Размещено на http://www.allbest.ru/

Використання енергії сонця

Використання сонячної енергії для теплопостачання може забезпечити чималу частку потреби в теплі навіть в умовах північного клімату. Здебільшого методи використання енергії сонця економічно ефективні однак частка використання сонячної енергії все ще доволі мала. Нині у світі загальна площа сонячних колекторів становить близько 30 млн м2, що в сто разів менше прийнятого потенціалу, що дорівнює одному квадратному метру на одну людину. Розроблена Міжнародним енергетичним агентством (МЕА) Програма розвитку сонячного теплопостачання та кондиціонування спрямована на розширення ринку сонячної енергії та збільшення частки її використання.

МЕА створено в 1974 році як незалежну організацію при Організації економічного співробітництва й розвитку (ОЕСР). Воно виконує спільні енергетичні програми, що включають дослідження у сфері нових і поліпшених енергетичних технологій. Програма розвитку сонячного теплопостачання й кондиціонування була одним з перших прикладів дослідницької роботи. Починаючи з 1976 року, учасники розвивають технології використання енергії сонця для теплопостачання, охолодження, природного освітлення й постачання електроенергії. Членами угоди є Австралія, Австрія, Бельгія, Канада, Данія, Фінляндія, Франція, Німеччина, Італія, Японія, Мексика, Голландія, Нова Зеландія, Норвегія, Португалія, Іспанія, Швеція, Швейцарія, Велика Британія, США, а також Европейська Комісія. Місія програми полягає в "сприянні екологічно стійкому майбутньому за допомогою використання сонячних технологій".

Виконання програми забезпечується спільними зусиллями експертів із країн-членів угоди. Перевагами такого унікального підходу є прискорення розвитку технологій, сприяння стандартизації, сприяння національним дослідницьким програмам, визначення національної спеціалізації, економія часу та коштів. Програму поділено на розділи, в рамках яких країни виконують свої завдання. Розподіл завдань виявився ефективним, позитивні результати отримано в країнах з різними фінансовими механізмами. Керівництво програмою здійснює виконавчий комітет, що складається з представників кожної з країн.

Сонячне теплопостачання та кондиціонування передбачають великий набір методів, що роблять істотний внесок у сучасні потреби в енергії, зокрема в будівництві. У перспективі потенціал використання сонячної енергії може бути навіть вищим, якщо буде подолано певні технічні проблеми акумулювання тепла. Реальна частка сонячного теплопостачання сьогодні вища, ніж свідчить статистика, тому що її увага зосереджена переважно на електроенергії. Якщо загальну потребу в теплі врахувати в загальному енергетичному балансі, сонячна енергія виявиться одним з головних видів поновлюваної енергії.

Оскільки політичний інтерес до поновлюваних джерел енергії та зменшення викидів парникових газів зростає, МЕА переключає свою увагу з дослідницьких робіт на прискорення розвитку ринку. В галузі технологій сонячного теплопостачання МЕА ініціювала кілька заходів у рамках Програми розвитку сонячного теплопостачання й кондиціонування, що мають сприяти розвитку ринку. Для використання всіх можливостей, що відкриваються перед сонячною теплоенергетикою, було проведено аналіз основних ринків і їхнього потенціалу.

Сонячне гаряче водопостачання

Це найбільш розвитий спосіб використання сонячної енергії. Він використовується переважно для постачання гарячою водою індивідуальних господарств. Осердям системи є сонячний колектор, що перетворює сонячну радіацію на тепло, яке зберігається в котлі для подальшого використання. Для централізованих систем і промислового використання метод аналогічний, а розходження полягають у розмірах устаткування.

Вважається, що потенціал використання гарячої води в житловому секторі становить близько 1 м2 колекторів на людину. З огляду на те, що половина населення планети використовує гарячу воду для побутових потреб, загальний світовий потенціал становить 3 млрд м2. Такі країни, як Греція та Ізраїль, уже досягли цього рівня. У південних країнах використання сонячної енергії може забезпечити 100% потреби, а в умовах помірного клімату, наприклад, у північній Європі, частка використання сонячної енергії може становити близько 50%. За оцінками ПРООН, використання гарячої води у світі становить 10 тис. ПДж. Сонячне гаряче водопостачання набуває великого значення у містах, що швидко розростаються, як, приміром, Мехіко або Сан Пауло в Бразилії. У цих і багатьох інших містах чимала частина споживаної енергії використовується для гарячого водопостачання. У Бразилії, наприклад, для нагрівання води зазвичай використовується електрика, й пікове навантаження припадає на вечірні години, коли люди приймають гарячий душ.

У світі вже встановлено мільйони м2 сонячних колекторів. Лише за 1998 рік у країнах, на які поширювалася Програма МЕА, було змонтовано близько 1 млн м2. Загалом у Європі встановлено понад 10 млн м2. Таким чином, річний обсяг ринку встановлення колекторів дорівнює 1 млн м2, а темпи його зростання становлять 30%. Ринок у Китаї перевищує ринок у Європі. Тут уже встановлено 10 млн м2 колекторів, і щороку продається 3 млн м2 колекторів. Ціна на системи така, що період окупності значно менший за технічний термін служби, що для гарних систем дорівнює 20 років. Для стабілізації чи прискорення нинішнього темпу зростання ринку (30% на рік) необхідним є стимулювання з боку уряду. Таке стимулювання передбачено Програмою МЕА.

