В мире накоплен большой опыт использования солнечной энергии, который сводится к двум основным методам — активным и пассивным.

В пассивных системах поглощение и аккумулирование солнечной энергии осуществляется непосредственно элементами строительных конструкций зданий с использованием дополнительных устройств или без них.

Рис. 1.1. Пример энергоэффективного «Архитектура и строительство», 2005).

дома (журнал

Человек давно научился использовать солнечное тепло при строительстве своего жилища. Для этого используются как толстые стены, аккумулирующие энергию, и ориентация окон на солнечную сторону, так специальные технологические приемы и системы, в частности, окрашивание стены, обращенной на юг, в черный цвет, остекление поверхности южной стены с пространством, в котором остается воздух для конвективного обмена, создание водяной
прослойки, состоящей из наполненных водой резервуаров из стекловолокна и др.

Примером может служить система солнечного отопления, созданная в США инженером. X. Р. Лефевром в 1954 г. (Мхитарян Н. М., рис. 1.2).

Южная стена здания нагревалась за счет парникового эффекта, создаваемого двухслойным остеклением. Часть аккумулированной днем теплоты нагревает воздух внутри помещения, а часть теряется в окружающее пространство. Площадь солнечного нагревателя в доме Лефевра составляет 41,8 м2 при полезной площади здания 116 м2. По данным автора проекта, за счет солнечной энергии покрывалось

40.. .50 % общего количества потребности в энергии на отопление.

По такому же принципу в Великобритании (вблизи Ливерпуля, 53° с. ш.) по проекту А. Моргана в 1961 г. была построена школа. Двухэтажное здание школы, рассчитанной на 320 учеников, имело классы общей площадью 1367 м2. Южная стена площадью 500 м2 была остеклена с внешней стороны (рис. 1.3).

Рис. 1.2. Система пассивного Рис. 1.3. Система пассивного

солнеч-ного отопления Лефевра: солнеч-ного отопления Моргана:

1 — двухслойное светопрозрачное 1 — теплоизоляция (полистирол

ограждение; 2 — стена-теплоприёмник; 3 толщиной 125 мм); 2 — стена из — теплоизоляция; 4, 5 — потолок и пол — кирпича толщиной 230 мм; 3 — аккумуляторы теплоты бетонная крыша толщиной 180 мм.

Наружные и внутренние ограждения здания школы имели высокую теплоакку-мулирующую способность. Вспомогательная система отопления отсутствовала. По утверждениям автора, построенная по его проекту школа не требует дополнительного отопления, несмотря на довольно неблагоприятные климатические условия Великобритании. Отопление школы в течение 20 лет осуществлялось за счет солнечной радиации, освещения и внутренних тепловыделений.

Одной из модификаций таких систем является система солнечного обогрева, предложенная архитектором М. Вагнером (рис. 1.4). Здание имеет площадь около 95 м2. Дом снаружи окружен стеклянным покрытием, расположенным на расстоянии 1,5 м от стен, вследствие чего создается парниковый эффект на наружной поверхности ограждений. Характеристики такого дома аналогичны характеристикам здания А. Моргана.

На рис. 1.5 показана пассивная система солнечного отопления, в котором теплоаккумулирующая стена дополнена термосифонным вертикальным коллектором. Эта система, созданная во Франции профессором Ф. Тромбом совместно с архитектором Ж. Мишелем в 1967 г., сегодня иногда называется «стеной Тромба» (Мхитарян Н. М.) . Южный фасад дома бетонный, толщиной 400 мм, закрыт двух — или трехслойным остеклением. Внешняя поверхность бетонной стены шероховатая и окрашена в черный цвет для лучшего поглощения солнечной радиации. Под действием длинноволнового теплового излучения воздух между бетонной стеной и стеклянным покрытием нагревается и поднимается вверх. Одновременно через каналы в нижней части стены из комнаты поступает прохладный воздух, замещая нагретый воздух в коллекторе. Сезонная тепловая энергия, обеспечиваемая этой системой в условиях города Одейо (Франция), составляет примерно 600 кВт. ч на каждый квадратный метр поверхности коллектора.

