Використання сонячної енергії для теплопостачання може забезпечити чималу частку потреби в теплі навіть в умовах північного клімату. Здебільшого методи використання енергії сонця економічно ефективні однак частка використання сонячної енергії все ще доволі мала. Нині у світі загальна площа сонячних колекторів становить близько ЗО млн м2, що в сто разів менше прийнятого потенціалу, що дорівнює одному квадратному метру на одну людину. Розроблена Міжнародним енергетичним агентством (МЕА) Програма розвитку сонячного теплопостачання та кондиціонування спрямована на розширення ринку сонячної енергії та збільшення частки її використання.
МЕА створено в 1974 році як незалежну організацію при Організації економічного співробітництва й розвитку (ОЕСР). Воно виконує спільні енергетичні програми, що включають дослідження у сфері нових і поліпшених енергетичних технологій. Програма розвитку сонячного теплопостачання й кондиціонування була одним з перших прикладів дослідницької роботи. Починаючи з 1976 року, учасники розвивають технології використання енергії сонця для теплопостачання, охолодження, природного освітлення й постачання електроенергії. Членами угоди є Австралія, Австрія, Бельгія, Канада, Данія, Фінляндія, Франція, Німеччина, Італія, Японія, Мексика, Голландія, Нова Зеландія, Норвегія, Португалія, Іспанія, Швеція, Швейцарія, Велика Британія, США, а також Европейська Комісія. Місія програми полягає в «сприянні екологічно стійкому майбутньому за допомогою використання сонячних технологій».
Виконання програми забезпечується спільними зусиллями експертів із країн-членів угоди. Перевагами такого унікального підходу є прискорення розвитку технологій, сприяння стандартизації, сприяння національним дослідницьким програмам, визначення національної спеціалізації, економія часу та коштів. Програму поділено на розділи, в рамках яких країни виконують свої завдання. Розподіл завдань виявився ефективним, позитивні результати отримано в країнах з різними фінансовими механізмами. Керівництво програмою здійснює виконавчий комітет, що складається з представників кожної з країн.
Сонячне теплопостачання та кондиціонування передбачають великий набір методів, що роблять істотний внесок у сучасні потреби в енергії, зокрема в будівництві. У перспективі потенціал використання сонячної енергії може бути навіть вищим, якщо буде подолано певні технічні проблеми акумулювання тепла. Реальна частка сонячного теплопостачання сьогодні вища, ніж свідчить статистика, тому що її увага зосереджена переважно на електроенергії. Якщо загальну потребу в теплі врахувати в загальному енергетичному балансі, сонячна енергія виявиться одним з головних видів поновлюваної енергії.
Оскільки політичний інтерес до поновлюваних джерел енергії та зменшення викидів парникових газів зростає, МЕА переключає свою увагу з дослідницьких робіт на прискорення розвитку ринку. В галузі технологій сонячного теплопостачання МЕА ініціювала кілька заходів у рамках Програми розвитку сонячного теплопостачання й кондиціонування, що мають сприяти розвитку ринку. Для використання всіх можливостей, що відкриваються перед сонячною теплоенергетикою, було проведено аналіз основних ринків і їхнього потенціалу.
Кількість встановлених сонячних колекторів для гарячого водопостачання, м2 (джерело — Astig, 2001)
| Загальна площа, встановлених у 1975-1999 рр. колекторів, м2 |
|||
| Країна | Пласкі колектори |
Вакуумні труби |
Загалом |
| Австрія | 1 590 500 | 26 500 | 1 617 000 |
| Бельгія | 19 300 | 1700 | 21 000 |
| Данія | 295 400 | 600 | 296 000 |
| Фінляндія | 1 590 500 | 26 500 | 1 617 000 |
| Франція | 296 000 | 6 000 | 302 000 |
| Німеччина | 2 436 000 | 274 000 | 2 710 000 |
| Греція | 2 804 000 | 2 000 | 2 806 000 |
| Італія | 251 000 | 15 000 | 266 000 |
| Нідерланди | 171 000 | 5 000 | 176 000 |
| Норвегія | 7 500 | 0 | 7 500 |
| Португалія | 222 300 | 1 700 | 224 000 |
| Іспанія | 341 500 | 4 500 | 346 000 |
| Швеція | 164 700 | 1 300 | 166 000 |
| Швейцарія | 244 000 | 22 900 | 266 900 |
| ЗАГАЛОМ (Європа) |
8 488 200 | ||
| Відсоткове відношення (Європа) |
92% | 8% | |
| Китай | 5 000 000 | 9 900 000 | 15 000 000 |
Сонячне гаряче водопостачання
Це найбільш розвитий спосіб використання сонячної енергії. Він використовується переважно для постачання гарячою водою індивідуальних господарств. Осердям системи є сонячний колектор, що перетворює сонячну радіацію на тепло, яке зберігається в котлі для подальшого використання. Для централізованих систем і промислового використання метод аналогічний, а розходження полягають у розмірах устаткування.
