Результати досліджень Міжнародного агентства з відновлюваної енергії IRENA (Абу-Дабі) показали щорічне зниження вартості енергії поновлюваних джерел. Подібна заява суперечить широко поширене переконання про дорожнечу екологічно чистої енергетики для її повсюдного впровадження в даний час.
Дослідження показали, що за останні кілька років вартість енергії, виробленої сонячними панелями, впала на 60%. При цьому витрати на отримання електроенергії з інших альтернативних джерел, включаючи вітряні станції, паливо з біомаси, гідроелектростанції, також знизилися.
За висловом Аднана Аміна – глави IRENA , міф про непомірною ціною поновлюваних джерел енергії підтримується лобістами промислових груп, тоді як цифри виступають свідченням зворотного. Спостерігається експоненціальний спад витрат, і енергія, що отримується альтернативними способами, продовжить дешевшати. Вже сьогодні таке виробництво енергії здатне конкурувати з традиційним використанням викопного палива.
Слід відзначити і досить швидке зростання інвестицій в дану галузь енергетики: у 2011 році вони склали більше 200 млрд доларів. Крім очевидних виробничих вигод, це також дозволить створити близько чотирьох мільйонів робочих місць у виробничому секторі сільськогосподарських регіонів, особливо в країнах, що розвиваються.
Перспективи альтернативних джерел енергії не так давно були продемонстровані Німеччиною, де сонячні панелі 25 і 26 травня поточного року виробили 22 ГВт/год електроенергії, що еквівалентно роботі двадцяти атомних електростанцій.
Блохін Євген
Вартість альтернативної енергії різко пішла на спад
День вітру – міжнародна подія для дорослих і дітей
Щорічно, 15 червня, відзначається Всесвітній День Вітру, затверджений Європейською асоціацією вітроенергетики (EWEA) та Світовою радою з вітроенергетики (GWEC), метою якого є привернення загальної уваги до ветроэнергетическому потенціалу. Перший День Вітру відзначався в 2007 році, а з 2009 року свято отримало офіційний статус Всесвітнього Дня.
В цей день між людьми відбувається обмін знаннями про силі і можливостях енергії вітру, її вплив на планету в цілому і людство зокрема. Сотні вітрових шоу, парадів, семінарів, екскурсій та інших тематичних заходів проводяться по всьому світу. Крім EWEA і GWEC, День Вітру координується п’ятьма десятками національних асоціацій вітроенергетики та компаній, що беруть участь у виробництві енергії з допомогою вітру в різних державах.
В даний час вітрові установки працюють в сотні країн світу, у виробництві енергії беруть участь десятки тисяч людей. Однак поки вітроенергетика перебуває лише в початковій стадії розвитку. Саме для того, щоб ознайомити всіх бажаючих з пристроєм вітрових енергостанцій, принципами отримання з їх допомогою енергії та перспективами цього невичерпного ресурсу, і був встановлений Світовий День вітру. В цьому році у події взяли участь більше сорока країн, які організували близько двохсот різноманітних заходів.
За заявою Міжнародного Енергетичного Агентства, в поточному році витрати США на викопне паливо складуть 630 мільярдів доларів. Якби хоч невелику частину субсидій направити на альтернативну енергетику, це допомогло б набагато швидше досягти бажаних результатів. Створення додаткових енергостанцій і робочих місць посприяло б очищенню повітря і подолання кризи глобальних кліматичних змін.
В кінці червня в Ріо відбувся саміт світових лідерів “Rio +20”, на порядку денному якого була розробка нового курсу для досягнення стабільного майбутнього енергетики. За ініціативою Пан Гі Муна, Генерального секретаря ООН, програма “Стійка енергетика для всіх” спрямована на забезпечення до 2030 року загальній доступності сучасних енергетичних послуг. Планується підвищити використання енергії з відновлюваних джерел і подвоїти рівень загальної енергоефективності.
Порівняння використання малих вітрогенераторів і сонячних батарей у приватних будинках
Із зростанням цін і надмірному використанні ресурсів, окремі домогосподарства починають відчувати потребу стати більш незалежними у їх використанні енергії. Як результат, використання відновлюваних джерел енергії для приватних будинків стало більш важливим, ніж коли-небудь раніше.
Сонячна і вітрова енергія найбільш перспективні, все більше і більше сімей обирають їх в якості альтернативи. Тим не менш, один розмір не підходить для всіх, і є багато речей, які слід брати до уваги, перш ніж зробити вибір на користь використання ВДЕ у себе вдома. У цій статті ми спробуємо обговорити основні плюси і мінуси обох сонячних і вітряних енергетичних систем в приватних будинках.
Малі вітряні турбіни для приватних домогосподарств
Давайте почнемо з сили вітру. На відміну від промислових турбін, малі (або житлові) вітрові турбіни для приватних домогосподарств є відносно идешевыми і прості в установці. Вони використовують енергію вітру для виробництва чистої енергі для окремих будинків, ферм чи малого бізнесу. Власник вітряної турбіни може прийняти рішення стати енергетично незалежною, оскільки є можливість відключення від мережі. Внесетевие житлові турбіни запасають енергію в зовнішніх батареях, які пізніше компенсують відсутність вітру. Підключаючи до мережі вітряну турбіну, будинок отримує енергію від вітру, коли вітряно і від енергосистеми, коли вітру немає. З’єднання з мережею дозволяє домашнім господарствам продавати перепроизведенную енергію і отримувати помірний дохід.
Середня сучасна турбіна виробляє в 15 разів більше електроенергії, ніж типова турбіна зроблена в 1990 році. В даний час вони доступні в різних формах і кольорах, легко можуть стати частиною загального дизайну будинку. Є також моделі, які працюють абсолютно безшумно, так як гучність була однією з причин, чому приватні домогосподарства відмовлялися від установки турбін.
Мала вітряна турбіна
Тим не менш, вітряні турбіни ніколи не досягали популярності сонячних батарей і на те є причини.
По-перше, вітрові турбіни окупаються в період від 6 до 30 років, в той час як середній термін експлуатації турбіни близько 20 років. Тому потрібно ретельно продумувати проект для того, щоб він був рентабельним.
Перед установкою житловий вітрової турбіни, необхідно перевірити, скільки вітру можна отримати в районі, де знаходиться будинок. Якщо у вас не досить вітряно, інвестиції у вітряну турбіну зазнають невдачі. Важливо також підрахувати, скільки енергії потрібно вашому домашньому господарству, а потім вибрати відповідну турбіну. Як правило, невелика вітрова турбіна здатна виробляти близько 100 кіловат на годину, але на практиці генерує близько 10 кВт*год. Таким чином, для того, щоб повністю покрити ваші енергетичні витрати, можливо, буде потрібно більше, ніж одна турбіна на роботі.