Рис. 1.4. Система пассивного солнеч — Рис. 1.5. Теплоаккумулирующая стена ного отопления Вагнера. с термосифонным вертикальным

солнеч-ным коллектором («стена Тромба»):

1 — двойное или тройное остекление; 2 — бетонная теплоаккумулирующая стена; 3 — зачер-нённая поверхность с каменной крошкой; 4 — воздух, нагретый солнечным излучением; 5 — прохладный комнатный воздух; 6 — теплообмен излучением

В странах ЕЭС в 2010 г. пассивные гелиосистемы будут давать экономию 50 млн. т нефти в год. В зданиях, в которых предусматривается эффективное использование солнечной энергии, должен быть обеспечен высокий уровень сохранения энергии,
особенно в условиях холодного климата. При этом мощность гелиосистемы и дополнительного источника энергии, а также их размеры и стоимость будут минимальными.

Активные системы основаны на использовании коллекторов, устройств преобразующих солнечную энергию в тепло или электричество.

Рис. 1.6. Солнечные коллектора на крыше жилого дома. Фото ТПК «Афрос».

Плоский солнечный коллектор состоит из поглощающей энергию панели, остекления, и расположенных между панелью и стеклом труб или других элементов для протока воды или иного теплоносителя. Солнечные коллекторы могут использоваться в целом ряде низкотемпературных технологических процессов. Например, в пищевой промышленности — для пастеризации продуктов, для мойки банок, бутылок, для стирки белья в прачечных, сушки сельскохозяйственных продуктов.

Для получения высокой температуры воды и получения пара применяют отражающие и фокусирующие солнечные коллекторы, концентрирующие тепло солнца на специальных технологических элементах и следящие за его перемещением. В таких коллекторах применяются вогнутые приемные элементы, зеркала или линзы. Зеркала могут быть параболическими, параболоидными или сферическими.

Некоторые схемы фокусирующих коллекторов, или, как их иногда называют, концентраторов солнечной энергии, представлены на рис.1.7.

Сконцентрированный солнечный свет попадает на центральный теплоприемник и нагревает жидкость, которая прокачивается насосом. В эту систему может входить бак-аккумулятор для нагретой жидкости.

Проблема широкого применения солнечных тепловых установок заключается в относительно низкой их экономической эффективностью по сравнению с традиционными системами. При нынешних ценах на нефть и газ в Украине стоимость энергии, вырабатываемая солнечными установками более высока, чем

стоимость энергии, получаемая при использовании традиционного топлива. Но для районов, удаленных от централизованного энергоснабжения, использование солнечных коллекторов может быть экономически более выгодно.

а — параболоцилиндрический конце-нтратор с трубчатым

приемником излучения; б — фоклин; в — параболо-идный концентратор; г — линза Френеля; д — поле гелиостатов с

центральным приемником излуче­ния; 1 — отражатель; 2 —

теплоприём-ник.

Перспективный путь использования солнечной энергии —

непосредственное преобразование ее в электрическую в фотоэлектрических преобразователях из полупроводникового материала: селена, кремния, арсенида галлия, диселенида кремния и т. д. Фотоэлектричество производится, когда частицы света (фотоны), поглощенные полупроводником, создают электрический ток. Солнечные батареи могут быть различной мощности — от портативных установок в несколько ватт до многоваттных электростанций.

Для преодоления суточного и сезонного солнечного цикла, состояния атмосферы, погодных условий и других факторов существуют технические методы накопления энергии такие как:
электрохимическое накопление аккумуляторами, механическое накопление с помощью вращающихся маховиков, гидравлическое — путем сохранения нагретой жидкости и др. Также возможно сочетание фотоэлементов с другими источниками энергии наиболее вероятно сочетание с ветровыми установками, системами, работающими на ископаемом топливе.

Фотоэлектрические системы практически не обслуживания, в них не используется вода и поэтому они хорошо приспособлены для отдаленных и районов с большим количеством часов солнечного сияния, они долговечны.

