Достоинства и недостатки солнечной энергетики

Далее можно сравнивать площади (и цены) абсорберов плоских солнечных коллекторов для варианта (1) и варианта (2).

Результаты расчетов отражены на графиках Рис.5. Покрытие тепла на нужды ГВС солнечной энергией составляет в каждом случае 59.2%

Рисунок 5, Сравнительный расчет солнечных тепловых коллекторов типа А(3.5м.кв.) и типа Б(2.82м.кв.) с помощью программы T-Sol.

Сравнение вариантов 1 и 2 дает отношение площади поверхности абсорберов 3.5 к 2.82=1.24/1 при соотношении удельных цен абсорберов (за 1м.кв.) 1/3.46. Таким образом, энергия полученная с помощью вакуумных коллекторов в рассматриваемых условиях - заметно дороже а, кроме того, для круглогодичной работы установки не выявлено каких-либо других очевидных преимуществ вакууммированных коллекторов. К тому же не везде в Москве осуществляется продажа солнечных коллекторов такого типа.

С другой стороны, на практике, не получится обеспечить площадь абсорберов с точностью до десятых долей м.кв., т.к. прийдется подбирать целое число коллекторов, а еще, возможно, придется сравнивать разные ценовые категории. Сравнение этих же типов коллекторов применительно к отоплению является вообще иной задачей.

Плоские пластиковые коллекторы отопления

Следующая задача призвана помочь ответить на вопрос «с помощью чего лучше греть воду в бассейне: эффективными остекленными коллекторами или более примитивными (менее производительными) - пластиковыми». Как и в предыдущем сравнении данный вопрос возник в процессе практического внедрения гелиотехники и солнечных тепловых коллекторов.

Формализуем задачу. Имеется открытый бассейн с «зеркалом» 10х5м, и средней глубиной равной 1.8м. Дублирующий нагреватель не используется, нагрев воды производится только солнечной энергией, в частности бассейн нагревается солнцем «напрямую». Сезонное использование бассейна осуществляется с середины мая до середины сентября, бассейн заполняется перед началом сезона и его поверхность открыта круглые сутки.

Варьируя площадью абсорберов определяем с помощью Т-сол эффект работы коллекторов расчитывая среднюю температуру воды в бассейне в самом холодном и самом теплом месяце. Обратим внимание, что тепловые схемы для пластиковых и остеклённых плоских коллекторов отличаются и это отражено на Рисунке 6 и в расчетах. Полученные результаты в виде графиков представлены на Рисунке 7.

Рисунок 6. Стандартные схемы гелиоустновок предлагаемые в Т-сол.

Рисунок 7. Сравнение пластиковых и плоских остекленных коллекторов.

Графики, которые показаны в виде толстых линий, отражают среднемесячную температуру воды в бассейне в мае и в июле в зависимости от площади задействованных пластиковых коллекторов (тип Г). Тонкими линиями такие же зависимости даны для плоских остекленных коллекторов (тип А). В соответствии с полученными результатами температура в бассейне может прогреться в июле самостоятельно до высокой температуры без применения коллекторов (в данном случае высокое значение получено, поскольку скорость ветра была задана=0).

Поддержание максимальной температуры в июле, очевидно будет связано с периодическим отключением системы нагрева, обеспечиваемым автоматикой, поэтому, в любом случае, сравнение систем актуально произвести по минимальной температуре в мае. Пусть эта температура равна 22 градуса. Проведем условную изотерму Х1 и получим соотношение площадей 1.458/1, соответственно, для пластиковых и остекленных коллекторов. Цена за 1 кв.м. у вакуумных коллекторов типа А и Г соотносится примерно как 3.14/1 и, следовательно, применение пластиковых коллекторов вполне обосновано.

Примечание. Для сравнения выбрана площадь 35м.кв. (см. Рис.7), так как покрытие 70% зеркала бассейна это одна из упрощенных рекомендаций при подборе площади пластиковых коллекторов.

К вышесказанному следует добавить, что для пластиковых коллекторов не требуется устанавливать промежуточные теплообменники и использовать дополнительный циркуляционный насос. Для циркуляции через пластиковые коллекторы используется непосредственно вода из бассейна, причем, в некоторых случаях можно задействовать имеющийся в системе водоподготовки бассейна насос и, таким образом сэкономить на основном циркуляционном насосе. Температура стагнации пластиковых коллекторов не столь высока, поэтому отключение нагрева бассейна не скажется драматично на ресурсе коллекторов. Перечисленные факторы сделали пластиковые коллекторы вполне, конкурентоспособными по отношению к остекленным коллекторам применительно к задаче подогрева воды в бассейнах.