Також рекомендується не ставити вітряні турбіни на дахах, оскільки чим вище над дахом розташувати турбіну, тим сильніше буде дути вітер. Для того, щоб досягнути продуктивної висоти, слід подумати про створення спеціальної вежі, яка збільшить висоту. При купівлі вітряної турбіни, завжди мати на увазі додаткові витрати, які можуть виникнути з установкою вежі.
Як би те ні було, з’являються все нові рішення, енергія вітру стає дешевше, як і турбіни. За допомогою державної політики та технічного прогресу, роль вітроенергетики збільшиться в загальному обсязі споживання енергії і, швидше за все, невеликі вітрові турбіни для приватних домогосподарств внесуть свій внесок у зміну.
Приватні будинки та сонячна енергія
Панелі сонячних батарей ще один відмінний спосіб для одержання екологічно чистої енергії для вашого будинку. Панелі сонячних батарей придбали величезну популярність за останнє десятиліття з-за їх простоти використання і урядових субсидій, які практикується у багатьох країнах по всьому світу. Установка сонячних панелей може зменшити вуглецевий слід домашнього господарства в середньому майже на 16 кг вуглекислого газу в рік, кількість, яка буде нейтралізована тільки з допомогою 88 дерев! Таким чином, вибираючи цей варіант, ви заощадите гроші, зберегти навколишнє середовище і природні ресурси.
На відміну від житлових вітрових турбін, не потрібно жити в надзвичайно жаркому кліматі, щоб зловити достатньо сонячного світла для живлення батареї. Помірної кількості сонця достатньо, щоб зробити енергію. Просто переконайтеся, що ви встановлюєте панелі на південній частині будівлі, так щоб вони були звернені до сонця більшу частину дня. Єдине питання, яке насправді потрібно задати при виборі панелей, чи потрібні вони для генерації електрики або для нагріву води. Сонячні панелі на даху
Є два типи сонячних батарей: які генерують електрику (фотоелектричні або PV) і які нагрівають воду (сонячні колектори). Звичайно, фотоелектричні панелі можуть бути використані для виробництва електроенергії, що більш пізні повноваження котла.
Ви також можете планувати свої системи сонячних батарей, з можливістю повного відключення від мережі. Якщо ви вирішите, що хочете мати повну енергетичну незалежність, то будуть потрібні додаткові батареї, необхідні для зберігання енергії, яка використовується в темний час доби.
Будучи підключеними до мережі, у свою чергу, сонячні панелі пропонують свої переваги. Надлишок енергії може бути проданий з метою отримання прибутку і отримання додаткового доходу в домашньому господарстві. У темну частину доби енергія споживається від мережі, так що власнику не потрібно турбуватися про брак електрики.
Так само, як з вітряними турбінами, ви повинні знати ваші енергетичні витрати перед установкою панелей сонячних батарей. Ваш щомісячний рахунок дасть вам дані про те, скільки енергії ви споживаєте, тому ніяких складних обчислень не потрібно.
Що стосується дизайну, сонячні теплові колектори має більш грубий, квадратний вигляд, ніж їх фотогальванічні аналоги. Фотоелектричні сонячні панелі тонше, і можуть бути використані в якості елементів декору, що забезпечує відтінок або певний орнамент і одночасно для вироблення електроенергії.
Панелі сонячних батарей різко еволюціонували протягом багатьох років і в даний час використовуються в великих масштабах, як в промислових проектах, так і приватних будинках. Досі панелі сонячних батарей є найбільш доступним і зручним способом для одержання екологічно чистої енергії.
Нові рекорди ефективності сонячних батарей
Компанія Heliatek встановлює новий світовий рекорд ефективності органічних фотоелектричних перетворювачів — 13.2%. У лютому 2016 Хеліатек досяг рекордного ККД перетворення — понад 13%, встановивши новий світовий рекорд для прямого перетворення сонячного світла в електрику з допомогою органічних фотоелектричних комірок. Вимірювання було незалежно підтверджено Fraunhofer CSP.
Завдяки чудовій ефективності навіть при низькій освітленості і високій температурі органічних напівпровідників, виробництво електроенергії з нещодавно розроблених клітинок відповідає зростанню ККД звичайних сонячних елементів до 17% ефективності, коли вони знаходяться в реальних умовах.
Варто відзначити безперервний прогрес від 3% до 13% ефективності, протягом останніх 10 років. А дорожня карта передбачає перехід на 15% ефективності органічних сонячних осередків. Результат став досяжний завдяки унікальним технологіям використання вакуумного осадження малих молекул на полімерну плівку.
Доктор Мартін Пфайфер, технічний директор Heliatek, каже: “Ми дуже пишаємося новим світовим рекордом. Цей успіх заснований на нашому хімічне дослідження нових органічних матеріалів амортизатора. Ключем до цього успіху є тісна співпраця фізики і хімії в команді, що призводить до оптимальному поєднанню властивостей цього нового сонячного елемента.”
Суть винаходу полягає в 3-х різних видахпоглиначів. Кожен з них ефективно перетворює енергію зеленого, червоного та ближнього інфрачервоного світла в діапазоні довжин хвиль між 450 і 950 нм в електрику. Ці молекули поглинача і були розроблені і запатентовані компанією Heliatek. Новий рекорд ККД підтверджений Fraunhofer CSP в Халле, визнаному центрі незалежної перевірки сонячних фотоелементів при стандартних умовах випробування. Повний реліз можна прочитати в офіційному документі.
Цукор, нічний клуб і медузи: ТОП-7 незвичайних джерел енергії
Більшість людей погодяться з тим, що викопні види палива просто коли то повинні піти в небуття. Вони є причиною забруднень, воєн і зміни клімату. Вчені протягом багатьох років проводили дослідження альтернативних енергетичних рішень, таких як вітер, сонячна енергія, і водневе паливо для автомобілів. Але в той час як деякі автовиробники як Toyota і Honda — виводять на ринок нові автомобілі на водневому паливі, вітрова та сонячна енергетика все ще не дешевше, ніж нафта і вугілля, і, можливо, не найкраще рішення для деяких регіонів.
Так вчені продовжують пошуки рясної, дешевої і ефективної енергії шляхом вивчення маловідомих джерел, таких, які можуть здатися дещо незвичним, навіть смішними, нереальними, а в деяких випадках, болючими.
«Я думаю, що для того, щоб вирішити проблему високої енергетичної потреби, ми могли б піти на багато далі,» сказав Боббі Самптер, старший науковий співробітник обчислювальної теоретичної хімії в національній лабораторії Oak Ridge.
Ось 7 найбільш незвичайних джерел. Хто знає — може в один прекрасний день, ми зможемо використовувати цукор для живлення ноутбука, бактерії запустять двигун автомобіля або трупи, щоб обігріти будинок.
Людське тіло як джерело енергії
Людське тіло мати температуру 36,6 градусів. У місцях великого скупчення людей, таких як метро, виділяється багато теплової енергії. Мер Лондона Борис Джонсон заявив, що надлишкове тепло з тунелів метро та електричних підстанцій будуть направлятися в британські будинку.