В Германии и некоторых других европейских странах солнечные фотоэлектрические батареи широко используются для освещения, электропитания бытовой техники (радио, телевизор, холодильник), насосов для подъема воды в удаленных сельских районах; энергообеспечения экологически чистых зон массового отдыха и лечения, электропитания отдельно стоящих радио — и телекоммуникационных систем, маяков, буев и др. Установки использования солнечной энергии не только могут быть экологически чистыми, но и иметь положительное влияние на другие сферы жизни. Например, использование солнечных батарей в жарких пустынных районах в качестве "солнечного зонтика" обеспечивает благоприятные условия для выращивания под ним бахчевых и цитрусовых культур, для которых целесообразно использовать не слишком интенсивное солнечное излучение. Другим примером является использование солнечных батарей или солнечных коллекторов как строительных элементов в качестве облицовочных панелей фасадов зданий ("солнечных домов").

Во многих странах происходит постоянный рост производства солнечных коллекторов (Безруких и др.). Установленная мощность этих устройств в мире оценивается в 10 ГВт, причем общая площадь солнечных коллекторов превысила по неполным данным 21 млн. м2, а годовое производство солнечных коллекторов превышает 1,7 млн.

США — 4 млн. м, Израиль

темпы роста за последние 5 лет составляют 30%. Лидируют страны: Япония — 80 МВт, США — 60 МВт, Г ермания — 50 МВт.

Масштабы использования фотоэлектрических солнечных батарей ограничиваются более высокой стоимостью вырабатываемой электроэнергии, по сравнению с энергией, получаемой за счет использования традиционных источников энергии. Удельная стоимость мощности плоских модулей солнечных батарей на мировом рынке составляет 4-5 долл./Вт, а стоимость фотоэлектрических установок 7 — 10 долл./Вт. Стоимость

электроэнергии, вырабатываемой модулями, колеблется в пределах 20 — 30 цент./(кВт • ч), что значительно превышает стоимость электроэнергии от традиционных источников.

Актуально использование солнечной энергии в регионах, удаленные от централизованных энергосистем — отдельные поселки, деревни, рабочие точки. Использование возобновляемых источников энергии, в том числе солнечного излучения позволило бы решать энергетические и социально-экономические проблемы таких регионов и удаленных мест. То есть вопрос об экономической возможности и эффективности необходимо решать с учетом социально-экономических условий, в том числе дефицита энергии, стоимости топлива, географических и климатических условий.

Например, иболее благоприятные районы для использования солнечной энергии в России, по оценкам специалистов, это: Северный Кавказ, Астраханская область, Калмыкия, Тува, Бурятия, Читинская область, некоторые районы Дальнего Востока.

Активная работа по использованию солнечной энергии ведется в Швейцарии. Страна вступила в полосу, когда ее экономический рост может быть существенно замедлен из-за недостатка энергоресурсов. В кругу специалистов и в обществе в целом активно обсуждается проблема возможного «энергетического голода». По имеющимся данным, если не принять решительных мер, то к 2030 году проблема энергоснабжения достигнет размеров, угрожающих энергетической безопасности страны.

Сегодня на долю гидро — и атомных электростанций этой страны приходится 50% и 45% производства электроэнергии соответственно. Доля электростанций, работающих на нетрадиционных возобновляемых источниках энергии, в производстве электроэнергии достигла 5% и превышает средний уровень в странах ЕС по аналогичному показателю.

Однако износ электростанций на ядерном топливе уже довольно велик, а строительство в ближайшее время новой АЭС представляется маловероятным. Практически полностью использован потенциал водных ресурсов Швейцарии и строительство новых крупных ГЭС на данном этапе также не предусматривается. Решению энергетической проблемы за счет тепловых электростанций препятствуют такие факторы как экономическая нецелесообразность, в основе которой лежит практически полное отсутствие запасов собственного углеводородного сырья и, как следствие, углубление энергетической зависимости, повышение уровня эмиссии вредных выбросов в атмосферу и негативное общественное мнение.

Поэтому, одним из приоритетных направлений энергетической политики Швейцарии на современном этапе признано развитие и освоение нетрадиционных возобновляемых источников энергии, в частности — солнечной энергетики.

В рамках реализации государственной программы «Энергия Швейцарии» запланированы меры по расширению использования солнечной энергии, разработка новых экономических механизмов и правовая поддержка продвижения на рынок альтернативной электроэнергии, активизация деятельности научно-исследовательских институтов с целью создания новых технологий и внедрения их в производство систем, что в ближайшем будущем позволит выйти на уровень экономической рентабельности.

