ATMOSFERA.UA - Технологии природы

Статьи

Специфика использования разных типов коллекторов

Солнечные тепловые коллекторы потенциально могут получать энергию от солнечного излучения, проводимости и конвекции. Первый закон термодинамики гласит, что тепловая энергия переходит от горячего к холодному, поэтому почти всегда энергия переносится из более горячего коллектора к более холодному окружающему воздуху. Это происходит потому что нагрев воды для ГВС до 60°C (или бассейн <30°С) всегда требует более высокой температуры чем средняя температура воздуха в Украине, которая редко превышает 25°C. Для эффективной работы солнечного коллектора, должны быть минимизированы теплопроводность (с помощью хорошей теплоизоляции) и конвекция (с помощью герметизации). Учитывая то, что солнечные коллекторы в стандартных условиях могут получать энергию только от солнечного излучения, использование высоко-селективных покрытий, поглощающих излучение с минимальными показателями эмиссии энергии является основным фактором производительности коллектора. Однако на производительность коллектора при низких температурах (ниже 0°C) сильно влияют теплопотери коллектора.

Google инвестирует в разработку технологий солнечной энергетики.

Американский интернет-гигант Google озабочен нехваткой объектов для инвестирования в сфере экотехнологий, заявил представитель компании на Всемирном саммите по вопросам климата и альтернативным источникам энергии (Global Climate and Alternative Energy Summit), проходившем с 8 по 10 сентября в Сан-Франциско. Там же было объявлено, что компания уже разрабатывает систему, которая позволит более чем на четверть снизить затраты на строительство солнечных станций. Руководство Google еще в 2007 году заявило о своих планах в ближайшие несколько лет инвестировать в компании и проводить собственные исследования в области альтернативной энергетики. Соответствующее подразделение в компании сфокусировано на разработке технологий для гелиостатов — солнечных станций, которые используют систему зеркал для аккумулирования солнечной энергии и испарения жидкости с целью получения пара, который затем вращает турбину генератора, вырабатывая энергию.

Снижение выбросов CO2 за счет использования солнечных коллекторов.

Совершенно очевидно что солнечные водонагревательные системы снижают выбросы СО2 в атмосферу. Уже сейчас солнечные коллекторы АТМОСФЕРА.UA сокращают выбросы CO2 в Украине более чем на 400 тонн в год.

За последние несколько лет СМИ публикуют много информации по поводу глобального потепления и роли выбросов CO2 в атмосферу. В 2003 году все были свидетелями экстремальных-жарких погодных условий по всей Европе. Это свидетельствует о реалистичности и неизбежности проблемы глобального потепления которую так же называют "парниковым эффектом". Сжигание ископаемых видов топлива, таких, как уголь для производства электроэнергии и газа для нагрева воды освобождают большое количество СО2 в атмосферу, тем самым способствуя развитию глобальному изменению климата на нашей планете.

Опыт построения крупных проектов теплоснабжения на солнечных вакуумных коллекторах.

Значительные потребности в площадях и тепловые потери при транспортировке энергии не дают развиваться большим проектам теплоснабжения. Сегодня большинство систем солнечной энергетики, все еще состоят из небольших установок поставляющих горячую воду для отдельных зданий. Крупные солнечные тепловые станции, которые способны обеспечить горячее водоснабжение небольших городов в настоящее время убеждают скептиков в том, что за счет солнечной энергии могут быть получены значительные экономические и экологические выгоды. В Дании и ряде других европейских стран, все большее число крупных центральных систем отопления строятся в настоящее время на солнечных ваккумных коллекторах.

The world's largest solar energy plant for central heating, 17.081 m2, Marstal, on the island of Ærø, Denmark.

 

Солнечное тепло = солнечное электричество?!