Цукор як джерело енергії
Якщо покласти цукор в бензобак, то так можна зіпсувати двигун автомобіля. Але коли-небудь, це може бути відмінним способом, заправити транспортний засіб.
Дослідники і хіміки Вірджинії розробляють спосіб перетворення цукру в водень, який може бути використаний в паливному елементі, забезпечуючи більш дешевий і екологічний спосіб заправки.
На жаль, може пройти десять років, перш ніж водій зможе кинути цукор бак автомобіля. Більш реалістичним в короткостроковій перспективі здається створення, на основі цукру ємних акумуляторів для ноутбуків, смартфонів і іншої електроніки.
Сонячний вітер як джерело енергії
В сто мільярдів разів більше енергії, ніж споживає людство в даний час, доступно прямо зараз, в просторі. Цю енергію містить сонячний вітер-потік супер-іонізованих частинок, що виходять із сонця. Брукс Харроп, фізик з університету Вашингтона і Дірк Шульце-Макуш Школи Землі і науки штату Вашингтон, вже працюють над тим, що б захопити ці частинки спеціальним супутником, що обертається навколо Сонця.
Їх так званий супутник Дайсона-Харропа, мідний довгий дріт закручений в кільце, заряджений бортовими батареями для того, щоб створити магнітне поле ідеально підходить для зачеплення електронів в сонячному вітрі. Енергія електронів направляється в лазер який зі супутника «стріляє» на Землю, в спеціальний приймач, який працює як перетворювач.
Супутник Дайсона-Харропа має декілька технічних проблем, які дослідники в даний час намагаються виправити. Він не має ніякого захисту від космічного сміття, сила променя втрачається по дорозі до Землі. Крім того, вчені шукають спосіб, щоб точно прицілитися лазерним променем через мільйони кілометрів.
Фекалії як джерело енергії
Більшість людей думають, що випорожнення і сечу потрібно відразу кудись змивати. Але кал містить метан — безбарвний газ без запаху, який можна використовувати таким же чином, як природний газ.
У Пенсільванії, молочно-товарна ферма використовує коров’ячий гній для отримання енергії. Шістсот корів виробляють 18 000 галонів гною щодня і допомагають фермі з економити 60000 $ в рік. Гній використовуються для виробництва електроенергії, також як добриво та паливо для обігріву.
Відходи життєдіяльності людини так само можуть добре прислужитися. У Брістолі, Австралії автомобіль VW Beetle живиться від метану, захопленого зі станції очищення стічних вод. Інженери оцінили відходи 70 будинків, можуть генерувати достатньо газу, для пробіг до 10000 км. для автомобіля.
В школі університету Херіот-Уотт інженерних і фізичних наук в Единбурзі, вчені шукають спосіб зробити перші в світі паливний елемент з сечі. Це може бути реальний спосіб, наприклад, для астронавтів або військовослужбовців виробляти електроенергію на ходу. Сечовина є доступним, нетоксичним, органічним хімічному з’єднанням, багатих азотом. Це значить що, люди постійно носять з собою хімічне з’єднання, яке може виробляти електрику.
Вібрація на джерело альтернативної енергії
Один клуб в Роттердамі, Нідерланди, використовує вібрацію танц-полу, коли люди ходять або танцюють, енергія живить світлові прожектори.
П’єзоелектричний ефект також використовує Армія США для одержання альтернативної енергії. Вони вмонтували матеріал у чоботях солдата, щоб заряджати рацію та інші портативні пристрої. Хоча потенціал цього поновлюваного джерела енергії досить великий, це не дешево. Роттердамський клуб витратив 7 000 на 270 квадратних метрів підлоги в приміщенні, це вкладення, навряд чи скоро окупиться. Але підлога буде в майбутньому перепрограммироватся для поліпшення продуктивності.
Медуза як джерело енергії
В медузах, які світяться в темряві, міститься сировина для нового виду паливного елемента. Їх світіння виробляє зелений флуоресцентний білок, називають GFP. Команда в Технологічному університеті Чалмерса в Гетеборзі, Швеція, для отримання електронів помістили краплю GFP на алюмінієві електроди і потім піддали ультрафіолетового випромінювання.
Ті ж білки були використані, щоб зробити біологічний паливний елемент, який дпроизводит електрику без зовнішнього джерела світла. Ці паливні елементи можуть бути використані на невеликих нано пристроях, таких як, наприклад, які можуть бути імплантовані в людини для діагностики або лікування захворювання.
Нано-трубки для отримання альтернативної енергії
Вуглецеві нанотрубки являють собою трубки атомів вуглецю, які мають широкий спектр можливостей застосування, від броні, до тканини для ліфта, які міг би підняти вантаж з Землі на Місяць. Нещодавно вчені з Массачусетського технологічного інституту знайшли спосіб використовувати вуглецевих нанотрубок для збору в 100 разів більше сонячної енергії, ніж звичайний фотоелемент на сонячної панелі. Нанотрубки можуть працювати як антена, що б перенаправити сонячне світло на сонячні панелі. Це означає, що замість того, щоб весь дах сонячними батареями, людині, можливо незабаром, буде потрібно лише кілька квадратних метрів.
“Альтернативний” світ: приклади використання альтернативної енергетики
Коли від брудного палива всі прагнуть відмовитися, то все більше уваги приділяється поновлюваних джерел енергії. Сонце, вітер, вода і багато іншого – відмінні альтернативи і за тривалий час існування цієї галузі з’явилися навіть дещо незвичайні приклади використання ВДЕ.
Вегас і офіс в Австралії
Недалеко від Лас-Вегаса розташувався об’єкт Айванпа, який збирає сонячну енергію. Виглядає це як майже 200 тисяч дзеркал, розташованих на значній за площею території. Вся енергія збирається в спеціальних вежах, де з’являється пара, що приводить у рух парову турбіну. Проект є значущим у сфері теплових установок.
Ще один приклад масштабних покриттів сонячною системою – офіс Docklands AGL Energy в Австралії (Мельбурн). Покриття сягає 20 тисяч кв. м, а потужність досягає 110 кВт•год електроенергії на рік.
Вегас має що показати світові ще й у сфері альтернативної енергетики. Сонячна станція Solar Array II Generatin Station – найбільша фотовольтаїчна система. Разташувалось все це на військовій базі, і станція здатна задовольняти майже всі місцеві потреби в енергії.
Уарзазат
У центральній частині Марокко розташувався сонячний завод, який повною мірою витягує повзу з прилеглої Сахари. Уарзазат – завод, який активно застосовує у своїй роботі фотовольтаїку.
Фотовольтаїчні панелі
У Берліні є будівля, яка замість фасадної плитки, покрите спеціальними фотовольтаїчними осередками. Даний матеріал здатний генерувати 25 тисяч кВт/год сонячної електрики в рік, яке спрямовується на потреби центральної електромережі.