Следует отметить, что в Швейцарии практически весь цикл проблем, связанных с развитием и продвижением солнечной энергетики, находится в ведении государства. Г осударством созданы экономические стимулы для развития солнечной энергетики, которые включает в себя предоставление правительственных льгот, субсидий и грантов, а также установление цен, покрывающих издержки производства и гарантирующих определенную прибыль.

Достигнутый уровень уже позволяет обеспечить энергопотребности всех жилых зданий в стране. Фотоэлектрические установки, располагаются на крышах и стенах зданий, на шумозащитных ограждениях автодорог, на транспортных и промышленных сооружениях, то есть не требуют дополнительного выделения дорогостоящей земли. На территории страны действуют более 3000 гелиоустановок на кремниевых фотопреобразователях мощностью от 2 до 300 кВт, которые смонтированы на крышах и фасадах зданий. Каждая такая установка вырабатывает в год в среднем 2000-30000 кВт/ч электроэнергии, что достаточно для обеспечения бытовых нужд среднего швейцарского дома и может покрыть потребности среднего предприятия в энергии на 50-70%. Дневной избыток энергии в летнюю пору направляется в электрическую сеть общего пользования. Зимой же, особенно в ночные часы, энергия может быть бесплатно возвращена владельцу гелиоустановки.

В районах альпийского высокогорья, где нерентабельно прокладывать линии электропередач, строятся автономные

гелиоустановки с аккумуляторами. Так, автономная солнечная установка у поселка Г римзель дает электроэнергию для круглосуточного освещения автодорожного туннеля. Вблизи города Хур солнечные панели, смонтированные на 700-метровом участке шумозащитного ограждения автомагистрали, ежегодно дают 100 кВт электроэнергии. Аналогичные устройства мощностью 320 кВт, установленные по заказу фирмы Biral на крыше ее производственного корпуса в Мюнзингене, почти полностью покрывают

технологические потребности предприятия в тепле и электроэнергии. В 2004 г., при строительстве в Берне стадиона «Стад де Свисс» фирмой BKW-FMB была смонтирована крупнейшая в Швейцарии на сегодняшний день солнечная установка, вырабатывающая 850 кВт электроэнергии. Эта компания готова предложить на рынок свой новый проект мощностью 1,3 мВт.

Большая работа ведется в Японии, на ее долю ныне приходится 49 процентов установленной мощности всех существующих в мире генераторов, которые используют в качестве источника энергии солнечный свет. Нефтяной кризис 70-х годов заставил Японию ощутить уязвимость ее экономики, задуматься о путях укрепления энергетической безопасности и защите окружающей среды. С тех пор энергосбережение, уменьшение вредных выбросов в атмосферу и освоение альтернативных, экологически чистых источников энергии стали главными приоритетами национальной экономической стратегии. Япония ускоренно развивает ядерную энергетику, мощность ее ветровых электростанций превышает полмиллиона
киловатт, широко используется тепло земных недр, но бесспорным мировым лидером Япония является в освоении солнечной энергии.

Эти работы ведутся при активной поддержке государства с использованием бюджетных субсидий, их участниками являются ведущие корпорации в области электроники: "Шарп", "Саньо", "Мицубиси", "Киосера", которые контролируют почти половину мирового рынка солнечных батарей. Один лишь "Шарп" выпустил их в 2007 году на миллиард долларов, а в нынешнем намерен расширить производство еще на 28 процентов. За последние десять лет себестоимость солнечных батарей в Японии снизилась на 66 процентов. По расчетам аналитиков, если за предстоящие десять лет удастся сделать их дешевле еще на 50 процентов, солнечная энергетика сможет конкурировать с нефтью и газом.

В Японии насчитывается уже 140 тысяч семей, пожелавших установить на крышах своих домов полностью обеспечивают потребности необходимости обязан покупать электрификация пока обходится владельцу в двадцать тысяч долларов. А при снижении цены вдвое счет желающих пойдет на миллионы.

В префектуре Нара есть завод, где общая площадь солнечных батарей составляет 6300 квадратных метров. Они ежегодно производят около миллиона киловатт-часов, или 7% нужной предприятию энергии.