Опыт производства плоских солнечных систем теплоснабжения за последние тридцать лет, заметно вырос, и это проявилось, прежде всего, в расширении ассортимента и улучшении качества оборудования, предлагаемого для тепловых солнечных установок. При этом, разработчики современного оборудования, в порядке технической поддержки, поставляют и компьютерные программы, обеспечивающие эффективное и целенаправленное применение гелиотехники. Однако, следует учесть, что при этом стоимость солнечных коллекторов, а точнее всей тепловой установки в целом возрастает.

Мы полагаем, что понятие «солнечный коллектор» уже знакомо тому, кто принимает решение использовать данную технику, однако, при необходимости, рекомендуем вспомнить ключевые аспекты этой темы, обратившись к известной литературе [2] или к доступной инженерно-методической документации.

Автономное электроснабжение загородного дома

Принципиальная схема ветро-солнечного комплекса

Дом 200 м.кв. Максимально-часовой расход электроэнергии: 2,4кВт

· Вариант 1

· Ветроустановка 2 кВт RKWT-2000- 3 858 USD;

· Инвертор 2кВт RKSS-2000 -1 152 USD;

· Аккумулятор RKAG-120 - 10 шт. - 300 USD/шт.

· Фотоэлектрическая панель (поликристаллическая) RKPP-180P-24- 3 шт - 898 USD/шт;

· Итого: 10 704 USD (2,54 кВт выходной мощности при идеальных условиях)

· Вариант 2

Ветроустановку 2кВт RKWT-2000 (с инвертором и аккумуляторами)- 8 010 USD;

Итого: 8 010 USD (2,00 кВт выходной мощности при идеальных условиях)

· Вариант 3

Фотоэлектрическая панель (поликристаллическая) RKPP-180P-24- 11 шт - 898 USD/шт;

Инвертор 5к Вт RKSS-5000 - 4 144 USD;

Аккумулятор RKAG-120 - 10 шт. - 300 USD/шт.

Итого:17 022 USD (1,98 кВт выходной мощности при идеальных условиях)

Дом 500 м.кв. Максимально-часовой расход электроэнергии: 4,1кВт

· Вариант 2

Ветроустановка 5 кВт (с инвертором и аккумуляторами) (генератор, мачта, инвертор 5 кВт, 20 аккумуляторов) - 1 шт. -20 258 USD;

Итого:20 258 USD (5,00 кВт выходной мощности при идеальных условиях)

Дом 1000 м.кв. Максимально-часовой расход электроэнергии: 5,7кВт

· Вариант 1

Ветроустановка 5 кВт RKWT-5000 - 10 114 USD;

Инвертор 5кВт RKSS-5000 - 4 144 USD;

Аккумулятор RKAG-120 - 20 шт. - 300 USD/шт.

Фотоэлектрическая панель (поликристаллическая) RKPP-180P-24- 12 шт - 898 USD/шт;

Итого:31 034 USD (7,16 кВт выходной мощности при идеальных условиях)

· Вариант 2

Ветроустановка 10 кВт RKWT-10K (с инвертором)- 30 406 USD;

Итого:30 406 USD (10,00 кВт выходной мощности при идеальных условиях)

Производительность фотоэлектрических панелей и ветряков зависит от географического расположения объекта, от рельефа местности и. Подбор усредненный и должен быть скорректирован по отношению к каждому заказчику.

ВЫВОД

Изменение климата на нашей планете - повышение температуры, повышение интенсивности солнечной радиации, способствуют увеличению популярности солнечных коллекторов, широкому применению солнечных коллекторов, солнечных батарей и других устройств и технологий альтернативной энергетики- устройств использующих возобновляемые источники энергии. Использование солнечной энергии при помощи устройств гелиотехнологии, позволяет сократить затраты на энергоснабжение, теплоснабжение, за счет энергосбережения.

Такое оборудование как солнечные коллекторы могут существенно уменьшить затраты на нагрев горячей воды и отопление.

Солнечный коллектор является одним из самых популярных в мире и самых универсальных устройств альтернативной энергетики.

Размещено на Allbest.ru