Возможности использования солнечных фотоэлектрических установок и геликоллекторов в Беларуси
Общий потенциал солнечной энергии в Республике Беларусь оценивается в 2,7*106 млн т у. т. в год; технически возможный составляет 0,6*106 млн т у. т. в год (при потоке 0,3 кВттосут./м2 и коэффициенте полезного действия преобразования, равным 12 %) [Кундас, С. П., 2006] .
Б республике разработаны и подготовлены к серийному производству гелиоводонагреватели со сварными полиэтиленовыми коллекто
рами. Это позволяет отказаться от применения дорогостоящих и тяжелых металлических труб для солнечных коллекторов, делает их производство более технологичным. при благоприятных экономических и производственных условиях можно рассчитывать на самое широкое использование гелиоводонагревателей в южных районах республики. целесообразно также развивать автономные источники питания мощностью от нескольких до 3-5 Вт (бытовая аппаратура, освещение, энергообеспечение жилого дома, линий связи и т. д.) и модульные фотоэлектрические установки для сельскохозяйственных потребителей мощностью 0,5 и 1 кВт на элементах нового поколения. Возможно, также прямое использование солнечной энергии в системах освещения с использованием световодов для животноводческих целей, складских, взрывоопасных и других помещений.
примером успешного применения фотоэлектрических модулей в реальных условиях является установка, действующая в Международном государственном экологическом университете имени А. Д. Сахарова [Позняк, С. С., 2006]. На учебно-гостиничном корпусе Международного экологического парка «Волма» — демонстрационной площадке возобновляемых источников энергии — смонтирована и используется для преобразования солнечной энергии в электрическую фотоэлектрическая система, состоящая из 14 модулей типа KG 125GH-2 фирмы KYOCERA (Япония) (подарок университету земли Форарльберг, Австрия). Установка (рис. 35) производства австрийской фирмы “Stromaufwaerts” общей мощностью модуля 1,75 Вт предназначена для обеспечения электроэнергией помещения учебно-гостиничного корпуса, а также для использования в процессе обучения студентов специализации «возобновляемые энергетические ресурсы».
Рис. 35. Солнечные фотоэлектрические модули мощностью 1,75 кВт и церемония их ввода в эксплуатацию |
Конфигурация установленного фотоэлектрического модуля позволяет не только накапливать электрическую энергию в аккумуляторах для дальнейшего использования в ночной период, но и передавать преобразованную солнечную энергию в местную электросеть. за время функционирования модуля был достигнут достаточно высокий КПД использования солнечной энергии. Ежедневная выработка электрической энергии в солнечные дни достигала 15,8 кВт-ч [Позняк, С. С., Кун — дас, С. П., 2006]. Размеры одного модуля составляют: длина — 1425 мм, ширина — 652 мм, толщина — 36 мм, вес — 12,2 кг.
Как видно из рис. 36, фотоэлектрическая система позволяет с помощью инвертора FRONIUS IG 15 превращать постоянный ток модулей KYOCERA KC 125 G-2 (мощность одного модуля 125 Вт, напряжение 17,4 В, сила тока — 7,2 А) в переменный ток 240 В и 8,2 А для подачи в однофазную сеть здания. С помощью инвертора FRONIUS IG 15 (рис. 37) происходит автоматическое включение модулей фотобатарей и передачи электрического тока в сеть при достаточной солнечной освещенности и их автоматическое отключение — при недостаточности солнечной освещенности. Инвертор позволяет также вести автоматический учет произведенной фотоэлектрическими модулями и переданной в сеть электроэнергии [Позняк, С. С., 2006].
Рис. 36. Схема подключения фотоэлектрической системы к электрической сети |
Рис. 37. Инвертор FRONIUS IG 15 |
Следует также отметить, что еще в 1999 г. на главном учебном корпусе МГЭУ им. А. Д. сахарова смонтированы и успешно используются для обеспечения горячего водоснабжения плоский солнечный коллектор производства австрийской фирмы «DOMA Solartechnik», а также фотоэлектрические панели для электроснабжения аварийного освещения подвального помещения (рис. 38).
рис. 38. солнечные энергоустановки Мгэу им. а. Д. сахарова (слева бойлер) |
плоский солнечный коллектор представляет собой теплоизолированный с тыльной стороны и боков корпус, внутри которого находится теплопоглощающая панель, окрашенная для лучшего поглощения солнечного излучения в темный цвет. панель содержит трубопроводы, по которым прокачивается нагреваемая вода. вода направляется в теплоизолированный бак, гидравлически соединенный с солнечным коллектором. за день вода из бака может несколько раз проходить через коллектор, нагреваясь до расчетного уровня температуры, зависящего от соотношения между объемом бака и площадью солнечного коллектора, материала теплопоглощающей панели, а также от климатических условий.
Циркуляция воды в замкнутом контуре солнечный коллектор — бак — солнечный коллектор может осуществляться принудительно с помощью небольшого циркуляционного насоса или естественным образом за счет разности гидростатических давлений в столбах холодной и нагретой воды. В последнем случае бак должен располагаться достаточно высоко, желательно выше верхней отметки солнечного коллектора.
Солнечная энергия доступна только днем. Чтобы ее эффективно использовать в системе теплоснабжения, она должна быть аккумулирована. Для этого служат водные баки-аккумуляторы-бойлеры с термоизоляцией, изготовленной из пенополиуретана или минеральной ваты (рис. 38). За время функционирования с 1999 г. солнечной тепловой установки выработано более 100 000 МДж тепла, что эквивалентно 2,8 т условного топлива, или 2,32 т дизельного топлива, 2,06 т мазута, 2508 м3 природного газа, или 4,8 т угля. В случае получения этого количества тепла от дизельного теплоэнергетического блока в атмосферу было бы выброшено около 236 кг окиси азота, 576 кг окиси углерода, 1 400 кг несгоревших углеводородов и 35,4 кг сажи [По — зняк, С. С., 2009].
при благоприятных экономических производственных условиях можно рассчитывать, что за счет использования солнечной энергии в ближайшее время в Республике Беларусь возможно замещение около 5 тыс. т у. т. в год органического топлива.