Солнечная энергия используется не только для теплоснабжения, но и для выработки электрической энергии в фотоэлектрических преобразователях. Западные эксперты полагают, что это направление имеет лучшие перспективы, поскольку оно работает на стратегическом фланге энергетики, в то время как тепловые солнечные коллекторы решают местные задачи обеспечения горячей водой отдельных потребителей, в основном, в теплое время года. Вместе с тем, стоимость фотоэлектрических преобразователей, несмотря на серьезные инвестиции в эту отрасль, остается высокой. Поэтому тепловые солнечные установки пока развиваются более активно во многих государствах. На рис. 1 представлена [1] первая десятка государств, наиболее успешно использующих солнечную энергию для теплоснабжения. Китайский прорыв в солнечную теплоэнергетику Успех Китая покажется еще более значительным, если принять во внимание, что к концу 2006 г. тепловая мощность солнечных установок теплоснабжения в этой стране увеличилась на 18 МВт, и общая тепловая мощность достигла 70 МВт. Площадь всех обращенных к солнцу водонагревателей в Китае теперь превышает 100 км2. Это примерно столько же, сколько установлено во всех прочих государствах мира, а во всех странах Европы, вместе взятых, не наберется и одной пятой части тех солнечных установок, которые сегодня эксплуатируются в Китае. Можно было бы предположить, что китайские солнечные коллекторы уступают коллекторам европейского производства по качественным показателям. На самом деле, наоборот, коллекторы китайского производства делают с использованием самых совершенных технологий. Различают, в основном, три типа солнечных коллекторов: 1. Плоские коллекторы неостекленные. Это самые несовершенные коллекторы, характеризующиеся низким КПД. Их выполняют обычно из полимерных материалов и применяют для нагревания воды до невысоких температур, достаточных, например, для воды плавательных бассейнов. 2. Плоские коллекторы остекленные. Это более совершенные коллекторы, которые с успехом применяют в системах горячего водоснабжения и комплектуют при этом насосом, теплообменником и емкостью подогретой воды. 3. Коллекторы из вакуумированных трубок и термосифонной циркуляцией промежуточного агента в них. Эти коллекторы характеризуются наивысшим КПД, они применяются не только в системах ГВС, но и в отопительных устройствах. Они не требуют циркуляционных насосов и комплектуются только емкостью подогретой воды. Лидером в производстве самых совершенных коллекторов из вакуумированных трубок до недавнего времени была Германия, где эти коллекторы составляют около 10 % общего числа установленных в этой стране солнечных коллекторов. В США и в Японии доля трубчатых коллекторов не превышает 5 %, а в большинстве стран, обозначенных на рис. 1, используются, в основном, остекленные плоские коллекторы. Дешевые простейшей конструкции неостекленные плоские коллекторы находят применение, как это ни парадоксально, в богатых Соединенных Штатах (около 90 %) и Австралии (70 %). В Китае около 90 % общего количества солнечных коллекторов составляют самые совершенныеколлекторы из вакуумированных трубок. Несмотря на то, что китайский прорыв в сфере гелиотехники лежит в общем русле последних успехов экономики Китая, трудно все же найти объяснение столь резкому не только количественному, но, главным образом, качественному скачку. Такой скачок стал возможен, потому что высокие европейские технологии, неотъемлемым признаком которых всегда была высокая стоимость изделий, в китайском исполнении становятся относительно малозатратными. Изготовленный в Китае солнечный коллектор площадью 4 м2, составленный из вакуумированных трубок и укомплектованный баком-накопителем емкостью 180 л, имеет стоимость всего 192 евро. Даже если этот коллектор будет работать только летом, он сможет выработать за сезон около 2 Гкал тепловой энергии, сэкономив при этом около 280 м3 природного газа, который на мировых рынках стоит около 200 евро за 1000 м3. Таким образом, за один летний сезон экономия составит 56 евро, а срок окупаемости гелиоустановки будет менее 3,5 лет. При этом китайские производители продают свои коллекторы, составленные из вакуумированных тепловых труб, с гарантией на 10–12 лет. Стоимость европейских солнечных коллекторов в пять-шесть раз выше, чем китайских, и срок их окупаемости, как правило, более 20 лет. В большинстве европейских стран действуют правила, материально стимулирующие потребителя к приобретению солнечных систем теплоснабжения. Кроме того, во многих странах установлен порядок, в соответствии с которым применение солнечных водоподогревателей обязательно при строительстве и реконструкции зданий. Эти меры создают благоприятные условия для широкого использования солнечной энергии в Европе, где каждый житель и без того психологически настроен на применение экологически чистой продукции. В отличие от Европы, где