Ринок визначається головним чином приватними домовласниками. Рішення придбати сонячний колектор вони приймають не лише зважаючи на період самоокупності, а й з урахуванням інших факторів, таких, як комфорт, екологічність тощо. Сонячне нагрівання води має розглядатися як споживчий товар. Ціна має велике значення для споживача, однак не можна покладатися на те, що велика кількість споживачів враховує лише період самоокупності. Значна частина схоче заплатити додатково за чисту енергію. Низка таких факторів може позитивно вплинути на ринок:

· позитивна політика уряду;

· активність промисловості для розширення ринку;

· високоякісний продукт;

· наявність монтажних організацій.

У країнах, що розвиваються, сонячні системи гарячого водопостачання можуть бути першими прикладами систем гарячого водопостачання з використанням поновлюваних джерел енергії. При цьому може бути пропущено стадію використання викопного палива. Ця можливість очевидна в Китаї. В країнах з переважним використанням для нагрівання води електрики сонячне нагрівання може знизити рівень пікових навантажень. Ці переваги можна використати для зменшення ціни на сонячні нагріванні. У великих містах до цього можна додати позитивний вплив на чистоту повітря.

Сонячне теплопостачання

Сонячне теплопостачання можна поділити на два види - без акумулювання, коли частка сонячної енергії в загальній кількості споживаного тепла обмежена (максимум 20% в умовах північного клімату), та із сезонною акумуляцією, за якої частка сонячної енергії може досягати 80-100%. У першому випадку теплопостачання зазвичай комбінується із системою гарячого водопостачання. Результатом є так звані сонячні комбіновані системи. Об'єднання двох функцій поліпшує якість наданих послуг (продукту) й зменшує їхню собівартість. У таких країнах, як Німеччина й Австрія, комбіновані системи охоплюють велику частину ринку сонячних нагрівачів води. У випадку довгострокового акумулювання тепла технічні проблеми та висока вартість усе ще залишаються проблемою, незважаючи на те, що вже реалізовано кілька великих систем. Продовження досліджень у цьому напрямку може привести до істотного поліпшення ситуації.

Сонячне охолодження

Технологія охолодження та кондиціонування за допомогою енергії сонця довела свою ефективність і надійність у використанні, однак її застосування досі дуже обмежене. У рамках Програми МЕА було показано, що поступ у галузі охолодження й сонячних колекторів приводить до зниження періоду самоокупності - зазвичай він дорівнює або менший за період дії проекту. Це означає, що системи охолодження за своїми економічними параметрами аналогічні системам гарячого водопостачання. Перевагою цих систем є те, що вони зберігають електроенергію в зоні пікового навантаження. Ринок позитивно реагує на сонячні системи охолодження ще й тому, що логічно використовувати сонячне випромінювання, коли воно досягає максимуму.

Сонячні будинки

Під сонячними будинками зазвичай розуміють комбінацію сонячного теплопостачання, фотоелектрики, пасивного нагрівання й природного освітлення. Цей підхід можна використати в усіх типах будинків і в будь-яких кліматичних умовах. При цьому акценти для житлових і комерційних будинків різняться. В умовах північного клімату домінує потреба в опаленні, а в теплому кліматі важливішим є охолодження.

Сонячна енергія нагріває наші будинки природним шляхом. У північних країнах сонце забезпечує 14% загальної потреби будинку в теплі без вживання спеціальних заходів. Традиційно це називається пасивним використанням сонячної енергії.

енергія сонце теплопостачання охолодження

У добре пристосованих будинках частка сонячної енергії становить близько 40%. Цей внесок не враховується статистикою, однак він більший, ніж частка будь-якого іншого поновлюваного джерела енергії. Добре сконструйований сонячний будинок може бути практично незалежним від зовнішніх джерел тепла. При використанні фотоелектричних систем будинок може бути навіть постачальником енергії в мережу. Для вже зведених будинків внесок сонячної енергії буде меншим, але потенціал у цьому випадку визначається загальною кількістю будинків. У Північній Європі чимало будинків 50-60-х років потребують ремонту. Це дає чудову нагоду використати сонячні технології.

Для комерційних будинків кондиціонування й електричне освітлення часто дає більше енергоспоживання, ніж опалення. Охолодження будинків часто забезпечується за допомогою пасивних засобів - від засобів захисту від прямого сонячного випромінювання до засклення з перемінною прозорістю. Потенціал зменшення використання енергії для штучного освітлення за допомогою контролю природного становить 50%. Якщо проект будинку враховує природне освітлення, можна досягти й більшого зменшення.

Економічність сонячних будинків важко підрахувати. Однією з причин є те, що якщо врахувати всі витрати, то економічно сонячний будинок виглядає непривабливо. З другого боку, якщо врахувати цей підхід на початковій стадії проектування, додаткові витрати мінімізуються. Цікаво відзначити, що домовласники часто готові заплатити більше, якщо будинок не лише забезпечує зменшення енергоспоживання, а й має додатковий комфорт і є архітектурно привабливим. Збільшення ціни на сонячний будинок на 5-10% вважається прийнятним для багатьох покупців.

Сонячне сушіння врожаю