Солнечные коллекторы в Украине

М.Д. Рабинович, А.Р. Ферт

Проблемный институт нетрадиционных энерготехнологий Академии строительства Украины (г. Киев)

Одобренная Верховным Советом Украины “Национальная энергетическая программа Украины до 2010 года” предусматривает достижение доли нетрадиционных и возобновляемых источников энергии (НВИЭ) в общих объемах производства тепловой и электрической энергии до 8%, что должно обеспечить экономию в объеме 7,1 млн. т.у.т. в год.

Среди всех видов НВИЭ использование солнечной энергии для теплоснабжения имеет на Украине наиболее продолжительный и обширный опыт, чему способствовали благоприятные климатические условия (интенсивность солнечной радиации 1050 - 1450 кВт.ч/м ² .год) и высокий научно-технический уровень развития этого направления. В годы существования СССР украинские организации играли ведущие роли в работах по гелиотехнике и на Украине реализовано более 50 экспериментальных проектов в разных областях народного хозяйства. Среди них системы горячего водоснабжения жилых и общественных зданий (в первую очередь лечебно-оздоровительных учреждений), солнечные приставки к топливным и электрическим котельным, обслуживающие промышленные, сельскохозяйственные и коммунальные предприятия, малые автономные установки для индивидуальных жилых домов и предприятий бытового обслуживания. Крупнейший среди них лабораторно-производственный корпус Минэнерго СССР в районе г. Алушта с комплексным использованием солнечной энергии для горючего водоснабжения, отопления, охлаждения и кондиционирования воздуха.

Накопленный опыт эксплуатации показал эффективность принятых решений для всех 3 климатических зон, на которые разбита территория страны по интенсивности солнечной радиации.

Полученная выработка теплоты достигала 500-600 кВт.ч/м ² .год, обеспечивая экономию до 150 кг.у.т./год/м ² при сроке окупаемости от 5 до 10 лет при существовавших в то время ценах на носители.

Подготовлены нормативно-методические материалы под названием “Установки солнечного горячего водоснабжения. Нормы проектирования. “Рекомендации по проектированию установок солнечного горячего водоснабжения для жилых и общественных зданий”, “Рекомендации по проектированию зданий с пассивными системами солнечного отопления”. В настоящее время ведется работа по расширению и совершенствованию нормативной базы. Она включает разработку “Рекомендаций по проектированию, монтажу и эксплуатации установок солнечного теплоснабжения”, “Пособие по проектированию установок солнечного теплохладоснабжения к СНиП “Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха”, и совместно со специалистами России подготавливается Межгосударственный стандарт “Коллекторы солнечные. Методы испытаний”. Это позволит, в основном, завершить создание современной нормативно-методической базы, необходимой для полномасштабного процесса внедрения систем солнечного теплоснабжения.

Для этого существует и необходимый производственный опыт и потенциал. Сегодня 6 предприятий в разных регионах страны освоили выпуск солнечных коллекторов 5 различных конструкций (табл. 1) и еще 2 типа готовятся к постановке на производство.

Все конструкции сопоставимы по теплотехническим характеристикам, их стоимость лежит в диапазоне 60-150 долл.США/м ² , но суммарный годовой объем выпуска не превышает нескольких сотен квадратных метров. Это вызвано отсутствием оборотных средств предприятий или специальных фондов и льгот, предусмотренных Законом Украины “О энергосбережении”. Для развития масштабов использования НВИЭ подготовлен проект Закона Украины “Об альтернативных источниках энергии”, в котором предусмотрен целый ряд мер, стимулирующих вовлечение НВИЭ в хозяйственную практику.

Проводятся работы по совершенствованию технико-экономических показателей установок солнечного горячего водоснабжения, включающие разработку и внедрение каскадных схем соединения солнечных коллекторов. В условиях Украины такое решение позволяет довести срок окупаемости солнечных приставок до 4-5 лет. Выполнен ряд экспериментальных проектов комплексного использования НВИЭ для энергоснабжения жилого поселка и автономного мотельного комплекса.

Государственным комитетом Украины по делам градостроительства и архитектуры утверждена разработанная Проблемным институтом нетрадиционных энерготехнологий “Комплексная программа по использованию нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в архитектуре и градостроительстве”.

Программа для массовой реализации рекомендует три типа установок солнечного теплоснабжения:

• солнечные приставки к котельным;
• пообъектные гелиосистемы сезонного действия;
• модульные установки солнечного водонагрева.

Оснащение котельных солнечными приставками предусмотрено осуществлять одновременно с ее реконструкцией. При нормативном сроке амортизации котельного оборудования 20 лет ежегодный объем реконструируемых котельных должен составлять 5% от их общего числа. Проводить работу предлагается поэтапно в следующем порядке: в 1996-2000 гг. - в полном объеме (5%) в 1 районе; 2001-2005 гг. - 1 и2 районы, 2006-2010 гг. и далее - по всей территории страны, при этом во 2 и 3 зонах в ближайшие годы должны быть сооружены несколько демонстрационных установок.

Пообъектные сезонные гелиосистемы должны сооружаться прежде всего в районах децентрализованного теплоснабжения, преимущественно в сельской местности. Одним из объектов с такими гелиосистемами могут быть детские дошкольные учреждения. Фонд детских дошкольных учреждений в сельской местности составляет более 800 тыс. мест и к 2010 году достигнет 940-980 тыс. мест. При устройстве пообъектных гелиосистем в 50% строящихся и 5% действующих детских дошкольных учреждений общая их площадь (из расчета 0,5 м ² коллектора на 1 место) к 2010 году достигнет 35 тыс. м ² .

В учреждениях отдыха пообъектные гелиосистемы следует монтировать во всех существующих и строящихся турбазах, домах отдыха, пансионатах, а также не менее, чем в 50% санаториях. Следует отметить, что в значительной части учреждений отдыха основная нагрузка приходится на летний период (турбазы, пансионаты и т.п.) при этом большая их часть расположена в южных областях страны.

Использование солнечных установок для подогрева воды жилых зданий должно ориентироваться, в первую очередь, на коттеджную застройку. Причем в данном случае климатическая зона места строительства играет меньшую роль, а на первый план выступают решения схемы теплоснабжения. Для зданий с котлами на твердом и жидком топливе устройство систем солнечного горячего водоснабжения, обеспечивающих покрытие нагрузки в межотопительный период, является оправданным с экономической точки зрения и с учетом создаваемых условий комфорта. При развитой системе поддержки, с учетом имеющегося зарубежного опыта по темпам внедрения таких систем, можно предположить, что 5% нового строительства будет оснащаться такими модульными установками. Прогнозные данные по объему использования в индивидуальных жилых домах автономных модульных установок водоподогрева в связи с прогнозом объема их строительства (из расчета площади установок 5 м ² солнечного коллектора на дом площадью 140 м ² ), как и данные по другим типам установок, представлены в таблице 2.

Необходимым элементом реализации этих планов является совершенствование технологического уровня выпускаемого оборудования с доведением его характеристик до мирового уровня и инвестиционная поддержка, что невозможно без интеграции и международного сотрудничества. С этой целью Украина выступила инициатором проведения таких работ в рамках Черноморского экономического сотрудничества, что нашло отражение в принятой в 1996 году Всемирной Солнечной Программе.