солнечные коллекторы устанавливают, потому что это материально поощряется государством, а, кроме того, это красиво, престижно и экологически чисто, в Китае их устанавливают, потому что это выгодно. Возможно, именно в этом суть китайского успеха. У нас же относительно дорогие солнечные коллекторы европейского образца применять невыгодно [3, 4], потому что их применение государством не поощряется, а категории престижности, становятся определяющими даже в кругу самых богатых граждан. Возможности китайского производства недорогих вакуумированных трубчатых коллекторов, по-видимому, безграничны, если принять во внимание тот факт, что объем их экспорта возрос от 400 тыс. м2 в 2005 г. до 2 млн м2 в 2006 г. Китайские солнечные коллекторы покупают во многих странах на всех континентах. Если бы они и у нас продавались по цене 50–60 евро/м2, то солнечная энергетика, давно уже работающая в мире, наконец, начала бы эффективно вливать свои живительные калории в страдающее от энергетического голода отечественное коммунальное хозяйство. Солнечная активность Европы 25 сентября 2007 г. Европейский парламент подавляющим большинством голосов принял резолюцию, призывающую Европейскую комиссию ускорить введение во всех странах — членах ЕС нормативов, обязывающих применение возобновляемых источников энергии в строящихся и реконструируемых зданиях*. При этом главный упор был сделан на использование солнечной энергии для выработки тепла, используемого в системах горячего водоснабжения. Обязательность применения солнечных коллекторов в новостройках впервые была введена в Израиле в 1980 г. после второго нефтяного кризиса. После этого в течении 20 лет никто не следовал этому примеру, пока городские власти Барселоны не обязали застройщиков, начиная с 2000 г., устанавливать солнечные коллекторы на всех жилых и общественных зданиях, строящихся в этом городе**. Примеру Барселоны последовали почти все испанские города, и очень скоро к ним присоединились города и поселки других европейских государств. Теперь, после решения европейского парламента, обязательность применения солнечных коллекторов в строящихся зданиях будет регламентироваться не на муниципальном, а на правительственном уровне в каждом государстве, входящем в Европейское сообщество. При этом в разных странах может быть установлен различный (например, от 30 до 70 %) вклад солнечной энергии в общее теплопотребление системой горячего водоснабжения. Но во всех случаях солнечная энергия должна использоваться непременно. Солнечная энергия и прежде использовалась в Европедостаточно активно. Высокая стоимость газа лишь в некоторой степени способствовала тому, потому что единовременные затраты, связанные с установкой солнечных коллекторов, окупались в сроки, которые выходили далеко за пределы интервалов времени, считающихся привлекательными для инвесторов. Во многих странах были введены материальные льготы для покупателей солнечных установок теплоснабжения, потому что правительства этих стран исходили не из сиюминутной выгоды, а из долгосрочной перспективы, связанной с неизбежным истощением месторождений природного газа. Как оказалось, оценка экономической целесообразности использования солнечных коллекторов только по срокам их окупаемости выглядит достаточно примитивно, если сопоставить ее с доводами тех, кто решился вменить в обязанность европейских застройщиков применять их без каких-либо экономических обоснований. Попробуем вникнуть в эти доводы. 1. Обязательность применения солнечных установок в новом строительстве даст толчок развитию этой отрасли производства. Выпуск солнечных коллекторов возрастет, что приведет к снижению их стоимости, а это станет стимулом для владельцев существующих зданий к добровольному применению этой техники. 2. Применение источников тепла, требующих значительных единовременных инвестиций, стимулирует развитие энергетически эффективных систем, способствующих сокращению потребности в тепловой энергии. При этом любые энергосберегающие мероприятия будут выполняться более активно. 3. Обязывая строителей применять солнечные коллекторы, государство практически не расходует бюджетные средства, привлекая при этом инвестиции застройщиков, в то время как выгода от их применения будет ощутимой для общества в целом. 4. Потребители тепловой энергии, выработанной в солнечных коллекторах, будут расходовать эту энергию очень экономно, потому что владельцы зданий, вынужденные вложить деньги в солнечную теплоэнергетику, постараются переложить свои затраты на потребителей, установив соответствующие тарифы. В результате будет более эффективно использоваться не только солнечное тепло, но и все другие виды энергии, что положительно скажется на топливном балансе государства. 