Вітряні ферми
В Америці велике значення для зеленої енергетики мають вітропарки. Тут за 2015 рік саме даний напрямок вийшло далеко вперед у порівнянні з іншими видами ВДЕ. Так, там діє одна з найбільш великих ферм – San Gorgonio Pass Wind Farm.
Сімейна ГЕС
Проста сім’я змогла стати власником ГЕС в штаті Орегон. Автори проекту використовували канал Мадрас для цих цілей, який раніше не розглядався для подібних цілей. Станція генерує електрику з допомогою спеціального двигуна, а в подальшому об’єкт був викуплений Apple для енергопостачання власного дата-центру.
Неймовірне майбутнє: 22 приклади енергетики майбутнього
Безсумнівно, у міру того як викопне і ядерне паливо вважають все більш брудним і непотрібним, росте попит на більш екологічні і безпечні відновлювані джерела енергії. Сонце, вітер, вода, біомаса, хвилі і приливи, температура планети — все це надає барвисті альтернативи поновлюваних джерел енергії. Аттіла Негі зібрав колекцію прикладів неймовірного використання відновлюваної енергії та спроб її приборкати за останні кілька десятиліть. Про деякі з них ви ніколи не чули раніше.
Айванпа
Розташована в пустелі Мохаве в 70 кілометрах на північний захід від Лас-Вегаса, Ivanpah Solar Electric Generating System являє собою робочий проект по збору сонячної теплової енергії. Потужність об’єкта — 392 мегавата, використовує він концентровану сонячну енергію. 173 500 дзеркал з геліостатами розтягнулися на 14 квадратних кілометрів, фокусуючи сонячну енергію на котельнях, розташованих на вершинах трьох сонячних веж, в яких народжується пар, що обертає звичайну парову турбіну. Цей проект — побудований Bechtel, що належить NRG Solar, Google і BrightSource Energy, — в даний час є найбільшою робочої сонячної теплової установкою в світі.
Уарзазат
Вид з повітря на сонячний завод в місті ouarzazate, центральне Марокко. Найбільший у світі сонячний завод використовує фотовольтаїку, отримуючи користь з пекла Сахари.
Офіс AGL Docklands
Сонячні панелі можна побачити на даху офісу Docklands AGL Energy в Мельбурні, Австралія. Сонячна система на даху покриває 20 000 квадратних метрів і виробляє близько 110 000 кВт·год електроенергії на рік.
Сонце Вегасу
Це 102-акровая 15-мегаваттная станція Solar Array II Generatin Station на авіабазі ВПС США Нелліса в Лас-Вегасі, штат Невада. У поєднанні з 13,2-мегаваттным проектом Nellis Solar Star, завершеним в 2007 році, Нелліса став найбільшої сонячної фотовольтаїчної системою Департаменту оборони США. Під час денних сонячних годин два сонячних поля в сумі задовольняють майже всі бази потреби в енергії, або 42% від усіх вимог з електрики. Енергія масиву, яка не використовується, йде в сітку NV Energy і назад в місцеву громаду.
Фотовольтаїчні панелі
Фотовольтаїчні комірки покривають 426 квадратних метрів 70-метрового південного фасаду будинку з апартаментами в Берліні, Німеччина. Фотовольтаїчні комірки замінюють звичайні фасадні плити і виробляють близько 25 000 кВт·год. сонячної електрики в рік, яке йде в громадську мережу і на харчування веж-близнюків. Це допомагає знизити операційні витрати, які б’ють по кишені резидентів.
PS10
Сонячний завод PS10 в Санлукар-ла-Майор за межами Севільї, Іспанія, був першою комерційною сонячної вежею у світі, побудованої іспанською компанією Solucar. Він може забезпечити електрикою до 6000 будинків.
Невелика сімейна ГЕС
Сім’я Шнайдером (засновників Natel Energy) встановила невелику ГЕС на існуючому, але раніше не механізованому зрошувальному каналі в Мадрасі, штат Орегон. Станція виробляє електрику з допомогою двигуна Schneider Linear Hydri Engine. Один з перших у своєму роді таких проектів і незабаром був куплений компанією Apple, щоб допомогти вирішити енергетичний питання на одному з дата-центрів.
Геотермальна електростанція ICE
Це градирні для геотермальної електростанції, якою управляє Costa Rican Electricity Institute (ICE). Компанія вирішила здобувати все електрику для нації з джерел відновлюваної енергії 80 днів поспіль вже в 2015 році, використовуючи ГЕС і поєднання вітряної, сонячної і геотермальної енергії.
Наземні вітряні ферми
У 2015 році вітряна індустрія встановила більше виробляють електрику вишок, ніж будь-яка інша енергетична індустрія в Америці. San Gorgonio Pass Wind Farm (нижче) — це одна з трьох великих вітряних ферм в Каліфорнії, що включає більше 3000 вітряних турбін, що виробляють 615 МВт поновлюваного електрики.
Наводні вітряні ферми
Європа — світовий лідер з будівництва вітряних ферм поблизу своїх берегів. Londo Array — це найбільша наводная вітряна ферма, яка почала працювати 8 квітня 2013 року в 20 кілометрах від берега Кент і Ессекс, Англія. Максимальна потужність ферми — 630 МВт — забезпечується 175 турбінами, і її достатньо, щоб живити 500 000 будинків.
AK-1000
AK-1000 — одна з найбільших турбін приливної енергії в світі, розроблена Atlantis Resources. У висоту вона двадцять з гаком метрів, важить — 1,3 тонни, а випробовувалася біля узбережжя Оркні в Шотландії. По завершенні проект MeyGen — найбільший в світі приливно-паровий проект і масив з 269 AK-1000 — як очікується, буде виробляти до 398 мегават енергії, достатньої, щоб забезпечити харчуванням 200 000 будинків, або половину Шотландії.
Тепло з глибин
Станції по використанню геотермальної енергії добувають її глибоко з надр землі. Як, наприклад, станція Salton Sea, штат Каліфорнія, розташована на півдні розлому Сан-Андреас. Ця станція знаходиться біля геотермального поля родовища Солтон, де досягають температури 360 градусів за Цельсієм на глибині 1500-2500 метрів.
Лавова любов
Геотермальна енергетична станція Nesjavellir (NGSP) — це друга за розмірами геотермальна станція в Ісландії, розташована біля Тингвеллира та вулкана Хенгилл. Станція виробляє близько 120 МВт електричної енергії та подає 1100 літрів гарячої води (82-85 градусів) в секунду.
Krafla — це 60-мегаваттная геотермальна энергостанция біля вулкана Крафла в Ісландії. Вона видобуває тепло більш ніж з 30 свердловин.