Современная солнечная тепловая технология побеждает ключевую трудность, стоящую перед солнечной энергетикой – каким образом аккумулировать тепловую энергию солнца для использования в ночное время или в дождливые дни. По заявлению исследователей, современные солнечные электростанции запускаются по всему миру. В пустынях южной Испании, вблизи от Гранады, солнечные лучи отражаются от изогнутых зеркал, расположенных на огромной площади равной 70 футбольным полям. Эти зеркала всегда ориентированы на Солнце и отражают его лучи на трубки заполненные синтетическим маслом, которое нагревается до 400 градусов по Цельсию. Это нагретое масло используют для генерации пара и вращения турбин, а так же для аккумуляции тепла путем нагревания соли.

Расчет теплопотерь зданий и мощности теплоисточника отопления

Рекомендации для расчета:

Расчет по средним показателям можно использовать для определения примерной мощности теплоисточника для отопления частного жилого дома. При планировании сложных систем отопления включающих в себя подогрев бассейна (в т.ч. помещения бассейна), вентиляцию и кондиционирования, а так же для расчета систем для объектов производственного назначения, общественного питания и т.п. необходимо обращаться в специализированную проектную организацию. Можно выполнить примерный подбор отопительного оборудования (расчет по средним показателям) и в тех случаях когда целесообразней иметь некоторый гарантированный запас мощности теплогенератора (соответственно возможное увеличение стоимости системы отопления), чем платить за услуги проектной организации, т.к. стоимость этих услуг может превысить затраты на запас мощности. Во всех случаях окончательную комплектацию оборудования и системы отопления необходимо согласовать со специалистами.

Солнечные системы подогрева бассейнов

Использование солнечной энергии для подогрева бассейнов дает возможность самым эффективным способом использовать солнечную энергию. Именно летом, когда бассейны используются наиболее активно, солнечные водонагревательные системы имеют максимальную производительность. Любой владелец бассейна знаком с гигантскими энергозатратами на подогрев воды в бассейне. Солнечное излучение в летние месяцы достигает показателей до 8 кВт/ч на м2 в день, что дает возможность получать значительное количество тепла совершенно бесплатно.

Солнечные коллекторы - реальные перспективы

Среди известных источников энергии Солнце принадлежит к так называемым "возобновляемым энергетическим ресурсам" нашей планеты, т.е. этот вид энергии является практически неисчерпаемым, в отличие от всех традиционных источников. Солнечный свет не нуждается в добыче и транспортировке, он невесом, бесшумен, безвреден, а его утилизация не образует прямых отходов и не нарушает теплового равновесия планеты.

Такие свойства солнечной энергии делают ее уникальным «кандидатом» на главную роль в энергетической стратегии нового тысячелетия. Используя энергию Солнца, можно сэкономить до 90% традиционного топлива, необходимого для нагрева горячей воды, и до 50% - для отопления.

Устройство покрытия солнечных вакуумных трубок “3-Hi Solar Core Vacuum Tube, AL-N/SS/CU”

 

Основная задача любого солнечного абсорбера - собрать максимально количество солнечной энергии и преобразовать ее в тепло. С этой задачей на сегодняшний день лучше всего справляются вакуумные трубки с многослойным типом покрытия "AL-N/SS/CU". Несколько слоев покрытия служат для поглощения полного видимого и что самое важное инфракрасного спектра излучения длиной волны от 0,3 до 1,3 u. Это дает возможность собирать максимально возможное количество энергии в том числе когда нет прямых солнечных лучей. Такое покрытие продолжает эффективно улавливать солнечную энергию даже за счет отраженных во время рассвета и заката и рассеянных за счет облачности лучей.

Рис. Шкала длин волн солнечного излечения которая демонстрирует возможности сбора энергии не только от видимого спектра излучения.

Средний месячный уровень солнечной радиации в городах Украины

В приведенной ниже таблице вы можете увидеть среднегодовой уровень солнечного излучения на 1м2 в день. Имея этот параметр и площадь абсорбера одной солнечной вакуумной трубки диаметром 58мм и длинной 1800мм которая составляет 0.13м2 можно вычислить примерную мощность системы. Например коллектор на 20 трубок будет вырабатывать в день: 20 трубок * 0.13м2 * 3.1 кВтч/м2/день = 8.06 кВтч в день.

