и временем года. Поступление солнечной радиации находится в диапазоне от 800 кВт∙ч /м2 в год в дальних северных регионах до 1300÷1400 кВт∙ч/м2 в южных широтах.
Таблица 1. Величина солнечного излучения в выбранных регионах
|
Город |
qmin, кВт∙ч/м2 |
qmax, кВт∙ч/м |
qгод, кВт∙ч/м |
|
Салехард |
0,00 |
168,06 |
896,11 |
|
Сытомино |
5,28 |
157,78 |
942,50 |
|
Тобольск |
9,44 |
167,50 |
1023,61 |
|
Умба |
0,00 |
176,11 |
837,22 |
|
Валдай |
6,94 |
163,33 |
920,00 |
|
Москва |
8,61 |
170,83 |
989,72 |
|
Сочи |
32,50 |
203,33 |
1364,17 |
|
Усть-Мома |
0,00 |
188,33 |
974,72 |
|
Якутск |
4,72 |
180,83 |
1035,00 |
|
Хабаровск |
39,17 |
178,61 |
1317,50 |
Из результатов видно – не во всех регионах целесообразно использовать СК круглогодично, поскольку в северных широтах малая продолжительность светового дня и солнечная инсоляция крайне мала.
Необходимая площадь СК может быть рассчитана по формуле:
Нагрузку на ГВС определим как:
св – теплоёмкость воды, 4,2 кДж/кг,
G – суточный расход воды на 1-го человека, 100 кг (согласно СНиП),
ΔT – температурный перепад между горячей и холодной водой, примем 55° С
На рисунке 1 показаны площади СК необходимые для нужд ГВС в различных регионах.
Рис. 1. Площадь необходимая для покрытия нагрузки на нужды ГВС
Срок окупаемости во многом зависит от стоимости самого оборудования и от местных тарифов в регионе. Колебания тарифов в России существенные и могут различаться в 6-7 раз. Срок службы – 20-30 лет, это свидетельствует о целесообразности их использования, так как во всех рассмотренных нами регионах срок окупаемости составил менее 20 лет. Результаты на рисунке 2.
Рис. 2. Срок окупаемости ССТ в регионах
В северной части страны, где круглогодичное использование невозможно, расчёт окупаемости произведён с учётом простоя в месяцы, с солнечной недостаточностью.
Вывод:
1) В России довольно большой потенциал для использования солнечной энергии.
2) Для увеличения эффективности необходимо подобрать оптимальный тип коллектора и угол его наклона.
3) Применение источников солнечной энергии является эффективным практически во всех рассмотренных нами регионах РФ.
Библиографический список
- Виссарионов, В. И. Солнечная энергетика: учебное пособие для вузов. – 2-е изд., стер. – М.: издательский дом МЭИ, 2011. – 276 с.
- Справочник по климату СССР. Многолетние данные. Выпуск 17 – Тюменская и Омская области. Гидрометеоиздат. – Л., 1966. – 703 с.
- Муругов, В.П., Каргиев, В.М. Методология развития автономных энергосистем в сельском хозяйстве с использованием возобновляемых источников энергии. Санкт-Петербург, 1993г.
- Лайбеш, В. Г. Нетрадиционные и возобновляемые источник энергии: учеб. пособие. – Спб.: СЗТУ, 2003. – 79 с.
- Богословский, В.Н., Сканави, А.Н. Отопление: учебник для вузов. – М.: Стройиздат, 1991. – 735 с.
- Плешка, М.С., Вырлан, П.М., Стратан, Ф.И. и др. Теплонасосные гелиосистемы отопления и горячего водоснабжения зданий. – Кишинев: Штиинца,1990. – 122 с.