В России до настоящего времени по ряду причин гелиоустановки не получили широкого применения. Эксплуатируются не более 15 тыс. м2 гелиоустановок, что на порядок меньше, чем было в Советском Союзе в 1990 г. (150 тыс. м2). Развитие гелиоэнергетики в России характеризуется отсутствием государственного управления и стимулирования. В 1995 г. Министерством топлива и энергетики утверждена концепция развития малой и нетрадиционной энергетики [2], в том числе и гелиоэнергетики. Данная концепция оказалась невостребованной на федеральном и региональном уровнях. Известен проект российской программы развития возобновляемой энергетики. Перспективы государственной поддержки гелиоэнергетики связаны с проектом федеральной программы по энергосбережению и уже реализуемой в России программой Евросоюза (ТАСИС) по использованию ВИЭ. Малое количество сооружаемых в России гелиоустановок объясняется также экономическими причинами. Низкая стоимость органического топлива (в 2,5 раза ниже, чем в странах Евросоюза) с одной стороны и высокая стоимость материалов (сопоставимая с европейской) приводит к высоким срокам окупаемости гелиоустановок (более 7 лет) [3]. Однако, принятые правительством России темпы повышения стоимости природного газа и электрической энергии (за три года почти вдвое) неминуемо приведут к повышению конкурентоспособности гелиоустановок. Поэтому столь важно при проектировании олимпийских объектов в Сочи предусматривать применение перспективных технологий, в т.ч. солнечного теплоснабжения. Гелиоустановки в России строятся в основном в двух регионах: в Краснодарском крае и в Республике Бурятия. В Краснодарском крае построено 102 гелиоустановки общей площадью 5000 м2 (рис. 1). На рис. 2 приведена гелиоустановка площадью 260 м2 построенная в 1989 г. в Краснодаре и эксплуатируемая до настоящего времени. В Бурятии сооружено 70 установок площадью 3000 м2. При этом в Краснодарском крае принят закон об использовании ВИЭ, программа развития гелиоэнергетики, определены источники финансирования, организована подготовка специалистов, создана структура по внедрению гелиоустановок, разработана база данных по солнечной радиации. В основе проектирования гелиоустановок — достоверные знания солнечной радиации. На основании обработки 15летних наблюдений метеостанций региона, сопоставления со справочными данными и спутниковыми наблюдениями для всех городов края, в т.ч. Сочи, получены достоверные значения интенсивности прямой, рассеянной и суммарной солнечной радиации на горизонтальную поверхность. На рис. 3 приведены годовые значения суммарной солнечной радиации Краснодарского края. При проектировании олимпийских объектов в Сочи актуально использование возобновляемых источников энергии, и, в первую очередь, солнечной энергии. Годовое значение суммарной радиации в Сочи составляет 1400 кВт⋅ч на 1 м2 горизонтальной поверхности. При этом минимальное значение солнечной радиации в декабре — 36 кВт⋅ч на 1 м2 [4].Анализ мирового опыта строительства олимпийских объектов показал, что близкие климатические условия характерны для Пекина (Китай) — широта 40° (Сочи 45°). Здесь в 2008 г. завершено строительство олимпийской деревни с использованием гелиоустановок горячего водоснабжения (рис. 4). Жилой массив из 42 зданий общей площадью 500 тыс. м2 рассчитан на проживание 18 тыс. спортсменов. На плоских кровлях 18 зданий смонтированы гелиоустановки общей площадью 7,5 тыс. м2 с вакуумными солнечными коллекторами. КПД таких коллекторов на 15 % выше чем плоских коллекторов. Особенности конструкции вакуумных коллекторов позволяет размещать их при различной азимутальной ориентации и под разными углами к горизонту. Температура теплоносителя на выходе таких коллекторов до 150 °С. На Пекинских олимпийских объектах вакуумные коллекторы смонтированы горизонтально, под которыми размещены рестораны, площадки отдыха. Олимпийский комплекс имеет три ЦТП, в которых интегрировано оборудование гелиоустановок отдельных зданий. Автоматизированная система управления теплоснабжения позволяет оптимальным образом использовать гелиоустановки. На рис. 5 приведена принципиальная схема гелиоустановки одного из зданий. Для десяти этажных зданий системы горячего водоснабжения выполнены двухзонным (с первого по пятый и с пятого по десятый этажи). Соответственно схемы гелиоустановок также выполнены двухзонными. Вакуумные коллекторы «1» отдельных гелиоустановок площадью от 485 до 615 м2 имеют замкнутый контур, который через теплообменник 2 подключен к чиллеру аварийного расхолаживания «3». Нагретый теплоноситель аккумулируется в баках «5» вместительностью от 30 до 45 м3. Включение в схему бака горячей воды «7» объясняется двухзонными системами горячего водоснабжения и необходимость догрева рециркуляционной воды. Расчетная тепловая мощность гелиоустановок пекинской олимпийской деревни — 3 МВт, годовое замещение органического топлива — 325 т, сокращение выбросов СО2 — 65 т/год. Генеральный подрядчик по строительству гелиоустановок в Пекине — «Мерлони Термосанитари Групп» (концерн «Мерлони», Италия). Проектную документацию разработало Бюро Обермейера (Германия). Вакуумные солнечные коллекторы изготовила фирма Elco концерна «Мерлони» (Италия).В настоящее время, российскими специалистами анализируется опыт применения солнечных водонагревательных установок ведущих в развитии гелиотехники зарубежных странах, технические и стоимостные показатели солнечных коллекторов, в первую очередь германских производителей, проектные решения, эксплутационные характеристики.
1. Шетов В.Х., Бутузов В.А. Перспективы солнечного теплоснабжения // Энергосбережение. №7/2006. 2. Концепция развития и использования возможностей малой и нетрадиционной энергетики в энергетическом балансе России. Министерство топлива и энергетики РФ. М.: 1994 3. Бутузов В.А., Шетов В.Х. Гелиоэнергетические установки в России// Альтернативная энергетика и экология. №4/2008. 4. Бутузов В.А. Расчеты интенсивности солнечной радиации для проектирования систем солнечного горячего водоснабжения // Промышленная энергетика. №9/2003.
