Количество энергии, посылаемое им к Земле, примерно в 20 тыс. раз превышает нынешнее производство энергии в мире. Однако плотность солнечного потока мала, а потому эта энергия оказывается весьма дорогой.
Наиболее разработанное сегодня направление — превращение солнечной энергии в низкопотенциальное (с температурой до 100 °С) тепло, которое может быть использовано для отопления, горячего водоснабжения, сушки сельскохозяйственной продукции.
Кроме этого направления, солнечная энергия может также использоваться в солнечных электростанциях. Здесь есть две возможности. Первая: получение с помощью солнечной энергии высокопотенциального тепла, а затем его преобразование в электроэнергию, как это делается на обычных тепловых электростанциях. Вторая — прямое преобразование солнечного излучения в электроэнергию в фотоэлектропреобразователях.
В случае использования солнечных коллекторов конкурентом Солнцу выступает традиционное топливо, сжигая которое, потребитель получает тепло. Чаще всего тепло от солнечных коллекторов используется на практике для производства горячей воды, но его также можно использовать для обогрева помещений (в системе отопления). Посмотрим, на чьей стороне преимущество?
Коллектор солнечной установки имеет к. п. д. около 50 % и на широте 40 — 45° может в год выдать тепло, эквивалентное 0,1 т у. т. на 1 м2 его поверхности. Вода в нем нагревается в нем до 50 — 60 °С.
Такие солнечные установки могут удовлетворять до 70 процентов годовой потребности в тепловой энергии, необходимой для нагрева горячей воды, особенно в период с марта по октябрь. В летние месяцы правильно подобранная солнечная установка покроет до 100 процентов потребности в горячей воде для бытового потребления.
Стоимость такой установки составляет сегодня около 700 — 900 долл. на 1 м2 коллектора по площади апертуры без стоимости монтажа. Соответсвенно, на данный момент такая солнечная установка более, чем в 3 раза проигрывает крупной отопительной котельной, которые строятся в городах.
А как обстоит дело в сельской местности, где дома индивидуальные, а источник тепла в основном уголь или дрова, сжигаемые в примитивных, малоэкономичных печах. Здесь потребитель постоянно озабочен вопросом: «Где взять топливо?».
В этих условиях подход к конкурентоспособности солнечной установки должен быть иным, так как на первый план выступает не стоимостной, а психологический фактор. В ряде случаев потребитель все-таки предпочтет купить достаточно дорогую солнечную установку, даже зная, что при существующих ценах на топливо она окупится очень нескоро.
В пользу такой покупки будут говорить чисто человеческие аргументы. Например, имея солнечную установку, не надо заботится о топливе, постоянно думать, как его приобрести. Да и вообще, как говорится, нервы дороже.
Использование солнечных установок в сельской местности имеет большой социальный эффект, так как приближает комфортность условий к городским. Здесь опять-таки экономические факторы не имеют решающего значения.
Потенциальный спрос на такие установки велик, но чтобы его удовлетворить, они должны быть достаточно дешевыми, полностью комплектными, надежными, практически не требующими обслуживания, иметь длительный гарантированный срок службы.
Наконец, есть еще одна область применения солнечных установок, в которой прямое сопоставление расчетных затрат не является решающим аргументом. Речь идет о курортных зонах, для отелей, а также для владельцев объектов агротуризма и гостевых домов, где огромное значение имеет экологический фактор.
Так как даже при использовании наиболее чистого топлива — природного газа — вредные выбросы неминуемы, то здесь следует применять более дорогие, но экологически чистые солнечные установки, которые позволяют не загрязняя окружающую среду, получать горячую воду для бытовых нужд и отопления.
В целом, растущее экологическое сознание в мире заставляет людей все чаще искать устройства, использующие возобновляемые источники энергии.
Итак, подведем итоги. Первое: при решении вопроса об использовании возобновляемых источников прежде всего надо исходить из экономических факторов. Второе: экономические аргументы могут быть потеснены лишь очень весомыми соображениями, о которых говорилось выше.
Дополнительно. Ответы на часто задаваемые вопросы про солнечные коллекторы
1. Как ориентация солнечной установки влияет на выработку солнечной энергии?
Чтобы в полной мере использовать потенциал эффективности солнечных коллекторов, они должны быть установлены в направлении наиболее сильного солнечного излучения. Это означает, что южное направление - лучшее направление для солнечной установки.
Однако не менее хороших результатов можно добиться и при западной ориентации. Это связано с тем, что внешняя температура повышается во второй половине дня, и поэтому коэффициент поглощения такой же хороший на западной стороне.
2. Работают ли солнечные коллекторы в пасмурную погоду?
Солнечные коллекторы используют не только прямой солнечный свет для выработки энергии, но и рассеянный свет. Поэтому они нагревают воду в пасмурные дни, хотя и не так интенсивно, как в солнечные дни. Наибольшее количество энергии вырабатывается в летние месяцы, но система отопления также обеспечивает потребности семьи в энергии весной, осенью и зимой.
Подсчитано, что такая солнечная система может покрывать от 50% до 70% годовой потребности в энергии для горячего водоснабжения в частном доме. Конечно, эффективность теплопередачи увеличивается при более высоких температурах наружного воздуха.
3. Можно ли использовать солнечные системы в больших зданиях?
Солнечные системы могут удовлетворить большинство потребностей в горячей воде жилых домов, вилл, больниц, офисных зданий, промышленных предприятий и фабрик, а также других коммерческих помещений. Большие объекты обычно используют гораздо большее количество горячей воды, поэтому солнечные системы приносят значительную пользу.
4. Можно ли установить солнечные коллекторы на старые здания?
Да, но необходимо учитывать различные факторы, например, тип крыши, материал, которым она покрыта, и выбор оптимальной системы крепления. Вам также необходимо проверить состояние крыши, чтобы убедиться, что она достаточно прочная, чтобы выдержать вес солнечной системы.
Яков Кузнецов