В результате совместной работы корпораций "Шарп", "Тойота" и Японского национального управления по исследованию космического пространства создан самый эффективный в мире элемент солнечной батареи, преобразующий в электричество рекордно высокую долю световой энергии — 36 процентов. Поначалу он будет использоваться на искусственных спутниках, но затем получит и земное применение.

Несмотря на достигнутые успехи, солнечная энергия пока что обеспечивает лишь около 1% потребностей страны, но к 2030 году ее доля может увеличиться до 10%.

Сегодня в странах мира ежегодно вводятся в эксплуатацию более 100 МВт солнечных фотоэлектрических установок. Германия отказалась от строительства новых атомных электростанций и собирается вывести все работающие к 2020 году, еще в 1990 году
на государственном уровне приняла программу «соляризации» под названием «1000 солнечных крыш» по строительству фотоэлектрических установок. Государство всячески поддерживает и поощряет компенсациями желающих приобрести оборудование. Кроме того, государство еще и покупает у хозяев таких домов избыток электричества.

Евросоюз разработал проект для всех стран ЕС под названием «100 000 солнечных крыш».

В Испании в Севилье более 6000 домов обеспечиваются электроэнергией от гигантской гелиоэлектростанции — 40-этажной установки, фокусирующей свет более чем из 600 зеркал площадью 120 м2 каждое.

В Португалии сооружена гигантская «солнечная ферма» из 52 тысяч солнечных батарей, которая вырабатывает 11 МВт энергии и обеспечивает электричеством 8000 домов. Она ежегодно сократит выбросы углекислого газа на 13 тыс. тонн.

Швеция планирует к 2020 году полностью отказаться от углеводородного топлива.

По информации британской газеты The Guardian, ученые из Института энергетики Еврокомиссии при поддержке ЕС разработали уникальный проект создания гелиоэлектростанции в пустыне Сахара, которая должна круглогодично снабжать страны Евросоюза солнечной электроэнергией. Проект уже поддержали премьер- министр Британии Гордон Браун и президент председательствующей в ЕС Франции Николя Саркози.

Британское правительство планирует за 12 лет в несколько раз увеличить выработку энергии за счет экологически чистых и возобновляемых источников, долю которой в общем потреблении планируется к 2020 году довести до 15%, каждый четвертый дом будет с солнечными батареями, кроме того, по всей территории страны будет установлено 3500 ветряных турбин. Благодаря этому Великобритания на 7% снизит зависимость от нефти и на 20% сократит вредные выбросы в атмосферу. На реализацию «зеленой революции» выделено около 100 млрд. фунтов стерлингов.

В городах США ежегодно монтируется около 8 тысяч установок, общая мощность солнечных электростанций составляет более 400 МВт. К 2010 г., по прогнозам американских специалистов, она будет равна 11.5 ГВт. В течение 10 лет планируется перевести всю электроэнергетику на возобновляемые источники, чтобы сделать ее абсолютно независимой от традиционных углеводородных ресурсов. Государственной программой США по развитию солнечной энергетики под названием «Миллион солнечных крыш» планируется до конца нынешнего десятилетия потратить $6 млрд. Но уже сегодня план перевыполнен — солнечной энергетикой в США охвачено 1,5 млн домов. Американские ученые выступили с инициативой в ближайшее время заменить арабскую нефть на солнечную энергию Калифорнии. Еще один глобальный проект, «нацеленный на выработку за счет солнечной энергии к 2050 году 69% электроэнергии США», о котором недавно подробно рассказал журнал Scientific American Magazine, вызвал большой резонанс не только в научном сообществе, но и среди публики.

Свою энергетическую альтернативу разработал Китай. К 2030 году доля возобновляемых и чистых источников в Китае должна достичь 15-20%, а к 2050 году альтернативная энергетика займет почти приоритетное положение, удовлетворяя 43% всех энергопотребностей страны.

Более 20 тыс. домов в Мексике, Индонезии, Южной Африке, Шри-Ланке и в других развивающихся странах используют фотоэлектрические системы, смонтированные на крышах зданий.