Енергія стічних вод
Новий дата-центр в США виробляє електрику для своїх серверів цілком з поновлюваних джерел, перетворюючи біогаз з заводу по обробці стічних вод в електрику і воду. Siemens реалізувала цей пілотний проект, який почав працювати в 2014 році, разом з Microsoft і FuelCell Energy.
Перетворювач енергії хвиль Pelamis
Розроблений шотландською компанією Pelamis Wave Power, перетворювач енергії хвиль Pelamis — це технологія, яка використовує рух хвиль на поверхні океану для вироблення електрики. Схожа на змію машина складається з з’єднаних сегментів, які згинаються у міру проходження хвиль, і цей рух виробляє електрику. Перша хвильова машина, що виробляє електрику на воді, була підключена до британської енергомережі в 2004 році. Тепер компанія зосередила свої зусилля на новій машині P2, яку відчувають в Оркні, Шотландія, з 2010 року.
TidGen
TidGen Power System, розроблена Ocean Renewable Power Company, повинна виробляти чиста електрика припливів і глибоководних річок. Четырехтурбинная установка опускається на дно океану, використовуючи або зафіксовану на глибині раму, або плавучу систему швартування, що визначає стан води. В залежності від пікової швидкості потоку, ємність турбін TidGen за паспортом може досягати 600 кВт.
SeaGen
SeaGen — це перша в світі комерційна станція, що виробляє електрику з енергії припливів. Введена в експлуатацію в 2008 році, 1,2-мегаваттная станція знаходиться в протоці природної гавані Стрэнгфорд-Лох в Ірландському морі і може забезпечити електрикою до 1500 будинків. Енергію виробляють два гігантських підводних ротора, рухомих потужними водяними потоками по 20 годин на день, під час припливів і відливів.
Azura
Azura — це пристрій, що працює на енергії хвиль, який проходить випробування в гавайському корпусі морпіхів ВМС США. На відміну від інших технологій на енергії хвиль, Azura виділяє енергію як вертикальних, так і горизонтальних рухів хвиль і може виробляти 20 кіловат енергії.
WS-4
Чотири вітряної турбіни з вертикальною віссю обертання (WS-4B) з гвинтовим ротором Savonius на станції Та Чжиньшан в Китаї. 4B добре підходить для масштабного розгортання в суворих вітряних умовах у віддаленій місцевості або на воді, якщо необхідний електричний вихід середньої потужності.
Провісники нової епохи
Вітряні турбіни з вертикальною віссю типу Дарині на вітряну фермі Altamont Pass в Північній Каліфорнії — одні з перших в США. Ця вітряна ферма складається з майже п’яти тисяч відносно невеликих різних типів вітряків загальною потужністю 576 мегават, що виробляють 125 мегават в середньому і 1,1 терават-годин щороку.
Рік штопору
Ця компактна вітряна турбіна була розроблена Університетом штату Клівленд для Клівленда і виробляла електрику з 2012 по 2013 рік. 15 метрів висотою 6 метрів шириною, ця турбіна служила в випробувальних цілях, використовуючи п’ять вітряних турбін поменше, розміщених у своєрідному «штопоре» з жорсткого пластику, що підвищують вироблення енергії при невеликих швидкостях вітру.
Самі дивовижні проекти вітрогенераторів
Вітрові турбіни плавають у повітрі, деякі обертаються горизонтально, інші вертикально. Деякі з них легше ніж повітря, а інші велично інтегровані в хмарочос будівель. Різноманітність конструкцій вітрових турбін навколо нас просто захоплює дух. Скрізь, де дме вітер, може бути встановлений вітрогенератор з унікальною конструкцією, який буде генерувати електроенергію.
Нижче представлена підбірка фотографій найбільш видовищних і дійсно амбітних проектів вітрових турбін третього тисячоліття.
MagLev – вітротурбіна на магнітній підвісці
MadLev є вітрогенератором на магнітній підвісці, який може генерувати один гігават потужності (достатньо для живлення 750000 будинків) і забезпечувати чисту енергію по ціні одного цента за кіловат-годину.
Магнітна левітація є дуже ефективним методом захоплення енергії вітру. Лопаті турбіни підвішені на повітряній подушці, а енергія спрямована до лінійним генераторів з мінімальними втратами. Велике перевагою магнітної підвіски в тому, що це знижує витрати на обслуговування і підвищує термін служби генератора. Виробник стверджує, що він вимагає менше земельного простору, ніж сотні звичайних турбін. Вітрогенератор MagLev був винайдений Едом Мазуром в 1981 році. Є вже кілька MagLev вітряних турбін у Китаї.
M.A.R.S
M.A.R.S є цікавим пристроєм, яке здатне використовувати енергію вітру (в значній мірі як вітряк) для вироблення електроенергії. Електроенергія передається на землю по дроту на сталевому тросі.
Оскільки М.A.R.S наповнюється гелієм, він здатний літати набагато вище, ніж розташовані інші вітрові турбіни, щоб отримати доступ до більш високих швидкостей вітру. Виробництво апарату, потужністю 4,0 кВт вже почалося.
Гвинтові вітротурбіна
Спіральні структуровані вітряні турбіни – сучасна технологія вітряних млинів. Ці дивовижні пристрої замінять звичні довгі лопаті. Нові вітряні млини працюють так само, як і старі, але мають унікальну конструкцію, яка допоможе ефективніше перетворювати енергію вітру.
LoopWing
LoopWing – експериментальний дизайн, розроблений в Японії. Вперше представлений на виставці в 2006 році. Модель Е1500 працює з низьким рівнем вібрації, при швидкості вітру 16 м/c.
Міські турбіни “Тиха революція”
Багато людей думають, вітряні турбіни псують ландшафт. Звичайні турбіни найкраще підходять для широких відкритих просторів, де є багато вітру. Турбіни на вертикальній осі, гвинтової конструкції, набагато краще підходять для міських умов.
Британська компанія подала заявку на дозвіл планувальних робіт, щоб побудувати одну з вітротурбін біля Букінгемського палацу.
Турбіна “Тиха революція” має 5-метрові лопаті, які можуть генерувати 10 кВт-годин енергії, при швидкості вітру всього 5,8 метра в секунду. Вбудовані світлодіоди в кожній S-образних лез використовуються для створення зображень, коли турбіна обертається.
Медуза
При висоті всього 36 см, медузи можуть генерувати близько 40 кіловат-годин на місяць.
Медуза складається з наступних частин:
Вертикальна вісь вітрової турбіни
Контролер
Асинхронний генератор з регульованою швидкістю
Медузи можуть працювати в самих віддалених районах, скоротивши витрати на будівництво дорогих ліній електропередач. Хоча у використанні мікро вітряків немає нічого нового, ціна в 400 доларів і простота дизайну роблять медузи перспективними.
Шосейні турбіни
Це новий спосіб захоплення частини енергії, що витрачається транспортними засобами, які рухаються на високих швидкостях по магістралях. Проект розроблений в університеті штату Арізона. Рух транспортних засобів, особливо вантажівок, будуть викликати турбулентність повітря, потік якого буде приводити в рух турбіни.
