Практичні аспекти використання геліосистем в приватному будинку 10.01.2015

Геліосистема ― пристрій для перетворення енергії сонячного випромінення в інші, зручні для використання види енергії (теплову або електричну через теплову). Геліоустановки є екологічно чистими джерелами відновлюваної енергії. У більшості розвинених країн, встановлення геліосистем заохочується на рівні держави.

Переваги геліосистеми з використанням вакуумних сонячних трубок:

  • висока теплова ефективність завдяки використанню сучасних методів передачі тепла та високоякісного поглинаючого покриття
  • широкий спектр роботи (оскільки здатна працювати при високій хмарності)
  • кожна трубка працює не залежно одна від одної, що дає змогу продовжувати працювати колектору навіть у випадку фізичного пошкодження, оскільки теплоносій (антифриз) не затікає у середину трубки, а його доступ обмежується теплообмінником
  • мала вага колектора
  • трубка здатна витримувати морози до -35°С завдяки вакууму
  • після року використання геліосистеми з мінімальним набором параметрів газу спалюється менше ніж минулого року орієнтовно на 10-12%
  • зменшується кількість циклів ввімкнення/вимкнення котла (збільшується його ресурс експлуатації), також менше працює циркуляційний насос

Принцип роботи геліосистеми:

  1. Нагрітий в колекторі теплоносій, протікаючи по нижньому змійовику бойлера, віддає тепло воді
  2. Бойлер працює акумулятором тепла. В сонячних системах використовується двоконтурний бойлер. Це такий бойлер, який може одночасно нагрівати воду від двох джерел енергії
  3. Бойлер приєднують до сонячної системи і газового котла
  4. Коли недостатньо сонячного випромінювання і вода в бойлері не нагрівається до потрібної нам температури, тоді вмикається котел і догріває воду до заданої величини. Влітку котел вмикається рідко або взагалі не вмикається. Взимку, особливо в похмуру погоду, сонячна система просто не здатна підняти температуру води до 60°С, але реально нагріє її до +30...+40°С, а догріє воду до потрібного рівня котел. Відтак в будь-яку пору року ми гарантовано матимемо гарячу воду

Продуктивність системи протягом 1 року:

  1. Мінімальна геліосистема (1 колектор (1,8 м геліополя) та бак-акумулятор на 150 літрів — в середньому зможе виробити 1 692 кВт год теплової енергії. Цього достатньо, щоб забезпечити гарячою водою (55°С) сім'ю з 2 осіб
  2. Якщо система більших розмірів (3 колектори, 300 літровий бак) і монтується на приватну садибу, в якій проживають 4-6 осіб, то економія 18-20%, а термін окупності 6-7 років
  3. Якщо система налічує 8 і більше колекторів та 500 літровий бак, і використовується для підігріву води в басейні і (або) на підтримку опалення, то економія газу орієнтовно складе 23-25%, а термін окупності 4 роки

Тобто, чим більша потреба в гарячій воді та опаленні, тим менший термін окупності.

Практичне використання даної системи в приватному будинку

Характеристика об’єкта

В приватному будинку поблизу м. Львова в липні 2012р. було встановлено сонячні вакуумні колектори, а саме 4 комплекти, площею 16.5м2 та бак-акумулятор на 1000л.

Система змонтована на південній стіні будинку. Кут нахилу (55о) розраховано на максимальний ефект в осінньо-весняний період.

Для керування усією системою використано контролер який відслідковує встановлені параметри, контролює нагрів води, переключення на підігрів басейну чи опалення будинку. Електроживлення системи забезпечується блоком безперебійного живлення, який у разі відсутності напруги в мережі генерує напругу 220В від акумулятора.

Таким чином забезпечується автономна робота до 8 годин.

Планується збільшення кількості колекторів на 50% та встановлення теплообмінника безпосередньо в басейн, що дасть змогу користуватись ним і в зимовий період.

Отримані результати

Система підігріву введена в експлуатацію і працює безперебійно з липня 2012р. по теперішній час, що дає можливість провести практичні підрахунки ефективності встановленої системи.

З липня по 25 листопада 2012р. геліосистема повністю забезпечила гаряче водопостачання будинку (4 людей + 3-4 гостей на вихідні). Температура води в невеликому басейні (40м2) біля будинку в липні-вересені становила 26о-28оС.