Перспективы развития солнечной энергетики на Украине убедительно показали Матвеев Ю. Б. и Конеченков А. Е. в работе, выполненной в рамках совместного украинско-датского проекта про деятельность неправительственных организаций (НПО) в сфере сбалансированного развития при участии общественной организации "Енергія майбутнього століття" совместно с датской "Организацией по возобновляемой энергии" (OVE) при поддержке Фонда Малого Гранта Открытого Датского Совета. Приводим извлечение из статьи практически без изменения.

Авторы отмечают, что по климатическим условиям Украина относится к регионам со средней интенсивностью солнечной радиации. Количество солнечной энергии, поступающей на единицу площади в течение года составляет здесь 1000-1350 кВтч/м. По уровню интенсивности солнечного излучения страна может быть поделена на три или четыре региона — Западный, Центральный, Юго­восточный и Южный. Средняя интенсивность солнечного излучения составляет около 1200 кВтч/м2.

Реализованные в последние годы экспериментальные проекты показали, что годовая выработка тепловой энергии в условиях Украины составляет 500 — 600 кВтч/м. Принимая общепринятый на Западе потенциал использования солнечных коллекторов, равный 1 м2 на одного человека, а также производительность солнечных установок для условий Украины, ежегодные ресурсы солнечного горячего водоснабжения и отопления могут составить 28 млрд. кВтч тепловой энергии. Реализация этого потенциала позволила бы сэкономить 3.4 млн. тонн условного топлива (т. у.т.) в год.

В настоящее время, коммунальное хозяйство потребляет ежегодно около 74 миллионов т. у.т. потребность в тепловой энергии увеличивается на Ожидается, что с возобновлением экономического роста уровень потребления может существенно возрасти. С другой стороны, потенциал энергоэффективности и энергосбережения в

коммунальном хозяйстве Украины составляет по разным оценкам не менее 50%. В случае использования этого потенциала экономический рост не должен привести к существенному увеличению потребления тепловой энергии.

Другой возможностью сдерживания роста потребления тепловой энергии является всемерное развитие концепции солнечных зданий. В северных европейских странах, с помощью естественного нагрева солнце обеспечивает 14 % тепла от общей потребности обычных зданий. Эта оценку можно использовать в качестве нижнего предела для условий Украины. В зданиях, построенных с учетом пассивного использования солнечной энергии, вклад солнца в потреблении тепла может составить около 40 %. Доля пассивного нагрева обычно не учитывается официальной статистикой, однако в действительности это самый большой источник использования возобновляемой энергии

Существенный потенциал использования энергии на Украине заключается в использовании солнца для охлаждения и кондиционирования, а также в сельскохозяйственных приложениях, например, для сушки разных видов сельскохозяйственной продукции и опреснения воды в южных регионах.

На сегодня на Украине реализовано несколько сотен экспериментальных проектов в разных отраслях народного хозяйства. Среди них системы горячего водоснабжения жилых и общественных зданий, 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. По оценкам, сделанным украинскими специалистами, срок окупаемости внедренных экспериментальных установок солнечного водо — и теплоснабжения составляет от пяти до десяти лет.

В настоящее время около десяти предприятий в разных регионах страны освоили выпуск солнечных коллекторов разных конструкций. Стоимость солнечных коллекторов находится в диапазоне 60-150 долл. США за кв. метр. При этом общий выпуск коллекторов не превышает нескольких сот квадратных метров в год. Общая площадь солнечных коллекторов, установленных в Украине, составляет приблизительно 10 тысяч кв. метров, что соответствует примерно тысяче отдельных установок.

Что же делается на государственном уровне для поддержки этого направления деятельности? В 1997 году Кабинетом Министров Украины утверждена "Программа государственной поддержки развития нетрадиционных и возобновляемых источников энергии и малой гидро — и теплоэнергетики". Были сформулированы наиболее перспективные направления использования солнечной энергии, а именно:

— Непосредственное преобразование в низкопотенциальную тепловую энергию без предварительной концентрации потока солнечной радиации для горячего водоснабжения, теплоснабжения и нужд сельского хозяйства;

— Непосредственное преобразование в электрическую энергию постоянного тока с помощью фотопреобразователей.