Вважається, що потенціал використання гарячої води в житловому секторі становить близько 1 м2 колекторів на людину. З огляду на те, що половина населення планети використовує гарячу воду для побутових потреб, загальний світовий потенціал становить 3 млрд м2. Такі країни, як Греція та Ізраїль, уже досягли цього рівня. У південних країнах використання сонячної енергії може забезпечити 100% потреби, а в умовах помірного клімату, наприклад, у північній Європі, частка використання сонячної енергії може становити близько 50%. За оцінками ПРООН, використання гарячої води у світі становить 10 тис. ПДж. Сонячне гаряче водопостачання набуває великого значення у містах, що швидко розростаються, як, приміром, Мехіко або Сан Пауло в Бразилії. У цих і багатьох інших містах чимала частина споживаної енергії використовується для гарячого водопостачання. У Бразилії, наприклад, для нагрівання води зазвичай використовується електрика, й пікове навантаження припадає на вечірні години, коли люди приймають гарячий душ.
У світі вже встановлено мільйони м2 сонячних колекторів. Лише за 1998 рік у країнах, на які поширювалася Програма МЕА, було змонтовано близько 1 млн м2. Загалом у Європі встановлено понад 10 млн м2. Таким чином, річний обсяг ринку встановлення колекторів дорівнює 1 млн м2, а темпи його зростання становлять 30%. Ринок у Китаї перевищує ринок у Європі. Тут уже встановлено 10 млн м2 колекторів, і щороку продається 3 млн м2 колекторів. Ціна на системи така, що період окупності значно менший за технічний термін служби, що для гарних систем дорівнює 20 років. Для стабілізації чи прискорення нинішнього темпу зростання ринку (30% на рік) необхідним є стимулювання з боку уряду. Таке стимулювання передбачено Програмою МЕА.
Ринок визначається головним чином приватними домовласниками. Рішення придбати сонячний колектор вони приймають не лише зважаючи на період самоокупності, а й з урахуванням інших факторів, таких, як комфорт, екологічність тощо. Сонячне нагрівання води має розглядатися як споживчий товар. Ціна має велике значення для споживача, однак не можна покладатися на те, що велика кількість споживачів враховує лише період самоокупності. Значна частина схоче заплатити додатково за чисту енергію. Низка таких факторів може позитивно вплинути на ринок:
- позитивна політика уряду;
- активність промисловості для розширення ринку;
- високоякісний продукт;
- наявність монтажних організацій.
У країнах, що розвиваються, сонячні системи гарячого водопостачання можуть бути першими прикладами систем гарячого водопостачання з використанням поновлюваних джерел енергії. При цьому може бути пропущено стадію використання викопного палива. Ця можливість очевидна в Китаї. В країнах з переважним використанням для нагрівання води електрики сонячне нагрівання може знизити рівень пікових навантажень. Ці переваги можна використати для зменшення ціни на сонячні нагрівані. У великих містах до цього можна додати позитивний вплив на чистоту повітря.
Сонячне теплопостачання
Сонячне теплопостачання можна поділити на два види — без акумулювання, коли частка сонячної енергії в загальній кількості споживаного тепла обмежена (максимум 20% в умовах північного клімату), та із сезонною акумуляцією, за якої частка сонячної енергії може досягати 80-100%. У першому випадку теплопостачання зазвичай комбінується із системою гарячого водопостачання. Результатом є так звані сонячні комбіновані системи. Об’єднання двох функцій поліпшує якість наданих послуг (продукту) й зменшує їхню собівартість. У таких країнах, як Німеччина й Австрія, комбіновані системи охоплюють велику частину ринку сонячних нагрівачів води. У випадку довгострокового акумулювання тепла технічні проблеми та висока вартість усе ще залишаються проблемою, незважаючи на те, що вже реалізовано кілька великих систем. Продовження досліджень у цьому напрямку може привести до істотного поліпшення ситуації.