Окремої оцінки заслуговує робота системи в зимовий період:

  • в досить похмуру, легко сніжну погоду, колектори гріють теплоносій до 40о
  • в сонячну погоду і при зовнішній температурі -18оС ефективність на 15-20% нижча порівняно з показниками за липень

В середньому за зимовий період, в якому було досить мало сонячних днів дана система забезпечувала 70-80% гарячого водопостачання.

В цьому році  планується встановлення досить дорогої системи обліку виробленої теплової енергії (тепловий лічильник з комп’ютерним аналізом). Це дасть можливість в подальшому простежити за виробленням тепла в залежності від місяця, погоди, і інших факторів. Геліосистема може працювати як на підігрів води так і на опалення будинку.

Однозначним висновком є те, що кожна геліосистема, має бути розрахована і спроектована на конкретні вимоги і потреби замовника. Це включає розрахунок кількості використання гарячої води, кут нахилу колекторів, об’єм баку-акумулятора та інші параметри. Обов’язковим є утеплення усіх елементів потоку теплоносія, для досягнення максимальної ефективності.

Орієнтовна окупність даної геліосистеми 4-5 років, що є переконливим фактором для інвестування грошей в енергоефективність.

Перешкоди використання сонячних фотоелектричних систем для генерації електроенергії в Україні

Сонячна фотоелектрична система, яка складається з однієї та більше сонячних панелей ― це сонячна електростанція, в якій використовується спосіб прямого перетворення сонячного випромінювання в електричну енергію. Панелі розміщуються на опорній конструкції або рамі на даху житлового будинку або на землі, набору акумуляторних батарей, контролера заряду-розряду акумулятора, і інвертора, якщо необхідно мати напругу змінного струму.

Практичне використання даної системи в приватному будинку

В приватному будинку поблизу м. Львова, в зв’язку з частими перебоями в електропостачанні, а також для забезпечення безперебійної роботи електроприладів, було також встановлено сонячні фото панелі, які в денний період заряджали кислотні акумулятори, а у вечірній та нічний час, при потребі, забезпечували електропостачання будинку.

Використання цієї системи в такому вигляді було неефективним. Важливим негативним фактором є висока вартість акумуляторів і їх короткий термін експлуатації.

Це зводить нанівець ефективність такої системи, за винятком об’єктів експлуатації, де взагалі немає зовнішньої мережі електропостачання.

Тому було спроектовано і встановлено  сонячну фотоелектростанцію з безпосереднім під’єднанням до мережі будинку через он грід інвертор.

Саме таку систему використовують усі зарубіжні приватні сонячні електростанції.

Даний варіант сонячної електростанції дає можливість, без використання дорогих і неекономічних акумуляторів, енергію, вироблену сонячними фото панелями, через он грід інвертор, який перетворює її в синхронізовану напругу мережі (220В) і «витісняє» зовнішню електроенергію мережі. Таким чином, будинок споживає  першочергово  сонячну електроенергію, а решта необхідного – від зовнішньої мережі. Насправді така система чудово працює, лічильник електроенергії сповільнює облік і навіть повністю зупиняється.

Фактори сповільнення широкого використання даної системи:

  • Ціна сонячної панелі. Ціна обраховується у Вт-долар США. В Польщі приблизно 0.6 - 0.8USD за Вт, в Україні 1.8 - 2.2USD за Вт
  • Відсутні правила і методика обліку виробленої сонячної електроенергії. При перевищенні виробленої енергії над споживанням будинку стандартний електронний лічильник продовжує обраховувати енергію як спожиту, а старі лічильники з обертовим диском відраховує електроенергію сонця в зворотньому напрямку
  • Обмежені умови стимулювання для приватних громадян Відсутність державного регулювання процедури продажі в мережі по зеленому тарифу електроенергії, яка може бути вироблена на сонячних станцій у приватних будинках громадян. Натомість ми маємо лобіювання державою великих промислових сонячних станцій

В розвинених державах з введеними програмами енергозбереження окупність сонячних фотоелектростанцій становить 5-6 років. В Україні — 12-15 років при середньому споживанні 300-400кВт в місяць.

Роман Баб’ячок,
експерт центру енергозбереження ЛвЦНІІ

Ваше замовлення

Кошик порожній.