Аналіз показує, що при швидкості руху транспортного засобу в 110 км на годину кожна турбіна може виробляти 9600 кВт-год на рік.
Ці вітряні турбіни мають безшумну конструкцію. У багатьох населених пунктах є досить постійний рух, щоб підтримувати стійкий потік повітря більшу частину дня.
Broadstar AeroCam
Конструкція пристрою розроблена авіаційним інженером Жоржем Жан Марі Дарині (1888-1979), який винайшов вітрову турбіну, здатну працювати з будь-якого напрямку і при будь-яких погодних умовах. Машини Дарині, як правило, мають вертикальну вісь, у той час як дизайн AeroCam має горизонтальну вісь з кількома лезами, надають йому зовнішній вигляд водяного колеса.
Головним нововведенням є здатність автоматично і інтерактивно налаштувати висоту або кут атаки аеродинамічних лопаток, тим самим оптимізуючи його продуктивність, як птахи змінює форму свого крила в польоті.
У світі налічується 945 000 малих вітрових турбін
З нагоди 7-ї Всесвітньої зустрічі на вищому рівні в Хузумі (Німеччина), WWEA випустила відлік про стан малої вітроенергетики в світі. Резюме Small World Wind Report 2016 року вказує на те, що 2014 рік відзначений зростанням, але все ж був важким роком для малих вітроенергетичної промисловості.
За станом на кінець 2014 року, у всьому світі були встановлені принаймні, 945 000 невеликих вітрових турбін. Це на 8,3% більше (7,4% в 2013 році) в порівнянні з попереднім роком, коли 872 000 одиниць було зареєстровано. У Китаї, Великобританії та Італії, кількість пристроїв, встановлених в рік збільшилася протягом 2014 року.
Загальна потужність одиниць малої вітроенергетики, встановлених у всьому світі досягло понад 830 МВт станом на кінець 2014 року. Це зростання на 10,9% порівняно з 2013 роком, коли 749 МВт було встановлено. У 2012 році 678 МВт було встановлено.
На частку Китаю припадає 41% світових виробничих потужностей малої вітроенергетики, США – 30%, велика Британія – 15%.
Китай явно продовжує залишатися лідером на ринку з точки зору встановлених одиниць: близько 64 000 одиниць були додані в 2014 році, на 9000 більше, ніж в 2013 році, досягнувши 689 000 одиниць, встановлених до кінця 2014 року.
Ринок малої ветрэнергетики у Великобританії демонструє зростання в 2014 році, 2 237 одиниць встановлені в 2014 році, що є істотним збільшенням порівняно з 2013 роком, коли з’явилося тільки 500 вітрогенераторів.
Ринок Італії за останні кілька років виріс на 71%, досягнувши 1 610 одиниць до кінця 2014 року.
Стефан Гсенгер, генеральний секретар WWEA, каже: “Малий вітер вже знайшов свою нішу на світовому ринку електроенергії та забезпечує харчування для мільйонів людей, які не мають доступу до електроенергії без їх невеликих вітрових турбін. Щоб рости далі, промисловість потребує стимули замість бар’єрів для власного споживання електроенергії і простих процедур дозволу.
Геліоустановки в системах гарячого водопостачання
При розрахунку сонячної системи гарячого водопостачання як проектант, так і замовник найчастіше прагнуть збільшити частку теплоти, покривається за рахунок сонячної енергії, що в більшості випадків є недоцільним.
В даний час існує багато різних інженерних методик розрахунку геліосистем теплопостачання. Методики розрахунку геліосистем теплопостачання пропонують розбивати рішення проблеми на наступні основні етапи: подання кліматичних даних, розрахунок основних складових частин геліосистеми (колектора, акумулятора теплоти і т. д.), ув’язка всіх складових в систему і визначення частки заміщення теплового навантаження системи теплопостачання. Розрахунок геліосистеми ускладнюється коливанням кліматичних даних і зміною в роботі системи залежно від її параметрів. Існує кілька методів розрахунку частки заміщення теплового навантаження в системі теплопостачання в залежності від характеристик системи. Інженерні методики базуються на реалізації складних математичних моделей геліосистем теплопостачання, які дозволяють отримати спрощені залежності, наприклад, метод f-діаграми.
Оптимальна геліосистема теплопостачання повинна забезпечувати покриття частки fопт річної навантаження системи теплопостачання при мінімальних витратах на одиницю теплової енергії. Розрахунок за f-методу заснований на середньомісячних значень метеорологічних параметрів і може використовуватися для визначення довгострокових теплових характеристик системи сонячного теплопостачання в залежності від основних конструктивних параметрів системи. На базі цього методу розроблені інженерні методики розрахунку геліосистем. Як і при виборі будь-якого іншого обладнання для системи теплопостачання, при проектуванні сонячної системи, перш за все, визначають мета розрахунку. Оскільки сонячна система майже завжди є частиною системи теплопостачання, метою, по суті, є визначення частки навантаження на систему теплопостачання, покривається за рахунок сонячної енергії (частка заміщення теплового навантаження), тобто бажаний з точки зору енергетичної потреби співвідношення між сонячною енергією і традиційною. У наших кліматичних умовах сонячна система без додаткового джерела теплоти не може забезпечити надійне теплопостачання. Тому частина системи теплопостачання, яка підключена до традиційного джерела енергії, розраховується незалежно від сонячної системи. Тим не менш, взаємодія між різними джерелами теплоти має найважливіше значення для досягнення максимальної ефективності системи в цілому і, отже, для ефективного енергозбереження.
Розрахунок сонячної системи гарячого водопостачання починається з визначення споживання гарячої води.
Для визначення споживання гарячої води слід розрізняти максимальне споживання на одного споживача і розрахункове споживання:
- максимальне споживання на одного споживача є основним показником для забезпечення надійності гарячого водопостачання, згідно з ним вибирають обсяг ємнісного водонагрівача і визначають потужність котла;
- розрахункове споживання є основою для вибору оптимального завантаження сонячної системи.
Таким чином, середній очікуваний витрата води на гаряче водопостачання в літні місяці і є основною величиною для розрахунку сонячної системи гарячого водопостачання.
Максимальне водоспоживання, як правило, в 2 рази вище фактичної. Для проектування системи гарячого водопостачання необхідно, по можливості, вимірювати витрата води на гаряче водопостачання протягом тривалого часу. Однак це не завжди можливо. Якщо неможливо визначити точні дані для одного споживача, то витрата оцінюється наступним чином.
У котеджі середньодобова витрата води на гаряче водопостачання на людину вище, ніж у багатоквартирному будинку. Для розрахунку можна приймати значення витрати 30 л на людину при температурі 60 °С. В багатоквартирному будинку рекомендоване значення становить 22 л на людину при температурі 60 °С. Вищенаведеними значеннями витрат можна скористатися у випадку, коли геліосистема є частиною системи теплопостачання, отже має додаткове джерело тепла.