Сонячне охолодження
Технологія охолодження та кондиціону-вання за допомогою енергії сонця довела свою ефективність і надійність у використанні, однак її застосування досі дуже обмежене. У рамках Програми МЕА було показано, що поступ у галузі охолодження й сонячних колекторів приводить до зниження періоду самоокупності — зазвичай він дорівнює або менший за період дії проекту. Це означає, що системи охолодження за своїми економічними параметрами аналогічні системам гарячого водопостачання. Перевагою цих систем є те, що вони зберігають електроенергію в зоні пікового навантаження. Ринок позитивно реагує на сонячні системи охолодження ще й тому, що логічно використовувати сонячне випромінювання, коли воно досягає максимуму.
Сонячні будинки
Під сонячними будинками зазвичай розуміють комбінацію сонячного теплопостачання, фотоелектрики, пасивного нагрівання й природного освітлення. Цей підхід можна використати в усіх типах будинків і в будь-яких кліматичних умовах. При цьому акценти для житлових і комерційних будинків різняться. В умовах північного клімату домінує потреба в опаленні, а в теплому кліматі важливішим є охолодження.
Сонячна енергія нагріває наші будинки природним шляхом. У північних країнах сонце забезпечує 14% загальної потреби будинку в теплі без вживання спеціальних заходів. Традиційно це називається пасивним використанням сонячної енергії.
У добре пристосованих будинках частка сонячної енергії становить близько 40%. Цей внесок не враховується статистикою, однак він більший, ніж частка будь-якого іншого поновлюваного джерела енергії. Добре сконструйований сонячний будинок може бути практично незалежним від зовнішніх джерел тепла. При використанні фотоелектричних систем будинок може бути навіть постачальником енергії в мережу. Для вже зведених будинків внесок сонячної енергії буде меншим, але потенціал у цьому випадку визначається загальною кількістю будинків. У Північній Європі чимало будинків 50-60-х років потребують ремонту. Це дає чудову нагоду використати сонячні технології.
Для комерційних будинків кондиціону-вання й електричне освітлення часто дає більше енергоспоживання, ніж опалення. Охолодження будинків часто забезпечується за допомогою пасивних засобів — від засобів захисту від прямого сонячного випромінювання до засклення з перемінною прозорістю. Потенціал зменшення використання енергії для штучного освітлення за допомогою контролю природного становить 50%. Якщо проект будинку враховує природне освітлення, можна досягти й більшого зменшення.
Економічність сонячних будинків важко підрахувати. Однією з причин є те, що якщо врахувати всі витрати, то економічно сонячний будинок виглядає непривабливо. З другого боку, якщо врахувати цей підхід на початковій стадії проектування, додаткові витрати мінімізуються. Цікаво відзначити, що домовласники часто готові заплатити більше, якщо будинок не лише забезпечує зменшення енергоспоживання, а й має додатковий комфорт і є архітектурно привабливим. Збільшення ціни на сонячний будинок на 5-10% вважається прийнятним для багатьох покупців.
Сонячне сушіння врожаю
Нещодавній огляд ринку, який було здійснено у рамках Програми МЕА, засвідчив, що загальний світовий потенціал становить 600-900 ПДж (це третина енергії, яку використовують Нідерланди). Цей потенціал обмежено тими пропозиціями, в яких сьогодні використовується традиційне паливо або деревина, й не враховує сушіння просто неба. Потенціал сонячного сушіння зосереджено переважно в аграрних країнах із середнім розміром устаткування. Метод особливо корисний для віддалених об’єктів.