Краткое сравнение вакуумных и плоских солнечных коллекторов

Общая информация о солнечных коллекторах

В вакуумном водонагревателе-коллекторе объем, в котором находится темная поверхность, поглощающая солнечное излучение, отделен от окружающей среды вакуумированным пространством, что позволяет практически полностью устранять потери теплоты в окружающую среду за счет теплопроводности и конвекции. Потери на излучение в значительной степени подавляются за счет применения селективного покрытия. Так как полный коэффициент потерь в вакуумном солнечном коллекторе мал, теплоноситель в нем можно нагреть до температур 120 - 160°С .Солнечный вакуумный коллектор обеспечивает сбор солнечного излучения в любую погоду, практически вне зависимости от внешней температуры. Коэффициент поглощения энергии таких коллекторов, при степени вакуума 10-5 ? 10-6, составляет 98 %. Изоляция в виде вакуума позволяет избежать потерь тепла.

Экономная энергетика

 

Последние потрясения на нефтяном рынке показали, насколько актуальны проблемы энергии. В условиях кризиса приходится экономить на всем, в том числе на энергоносителях, думать о том, чем заменить нефтяное и газовое топливо.
В настоящее время весь мир возвращается к углю, который был забыт из-за большого объема вредных выбросов при его использовании. Внедряются новые технологии, позволяющие снизить выбросы: например, сжигание угля в кипящем слое, пылеугольное вдувание топлива в котлы, разного рода фильтры, уловители вредных выбросов. Извлекая избыточный рудничный газ из угольных пластов, можно уменьшить риск взрыва, а добытый метан позволяет более эффективно сжигать уголь (горение с газовой «подсветкой»).

Перспективы развития альтернативной энергетики после “газовой войны”

Украина может обойтись практически без российского газа, используя имеющиеся альтернативные энергоносители и энергосберегающие технологии. Если бы правительство занималось их развитием, государство не было бы сегодня втянуто в «газовую войну», а его репутации не был бы нанесен вред.

Вчера Кабмин принял решение максимально перевести Украину на альтернативные источники энергии. Тимошенко даже заявила, что сегодня-завтра правительство готовит встречи специалистов, которые будут предоставлены профильными министерствами, профильными парламентскими комитетами, Академией наук, отраслевыми институтами по разработке альтернативных подходов к обогреву воды для бытовых потребностей (электроэнергией, которой в Украине избыток).

Премьер отметила, что именно в настоящий момент Украина должна «жестким образом» перейти на эту стратегию и сделать так, чтобы потребление природного газа было минимизировано.

Например, в июле Тимошенко заявляла, что до зимы все тепловые электростанции Украины перейдут с газа на уголь. Кабмин для этого намеревался до конца года предоставить гарантии на 3,1 млрд. грн. на кредиты, которые будут привлечены и использованы на модернизацию оборудования шахт.

 

 

Цена определяет привлекательность.

Дорожают энергоносители, растет озабоченность глобальным потеплением, а себестоимость производства альтернативной энергии снижается. В таких условиях нельзя не разрабатывать и не внедрять новые технологии.

ЛЕГЕНДА АМЕРИКАНСКОГО БЕЙСБОЛА Йоги Бера как-то заметил: «Будущее уже никогда не будет таким, как раньше». Это верно и применительно к индустрии энергетики. На смену иллюзиям по поводу дешевого угля, бесперебойных поставок нефти и неограниченного потенциала энергии атома пришли города, душимые выхлопными газами, более $100 за баррель нефти и кошмары наяву относительно парникового эффекта и радиоактивных отходов. Да, основа энергетики - нефть - сейчас дешевеет. Но никто не даст гарантию, что ценовая петля опять не начнет затягиваться. Скорее, наоборот.
Мы живем в знаковом времени, постепенно переходя от углеродного топлива к возобновляемым источникам энергии и технологиям с низким и нулевым выбросом парниковых газов. Солнечная, ветряная, геотермальная энергетики, интеллектуальные системы управления энергоэффективностью, гибридные авто, электромобили, усовершенствованные батареи, «зеленые» здания и т. д. - все эти рынки стали яркими пятнами на карте современной замедляющейся экономики.