Метою розрахунку сонячної системи гарячого водопостачання в одно – і двоквартирних будинках є покриття річної навантаження на гаряче водопостачання за рахунок сонячної енергії на 60 відсотків.
Влітку досягається практично повне розрахункове покриття навантаження на гаряче водопостачання за рахунок сонячної енергії. Невикористані надлишки теплоти знаходяться в допустимих межах, споживач використовує сонячне тепло і протягом тривалого часу обходиться без підігріву води опалювальним котлом. З техніко-економічної точки зору більш висока частка покриття навантаження на гаряче водопостачання за рахунок сонячної енергії в одноквартирному будинку недоцільна.
Для досягнення високої частки покриття навантаження на гаряче водопостачання за рахунок сонячної енергії (до 60 відсотків) ємнісний водонагрівач сонячної системи повинен містити кількість води, що дорівнює подвоєному очікуваного річного споживання на гаряче водопостачання. Розміри колектора сонячної енергії визначаються за умови, що весь обсяг ємнісного водонагрівача за сонячний день (близько 5 повних сонячних годин) нагрівається до 60 °С. Це дозволить забезпечити навантаження на гаряче водопостачання в наступний день з більш слабкою інсоляцією. З цієї точки зору визначають співвідношення між обсягом водонагрівача і площею колектора.
В Україні в сонячний безхмарний день інсоляція становить близько 5 кВт • год на м2 поверхні колектора.
Щоб акумулювати таку кількість енергії, потрібно передбачити для плоских колекторів водонагрівач об’ємом не менше 50 л на м2 площі колектора, а для вакуумованих трубчастих колекторів – не менше 70 л, якщо сонячна система використовується виключно для гарячого водопостачання.
В якості основного співвідношення для вибору ємнісних водонагрівачів в одно-і
двоквартирних будинках можна приймати на 100 л об’єму водонагрівача 1,5 м2 плоского або 1,0 м2 вакуумованого трубчастого колектора. Призначена для монтажу геліополя поверхню даху може мати відхилення від південного напрямку не більше ніж на 45°, а кут нахилу даху повинен бути в межах від 25 до 55°. Втрати продуктивності сонячної системи внаслідок несприятливої орієнтації або нахилу даху компенсуються невеликим збільшенням площі колектора.
За методикою ВСН 52 – 86 розрахунок геліосистеми з додатковим джерелом тепла виконується для місяці з найбільшою сумою сонячної радіації за період роботи, а системи без дублюючого джерела – з найменшою. У результаті розрахунку визначають площу сонячного колектора та параметри інших складових геліосистеми. При розрахунку сучасних геліосистем, які призначені для цілорічної роботи в складі системи теплопостачання, слід враховувати можливість надвиробництва теплової енергії та закипання теплоносія в геліосистемі.
Для оцінки впливу різних факторів на частку заміщення навантаження системи гарячого водопостачання виконаний розрахунок геліосистеми за програмою ESOP, яка базується на f-метод. Базова сонячна система: місце розташування – р. Львів, добове водоспоживання – 200 л, площа колектора – 4,6 м2, бак-акумулятор – 300 л, кут нахилу даху – 45°, орієнтація – південь, частка заміщення навантаження гарячого водопостачання за рахунок сонячної енергії – 61%.
При відхиленні від базових даних відбуваються наступні зміни щодо частки заміщення теплового навантаження на гаряче водопостачання в %:
- Базова геліосистема – 61%;
- Кут нахилу колектора 30° – 60%;
- Кут нахилу колектора 60° – 59%;
- Південно-західна орієнтація – 59%;
- Чернігів – 53%;
- Запоріжжя – 68%.
Як видно з розрахунку, вплив додаткових факторів відносно невелике, найбільший вплив набувають кліматичні дані, але в межах України коливання частки заміщення внаслідок зміни кліматичних даних становить ± 10%. Тому значне збільшення або зменшення розмірів компонентів сонячної системи було б неправильним рішенням. Таким чином, частка заміщення теплового навантаження 60% є орієнтовними, але не кінцевим значенням.
Враховуючи дискретні розміри колекторів (площа одного плоского колектора становить близько 2,5 м2, об’єм баків-акумуляторів коливається від 300 до 900 л) і отримане значення коливання частки заміщення навантаження системи гарячого водопостачання, слід зазначити, що прийнята за базову геліосистему можна використовувати на всій території України. У північній частині країни можливе збільшення площі колектора, але з урахуванням максимально допустимої площі колектора, яку можна підключити до одного баку-акумулятора певних розмірів.
При збільшенні розмірів геліосистеми слід враховувати, що капітальні витрати на систему також збільшуються, тому доцільність збільшення розмірів геліосистеми слід перевіряти, враховуючи можливість переходу до меншого тарифу оплати за газ.
Аналізуючи результати розрахунку, можна зробити висновок, що зменшення частки заміщення теплового навантаження за рахунок геліосистеми дозволить зменшити ймовірність закипання теплоносія, а також зменшити вартість та термін окупності геліосистеми.
У багатоповерхових будинках сонячні системи розраховують на максимальну продуктивність – максимальну кількість теплоти з одного квадратного метра колектора. Площа геліополя повинна бути розрахована таким чином, щоб не було стагнації (закипання теплоносія), іншими словами, щоб не проводився надлишок тепла, який не може бути використаний.
Сонячну систему слід розраховувати на мінімальне споживання тепла на гаряче водопостачання в літній період (місяць з мінімальної розрахункової теплової навантаженням). Тому кількість теплоти, виробленої за рахунок сонячної енергії, яка повністю споживається в системі гарячого водопостачання в будь-який час року. Для подальших розрахунків визначальною величиною є добовий витрата гарячої води з температурою 60 °С, л/м площі колектора. Для сонячної системи гарячого водопостачання багатоквартирних будинків це значення повинно прийматися не нижче 60 л гарячої води на квадратний метр площі колектора. На основі цієї величини визначається площа колектора. Якщо сонячна система оптимізована за даною величиною, частка заміщення навантаження на гаряче водопостачання за рахунок сонячної енергії обмежується значенням близько 35%. Підвищення частки сонячної енергії призведе до виробництва надлишків тепла і зниження питомої продуктивності сонячної системи.
При розрахунку геліосистем для багатоквартирних будинків витрата води на гаряче водопостачання в таких системах слід вимірювати. Враховуючи, що геліосистема є частиною системи теплопостачання, можна скористатися значенням витрати 22 л на людину на добу при температурі 60 °С. В результаті розрахунку визначають кількість теплоти, необхідне для нагрівання води від 10 до 60 °С, а також площа колектора, необхідну для виробництва такої кількості теплоти.
