Солнце, которое живет на крыше

Ежегодно Солнце излучает энергию 1,2·10³⁴ Дж = 3,4·10¹⁸ ТВт*ч, но примерно 2 миллиардных доли этой энергии доходит до Земли, из которых около 37% сразу отражается обратно в космос. Земля поглощает около 1 миллиарда ТВт*ч солнечной энергии в год. Для сравнения мировое производство электроэнергии составляет около 20 тысяч ТВт*ч в год, то есть, 0,002% от солнечной энергии. Почему бы не использовать эту энергию в своих целях.

Наиболее перспективным в ближайшее время направлением использования солнечной энергии является подогрев воды в системах отопления и горячего водоснабжения. Значительный потенциал энергосбережения в данной области связан с тем, что на нужды теплоснабжения сегодня приходится около половины от всего объема потребления ТЭР в Беларуси.

Что же необходимо знать при использовании солнечных коллектов?.

1.Количество солнечной поступающей радиации.

С уроков школьной географии все помнят, что чем ближе к экватору, тем больше солнечной радиации поступает на землю. Так что же относительно нашей страны?

На горизонтальную поверхность за год в Беларуси приходится в среднем около 1 500- 2 000 МДж/м2 прямой солнечной радиации, однако соотношение прямой и рассеянной солнечной радиации изменяется на протяжении года. Почти во все месяцы прямая радиация меньше, чем рассеянная. Особенно значительно это различие в зимний период года. И только с мая по июль доля прямой радиации бывает несколько выше, чем рассеянной. В годовом ходе суммарной радиации хорошо выражен максимум в июле и минимум в январе, соответственно 623 и 40 МДж/м2. Резкое возрастание суммарной солнечной радиации обычно наблюдается в марте из-за увеличения угла падения солнечных лучей, роста продолжительности дня и уменьшения облачности. В связи с этими обстоятельствами на май, июнь и июль приходится почти 50 % годовой суммарной радиации, а на ноябрь, декабрь и январь – только 5 %.

На рисунке представлено поступление солнечной радиации на территории Республики Беларусь.

2.Угол установки солнечных коллекторов.

В течении года Солнце меняет свое местоположение на небосводе, поэтому оптимальный угол наклона зависит от времени года, зимой он составляет 60°, летом 30°. На практике советуют выбирать угол наклона примерно в 45°.

Вторым параметром при установке солнечных коллекторов является азимут, который не должен отклоняться от 180° (южное направление). Это не всегда возможно, поэтому допустимо отклонение от южного направления до 45° (при чем менее важно отклонение в западном направлении).

3.Какой коллектор выбрать?

По принципу работы выделяют два типа солнечных коллекторов:

• плоский;
• вакуумный.

Каждый из них имеет свои плюсы и свои недостатки.

Выбор коллектора зависит от того в каких климатических условиях он будет установлен, от конкретных требований определенной установки. и сколько денежных средств Вы готовы отдать.

4.Сколько энергии я получу?

Этот вопрос волнует многих, кто задумывался об использовании солнечных коллекторов.

Для примера приведем выработку тепла от солнечных коллекторов для города Минск.

Исходя из этой диаграммы можно сделать следующие выводы:

• Для Минска плоский и вакуумный коллекторы в сумме за год принесут приблизительно одинаковое количество тепла.
• Плоские коллекторы принесут самое большое количества тепла летом но зимой - тепловой вклад незначителен.
• Вакуумные коллекторы, несмотря на небольшое отставание от плоских летом, позволяют почувствовать свою работу зимой.

Из выше сказанного можно сделать выводы. Современные гелиоколлекторы позволяют полностью обеспечить нужды в горячей воде на протяжении 7 – 8 месяцев в году, а в остальное время подогревают воду до 30°С, существенно снижая расход газа. Подсчитано, что гелио система экономит до 80% средств, направленных на оплату горячего водоснабжения. В переходный период (весна, осень) гелиосистема полностью обеспечивает отопление дома, что позволяет дополнительно экономить 20 – 30% газа. В результате солнечные коллектора окупаются за 5-8 лет.

Статью подготовил Целюк Алексей Александрович, студент 5-го курса Международного государственного экологического университета имени А.Д. Сахарова, факультет мониторинг окружающей среды (МОС) по специальности энергоэффективные технологии и энергетический менеджмент (ЭТиЭМ).