Как ухудшение экологии и рост цен на энергоносители открывает новые ниши для бизнеса

Наличие тренда глобального потепления сегодня практически никем не оспаривается. Но является ли это следствием роста содержания в атмосфере парниковых газов? Насколько человечество повинно в росте их количества? И вообще, так ли опасно потепление, как об этом говорят? Все эти вопросы дискуссионные, и мы не будем здесь искать на них ответ.
На наш взгляд, гораздо интереснее и плодотворнее обратить внимание на то, что повышенный интерес к экологическим технологиям, проявляемый сейчас не только политиками, но и бизнес-элитой развитых стран, имеет вполне прагматическое объяснение. Вполне вероятно, что он отражает назревшую потребность в очередной смене системы глобальных экономических понятий (в этой связи иногда говорят даже о грядущей новой промышленной революции - на этот раз «зеленой»). 

Солнечные коллекторы

 

Солнечный коллектор - установка для прямого преобразования энергии Солнца в тепловую энергию. Принципы солнечного отопления известны на протяжении тысячелетий - люди нагревали воду при помощи Солнца до того, как ископаемое топливо заняло лидирующее место в мировой энергетике. Солнечный коллектор - наиболее известное приспособление, непосредственно использующее энергию Солнца, они были разработаны около двухсот лет назад. Самый известный из них - плоский коллектор - был изготовлен в 1767 году швейцарским ученым по имени Гораций де Соссюр. Позднее им воспользовался для приготовления пищи сэр Джон Гершель во время своей экспедиции в Южную Африку в 30-х годах ХIX века.

Гелиосистемы

 

Установки солнечного теплоснабжения состоят из солнечного коллектора, системы управления с насосами и бака-аккумулятора.

Солнечное тепло

При солнечном теплоснабжении излучение Солнца преобразуется в тепловую энергию. Этот тип использования энергии Солнца часто называют «гелиотермией» («термос» = греч. теплый). Чаще всего для подобного преобразования используются солнечные коллекторы. Коллекторы – непосредственное связующее звено между Вашим гелиотехническим устройством и Солнцем. Чем выше мощность колектора, тем эффективнее и экономичнее выработка энергии. В Германии тепловая энергия Солнца используется для подогрева водопроводной воды или обогрева помещения.

Пример из практики

Для семьи из четырех человек потребуется коллектор с площадью поверхности около 4 – 6 м². Как правило, гелиотехническое устройство оптимального размера, поставленное под верным углом, полностью покрывает потребности этой семьи в горячей воде вне отопительного сезона. В среднем около 60 % энергии, требующейся для получения горячей воды, можно сэкономить в год благодаря солнечному теплоснабжению

Это интересно!

Энергетический потенциал Солнца составляет около 1000 кВт·ч/м² в год. Таким образом, мы ежегодно получаем на квадратный метр столько бесплатной энергии, сколько содержится примерно в 100 литрах мазута.

Солнце греет всегда

Кто думает, что солнечную энергию можно использовать только летом, тот глубоко ошибается. При плохой погоде в холодное время года солнечного тепла зачастую достаточно для обеспечения горячего водоснабжения.

Солнечные лучи даже при сильной облачности и низкой температуре достигают коллектора. Специальный теплообменник улавливает их и передаёт тепло дальше по трубкам, наполненным незамерзающей жидкостью. Трубопроводы системы отопления транспортируют энергию дальше к теплообменнику в баке с горячей водой.

По данным „Initiative Solarwaerme Plus“, с мая по август на широте Германии в домах, оборудованных подобной установкой, можно экономить почти 100% энергии, идущей на подогрев воды. В марте, апреле, сентябре и октябре солнце даст примерно половину нужного тепла. В холодное время года с ноября по февраль доля солнечной энергии составляет от 6 до 48% от общих затрат на подогрев воды.