ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СОЛНЕЧНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ В СИСТЕМАХ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ ОБЪЕКТОВ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

Попытки эффективно использовать солнечную энергию для теплоснабжения с помощью систем солнечных коллекторов известны с древних времен. Однако только в настоящее время развитые и развивающиеся страны, импортирующие топливно-энергетические ресурсы, начинают активно внедрять использование возобновляемых источников энергии, тем самым улучшают не только экологическую ситуацию государства в целом, но и способствуют эффективному развитию агропромышленного комплекса.

Большое количество стран стремиться развивать использование возобновляемых источников энергии, и многие из них занимаются этой проблемой на государственном уровне по следующим причинам: уменьшение зависимости от импорта органического топлива (в основном нефти и газа); загрязнение окружающей среды; возможность интеграции энергоустановок на основе возобновляемых видов энергии в существующую энергетическую сеть; возможность применения и развития наукоемких технологий; неисчерпаемость возобновляемых источников энергии; доступность возобновляемых ресурсов.

Научно-технический прогресс, в совокупности с ростом тарифов на отопление и горячее водоснабжение, вызывают необходимость использования солнечной радиации, которая, по мнению Н.В. Харченко, является «неисчерпаемым возобновляемым источником экологически чистой энергии» [1].

Одним из устройств, преобразующих потоки солнечной радиации в источник тепла, являются солнечные коллекторы. Это устройство в науке имеет термин «гелиоустановка» и относится к гелиотехнике. Приход суммарной солнечной энергии на поверхность Земли в 7000 раз превышает годовое потребление энергии всех жителей планеты.

Современный солнечный коллектор - это своеобразная высокотехнологичная установка, состоящая из сложного поглотителя (абсорбера) солнечной энергии со встроенным в него трубопроводом для теплоносителя. Абсорбер размещен в герметичном корпусе, открытом солнцу только с одной стороны. Тыльная сторона закрыта и утеплена слоем минеральной ваты или другим утеплителем.

В отличие от солнечных батарей, производящих непосредственно электричество, солнечный коллектор производит нагрев материала-теплоносителя. Такие устройства применяют для систем отопления и горячего водоснабжения в помещениях, а также известны солнечные коллекторы, в качестве рабочего тела в которых используется воздух, а в качестве источника тепла - солнечное излучение.

Имеется достаточный опыт использования данного вида установки для сушки кормов и сена. Однако существующая технология улавливания солнечной энергии еще недостаточно эффективна, а конструкции коллекторов довольно громоздкие и дорогостоящие.

На сегодняшний день наиболее распространены два типа коллекторов - плоский и трубчатый (вакуумный).

Плоский коллектор, изображенный на рисунке 1, самый распространенный вид солнечных коллекторов, используемых в бытовых водонагревательных и отопительных системах. Этот коллектор представляет собой теплоизолированную остекленную панель, в которую помещена пластина поглотителя. Пластина поглотителя изготовлена из металла, хорошо проводящего тепло. Чаще всего используют медь, т.к. она лучше проводит тепло и меньше подвержена коррозии, чем алюминий. Пластина поглотителя обработана специальным высокоселективным покрытием, которое лучше удерживает поглощенный солнечный свет. Это покрытие состоит из очень прочного тонкого слоя аморфного полупроводника, нанесенного на металлическое основание, и отличается высокой поглощающей способностью в видимой области спектра и низким коэффициентом излучения в длинноволновой инфракрасной области. Благодаря остеклению (в плоских коллекторах обычно используется матовое, пропускающее только свет, стекло с низким содержанием железа) снижаются потери тепла. Дно и боковые стенки коллектора покрывают теплоизолирующим материалом, что еще больше сокращает тепловые потери.

Рисунок 1. Плоский коллектор

Вакуумные солнечные коллекторы, представленные на рисунке 2, делятся на два типа: прямоточный вакуумированный трубчатый солнечный коллектор и вакуумированный трубчатый солнечный коллектор с тепловой трубкой. Отличаются они лишь тем, что в первом, теплоноситель протекает в самих вакуумных трубках, а во втором, в закрытых тепловых трубках с небольшим содержанием легкокипящей жидкости, которая при закипании испаряется и передаёт своё тепло теплоносителю.

Рисунок 2. Вакуумный солнечный коллектор

Таким образом, увеличение стоимости энергоносителей рано или поздно приведут российских сельскохозяйственных производителей обратиться к мировому опыту по использованию нетрадиционных источников энергии, внедрению на рынок солнечных коллекторов, поскольку гелиосистемы весьма эффективны, несмотря на высокую стоимость капиталовложений. Более того, Федеральный закон от 27 июля 2010 г. №190-ФЗ "О теплоснабжении" закрепляет положение о формировании основных направлений и мероприятий по развитию системы теплоснабжения, которые обеспечат надежное удовлетворение спроса на тепловую энергию, позволят сократить энергозатраты.

Список литературы:

1. Индивидуальные солнечные установки / Н. В. Харченко. - М. : Энергоатомиздат, 1991. - 208 с.
2. Драгайцев В.И. Основные направления энергоснабжения в сельском хозяйстве // Экономика сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий, 1994. № 12, С.4-8.