Сушіння за допомогою сонця не є новою концепцією. Насправді, це один із найдавніших прямих методів використання сонячної енергії. Значну частину врожаю для просушування розкладають просто неба. Однак така практика має обмеження через потужність, зниження якості та вплив комах. Тому нині широко використовуються механічні методи, що, у свою чергу, мають обмеження, не останніми з яких є зростаючі ціни на викопне паливо й зменшення кількості доступної деревини. Тому розвивається використання сонячної енергії для попереднього нагрівання в механічних сушильних системах. Також досліджуються можливості використання енергії вітру й води. Ключовими вимогами при проектуванні систем є простота, малі витрати на технічне обслуговування й експлуатацію.
Основним ринком для систем сонячного сушіння є аграрні країни, які розвиваються й де ціни на паливо та його доступність є критичними і є значні сонячні ресурси. Основними культурами, до яких можна застосовувати цей метод сушіння, є кава, чай, прянощі й рис.
Економічні параметри значною мірою залежать від роду культури й району. Такі фактори, як розташування, наявні системи, специфічні потреби культури, наявність сонячної енергії в період збирання врожаю, слід досліджувати в кожному окре- , мому випадку. Рішення про використання сонячних систем теж залежить від ринкових цін на відповідну культуру.
Сонячне знесолення
Щороку близько 30 тис. км2 землі стають непридатними для сільськогосподарського використання через зростання вмісту солі. Кожен квадратний метр сонячної установки для знесолення води може забезпечити кількість води, достатню для зрошення 1 м2 землі. Таке співвідношення робить метод достатньо дорогим, однак потенціал і потреба в ньому надзвичайно великі.
Сонячний ринок
Аналіз європейського ринку засвідчив, що кількість встановлених протягом року сонячних колекторів значно відрізняється в різних країнах. Австрія, Греція, Німеччина й Швейцарія лідирують на ринку, тоді як країни зі схожим кліматом не виявляють аналогічної активності. Якби такі країни, як Італія, Іспанія, Франція, Велика Британія, демонстрували зростання, подібне до країн-лідерів, європейської мети щодо використання поновлюваних джерел енергії досягти було б набагато легше. Ринок можна активізувати, якщо в цих країнах буде вжито успішних заходів щодо його стимулювання. Однак за стимулювання ринку відповідають не лише уряди. Промисловість теж може відігравати в цьому активну роль. У цій сфері переважають невеликі компанії, що обслуговують невелику локальну частину ринку. Вони зіграли позитивну роль у ранніх розробках. Однак тепер ринок зростає, й компанії мають адаптуватися до нових способів просування товару для великих груп споживачів. Монтажні компанії теж мають чимале значення в цьому процесі, тому що якість кінцевого продукту залежить великою мірою від якості установки. На жаль, у більшості країн ці організації ще не зацікавлені як у продажі, так і у встановленні систем сонячного гарячого водопостачання.
Для сонячних будинків теж можна використати стратегію прискорення. Першочерговою проблемою є переконати будівельників, що сонячний будинок сам собою є продуктом. Якщо будівельники зрозуміють можливість продажу сонячних будинків, а уряди знайдуть шляхи стимулювання їхнього будівництва, цей ринок може кардинально вплинути на енергоспоживання у будинках. Кількість нових будинків досить обмежена. Однак у більшості країн тривалість життя будинків є великою (50-100 років), тому дуже важливо почати якомога раніше.
Сонячні будинки й сонячне теплопостачання є споживчими товарами, при цьому час самоокупності не завжди є критичним для ухвалення рішення про купівлю сонячного будинку чи системи сонячного теплопостачання. Такі товари мають продаватися з урахуванням їхніх додаткових переваг, таких, як комфорт, екологічність, використання сучасних технологій тощо.
Висновок
Грунтуючись на огляді методів використання сонячного тепла, можна дійти таких висновків.
- Потенціал використання систем гарячого водопостачання — 1 м2 на людину — у сто разів більше за сучасний рівень використання;
- Сонячні будинки можуть задовольни ти велику частину потреби в теплі;
- Позитивна політика уряду є дуже важливою для розвитку ринку;
- Промисловість має розвиватися й адаптуватися до умов зростаючого ринку з його зростаючим професіоналізмом;
- Можливості використання сонячної енергії є в усіх кліматичних регіонах;
- У довгостроковій перспективі потрібні додаткові наукові дослідження, особливо в питаннях акумулювання тепла.
Изысканные проститутки Саратова к услугам для состоятельных господ.