5. Вынужденные инвестиции в солнечные коллекторы являются лишь частью деловой активности, связанной с обязательностью применения солнечных установок. Их проектирование, монтаж, маркетинг, сервисное обслуживание — это новая сфера деятельности, в которой найдут свои рабочие места тысячи людей, живущих там, где применяются солнечные коллекторы. Деньги, ранее уходившие в государства, откуда прихо-дит газ, теперь начинают работать у себя дома. 6. Новые здания, оснащенные солнечными коллекторами, можно рассматривать как часть будущего фонда зданий, который естественным образом войдет в новую энергетическую эру, когда не будет ни газа, ни нефти. Оценивая эту аргументацию, приходится признать, что европейская политика в энергетической сфере глубоко продумана, и потому успешна. «Солнечная активность» — это только одно из направлений энергетической политики, направленной на постепенное замещение ископаемых видов топлива. Но именно это направление особенно ясно высвечивает его целенаправленность, потому что оно реализуется в виде понятных каждому обывателю устройств, блистательный облик которых воспринимается как сигнал из будущего. В отличие от Европы, перспективы применения возобновляемых источников энергии вообще, и солнечных водонагревателей в частности, выглядят в Украине весьма туманными. Ни одно из украинских правительств не уделило этой проблеме ни малейшего внимания, справедливо полагая, что жестко ограниченный бюджет государства не дает оснований для каких-либо помышлений о финансировании техники, пусть перспективной, но дорогой и нескоро окупающейся. Теперь, когда объединенная Европа продемонстрировала свою солнечную активность, не требующую никакой бюджетной поддержки со стороны правительств, стоило бы и нам обратиться к этому опыту. Это было бы уместно еще и потому, что привлечение средств инвесторов для повышения энергетической эффективности зданий — прием для нас не новый. Наши туманные перспективы Еще 15 лет назад Госстроем Украины были введены новые нормы теплозащиты жилых и общественных зданий, после чего термическое сопротивление стен возросло в 2,5 раза, а стоимость квадратного метра стены увеличилась примерно на $ 40. При этом потери тепла через 1 м2 стены за год уменьшились на 0,12 Гкал, что соответствует уменьшению потребления газа примерно на 17 м3/(м2⋅год). На сэкономленном газе при тогдашних ценах можно было бы сберечь на каждом квадратном метре утепленной стены всего лишь 0,7 $/год, а затраты на утепление окупятся только через 60 лет. Эти расчеты, сделанные еще в то время, не остановили разумного административного решения, несмотря на то, что стоимость 1 м2 квартиры увеличивалась примерно на $ 15–20 или (по ценам того времени) на 3–4 %. В течение пяти-шести лет после введения нового норматива теплозащиты некоторые строительные компании пытались уклоняться от его исполнения, испрашивая особые на то разрешения, но теперь никому и в голову не приходит строить дома с неутепленными стенами, потому что газ стал дорогим, и каждому понятно, что он будет еще дороже. В 1999 г. было принято еще одно нормативное требование, которое не вписывается в рамки понятий о сиюминутной выгоде. Речь идет об обязательной установке радиаторных термостатических кранов, которая может окупиться через 25–30 лет, да и то лишь при условии совершенно безупречной их эксплуатации. Посмотрим теперь, что произойдет, если у нас будут приняты рекомендации европейского парламента, и применение солнечных коллекторов в новом строительстве станет обязательным. Солнечных коллекторов в расчете на одну квартиру потребуется не более 4 м2. При удельной стоимости гелиоустановки 250 $/м2 удорожание квартиры не превысит одной тысячи долларов, а процентное удорожание жилища при нынешних на него ценах оценивается величиной около 0,5 %. Если применять вакуумные солнечные коллекторы китайского производства, то стоимость гелиоустановки будет втрое меньше. Солнечные коллекторы позволят не только экономить газ. Они еще и повысят степень надежности горячего водоснабжения, потому что оно будет обеспечиваться от двух независимых источников — от тепловой сети, которую летом обычно ремонтируют или испытывают на прочность, и от солнца. На нужды горячего водоснабжения у нас ежегодно расходуется около 6 млрд м3 природного газа. Из этого количества солнечные установки в перспективе могли бы экономить около 2 млрд м3. Это вполне возможно, если перспектива будет солнечной, как в Европе, а не туманной, как у нас. ❏
* Uwe Trenker, Raffaele Piria. Solar Thermal. Best practice. Renewable Energy World. London. November-December 2007. ** Более подробно о Барселонском опыте рассказывалось в нашей публикации «За бортом нового Ковчега», напечатанной в информационном сборнике «Энергосбережение в зданиях» №23/2004 г.
1. Solar thermal world market. Sun & Wind Energy. №3/2007. 2. China catches up on technology. Sun & Wind Energy. №3/2007. 3. За бортом Нового Ковчега. Изд. КиевЗНИИЭП, 2004. 4. Новый поворот к Солнцу. «Энергосбережение в зданиях». №3(30)/2006.