Наприклад: розрахуємо сонячну систему з плоскими колекторами для будинку на 240 жителів, що вимірюється витрата води становить 25 л на людину при температурі 60 °С, тобто 6 000 л в добу.
Для середнього, не похмурого літнього дня можна на підставі коефіцієнта корисної дії колектора визначити максимальну кількість теплоти з одного квадратного метра площі колектора.
Вона складає:
- для плоских колекторів – близько 3,4 кВт • год / (м • сут)
- для вакуумованих трубчастих колекторів – близько 4,3 кВт • год / (м • сут)
За допомогою цієї кількості теплоти з одного квадратного метра плоского колектора, при куті нахилу 45° і орієнтації на південь, можна нагріти 60 – 70 літрів води до температури 60 °С (для вакуумованих трубчастих колекторів ця кількість буде приблизно на 25% більше).
Звідси отримуємо, що для нагріву 6000 л води необхідна площа колектора 100 м
Оптимальну розрахункову площа колектора необхідно узгодити з розмірами і конфігурацією даху. При розташуванні колекторів на даху слід по можливості використовувати панелі колекторів однакового розміру.
Щоб реалізувати оптимальну розрахункову площу геліополя 100 м, теоретично необхідно було б використовувати 42,9 колекторів Vitosol 200-F з площею абсорбера 2,33 м. Тому доцільно провести коригування площі геліополя відповідно до площею одного колектора і можливістю їх розміщення з урахуванням компонування геліополя з однакових панелей колекторів.
І тільки така скоригована площа геліополя використовується в розрахунку інших компонентів сонячних систем.
Чим нижче частка заміщення теплового навантаження, тим менше часу зберігається отримана сонячна енергія в баку-акумуляторі і тим нижче теплові втрати. Графік водоспоживання на гаряче водопостачання в багатоквартирному будинку має один пік водорозбору вранці та одну ввечері. При невеликій частці заміщення теплового навантаження за рахунок сонячної енергії отримана в обідній час (максимум виробництва) теплота повинна зберігатися лише кілька годин, оскільки вже ввечері або, найпізніше, на наступний ранок вона буде витрачена. Таке короткочасне зберігання збільшує ефективність роботи колекторів, так і ефективність роботи всієї сонячної системи.
Ємнісних водонагревателеей з вбудованими підігрівачами таких великих розмірів, які потрібні в даному випадку (багатоквартирний будинок), не існує, і взагалі вони недоцільні. Як правило, в системі є ємнісний водонагрівач для підігріву води на гаряче водопостачання за допомогою додаткового джерела енергії (розвантажувальний контур).
Перед ним підключений ємнісний водонагрівач для попереднього нагрівання за рахунок сонячної енергії (завантажувальний контур) – по конструкції аналогічний водонагрівачам у невеликих сонячних системах. У великих сонячних системах можна підключати водонагрівач для попереднього нагріву (попередній ємнісний водонагрівач) через зовнішній теплообмінник. Обсяг попереднього ємнісного водонагрівача на один квадратний метр площі абсорбера слід приймати: для плоских колекторів – 50 л, для вакуумованих трубчастих колекторів – 70 л.
Якщо потужності вбудованих теплообмінників недостатньо для передачі сонячної теплової енергії води у водонагрівачі, то для заповнення буферних ємностей для гарячого водопостачання або системи опалення використовуються пластинчасті теплообмінники.
Пластинчастий теплообмінник розраховується таким чином, щоб зворотний трубопровід первинного контуру подавав в колектор максимально охолоджений теплоносій. Ця температура повинна бути на 5 К вище температури холодної води, що подається в акумулятор. Для визначення параметрів теплообмінника за допомогою програми розрахунку слід задати такі значення: температура буферної ємності для підключення системи опалення – 20 °С (зворотна магістраль вторинного контуру) і температура перед колектором 25 – °С (зворотна магістраль первинного контуру). Для первинного контуру необхідно ввести відповідні дані про теплоносії, у вторинному контурі використовується вода. Щоб ввести максимальну втрату тиску, рекомендується в першому наближенні використовувати значення 100 мбар.
Для контролю проводять повторний розрахунок з більш високою втратою тиску – в деяких випадках таким чином можна зменшити розміри теплообмінника. Розрахункова потужність геліополя приймається на рівні 600 Вт/м площі апертури колектора.
У великих сонячних системах є одна особливість: якщо трубопроводи первинного контуру на даху довше, ніж у будинку, доцільно забезпечити захист від замерзання для зовнішнього теплообмінника. Навіть при низьких температурах колектор внаслідок інсоляції може мати більш високу температуру, ніж у водонагрівачі, але температура теплоносія в трубопроводах може бути ще дуже низькою. Включення насоса в такому стані може призвести до пошкодження теплообмінника. Щоб уникнути таких ситуацій, в первинному контурі встановлюють термостат і клапан з електроприводом, який відкривається тільки при температурі теплоносія 5 °С.
Для зменшення тепловтрат буферний резервуар повинен складатися з однієї ємності. Якщо це неможливо, то для забезпечення завантаження і розвантаження слід підключити послідовно кілька буферних ємностей. Водонагрівач попереднього нагрівання у комбінації з пластинчастим теплообмінником в розвантажувальному контурі передає сонячну теплоту, акумульовану в буферній ємності, води для системи гарячого водопостачання. Водонагрівач попереднього нагрівання не повинен мати надто великий обсяг, так як він проходить термічну дезінфекцію. На практиці його обсяг повинен становити від 10 до 20% розрахункового водоспоживання.
Пластинчастий теплообмінник для передачі теплоти з буферної ємності в водонагрівач попереднього нагрівання повинен розраховуватися таким чином, щоб зворотний трубопровід транспортував в буферній ємності максимально охолоджену воду – її температура повинна бути на 5 К вище температури холодної води, що подається з водонагрівача попереднього нагрівання.
Необхідно проводити кілька порівняльних розрахунків з різними значеннями об’ємної витрати, причому максимальний часовий витрата повинен бути не менше 25% добового водоспоживання. Для контролю достовірності: розрахункова потужність приблизно на 50% вище потужності теплообмінника, якщо площа колектора була розрахована відповідно до описаних вище правил (60 л на м площі абсорбера). Розрахункові значення об’ємних витрат використовуються при підборі насосів в розвантажувальному контурі.
За розрахунками собівартості теплоти, отриманої від геліосистем з різними розмірами часток заміщення навантаження на гаряче водопостачання для Німеччини, – найменшу собівартість теплоти мають великі геліосистеми з невеликою часткою заміщення теплового навантаження. Тому, враховуючи невисоку вартість палива в Україні порівняно із Західною Європою, доцільно використовувати геліосистеми з невеликим значенням частки заміщення навантаження системи гарячого водопостачання, що дозволить зменшити вартість системи, так і собівартість отриманої теплоти, а також збільшити ефективність її використання.