Программа государственной поддержки развития нетрадиционных и возобновляемых источников энергии является частью Национальной энергетической программы, одобренной Верховной Радой Украины. Национальная энергетическая программа предусматривает увеличение доли нетрадиционных и возобновляемых источников энергии до 8% к 2010 году. В частности, программой предусмотрено сооружение солнечных коллекторов общей площадью до 10 млн. квадратных метров.

Государственным комитетом Украины по делам градостроительства и архитектуры была утверждена "Комплексная

программа по использованию нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в архитектуре и градостроительстве", рекомендующая три типа установок солнечного теплоснабжения для массовой установки: солнечные приставки к котельным; системы сезонного действия для отдельных объектов и модульные установки солнечного нагрева воды. В проекте нового закона "Об альтернативных источниках энергии" предусмотрен ряд стимулирующих мер, например, финансирование развития альтернативных источников энергии за счет надбавки, предусмотренных в оптовых тарифах на электроэнергию, а также общий принцип экономического стимулирования.

Однако, медленный рост рынка использования солнечной энергии указывает на существование многочисленных барьеров, мешающих эффективному движению в этом направлении. Перечислим некоторые их них, в первую очередь, экономические. Цена на солнечные системы остается достаточно высокой. Период окупаемости до 10 лет короче технического срока службы оборудования, однако он отпугивает частных потребителей. Для увеличения темпов роста рынка необходимо вводить стимулирование правительством интересов потребителя. Другим экономическим барьером является отсутствие оборотных средств у предприятий- производителей. Пока еще не развиты конкретные механизмы стимулирования производства в виде предоставления субсидий, освобождения от налогов, льготной тарифной политики.

Помимо экономических, существуют и другие препятствия на пути развития солнечных технологий:

— Отсутствует государственная политика в области использования солнечной энергии;

— На уровне государства отсутствует координация и координирующий орган в области развития солнечных технологий;

— Нет информационной системы для распространения сведений о наличии солнечных технологий, их параметрах, экологических преимуществах, практически полностью отсутствует информация о внедренных демонстрационных проектах.

Матвеев Ю. Б. и Конеченков А. Е. предлагают следующую концепцию развития солнечной энергетики.

1. Технические решения для горячего водоснабжения. Для коммерческого использования в условиях Украины пригодны недорогие системы горячего водоснабжения, совмещающие использование солнечных коллекторов (СК) и баков-аккумуляторов (БА) емкостью 100-200 литров для обеспечения потребностей населения горячей водой (40-60оС) в летний период. Системы просты в эксплуатации и могут быть установлены потребителем самостоятельно. Они обладают большим рынком сбыта, в который входят индивидуальные домашние хозяйства в сельской и городской местности, загородные коттеджи и летние дачные домики.

Использование систем горячего водоснабжения с естественной циркуляцией перспективно для систем разного масштаба. Емкость БА может быть 100-500 литров и более при температуре до 50-60оС. Область применения таких систем включает базы отдыха, летние лагеря, детские дошкольные учреждения, фермерские хозяйства. В условиях нестабильного электроснабжения важной особенностью является независимость от наличия электричества.

Также перспективны системы большей мощности с использованием баков-аккумуляторов емкостью 5-10 м3. Такие системы пригодны для горячего водоснабжения баз отдыха, санаториев и пансионатов. Большая часть таких объектов расположена в южной части Украины, на побережье Черного и Азовского морей и используется преимущественно летом, когда временное население на побережье возрастает в несколько раз.

Широкое использование солнечной энергии в рекреационной зоне позволило бы сократить количество сжигаемого угля, мазута и природного газа, в результате улучшив экологию ситуацию в регионе. Однако, все перечисленные системы привлекательны для потенциального потребителя не только потому, что решают проблему замещения ископаемых видов топлива и снижения техногенной нагрузки на окружающую среду. Являясь потребительским товаром, солнечные системы улучшают условия жизни, повышают ее комфортность, увеличивают независимость людей от коммунальных служб. Особенно это важно для сельской местности.

В системах централизованного теплоснабжения солнечные установки могут использоваться для предварительного подогрева воды с помощью солнечных приставок к котельным. Оснащение котельных солнечными приставками целесообразно осуществлять в процессе их реконструкции. При нормативном сроке амортизации котельного оборудования 20 лет, ежегодный объем реконструируемых котельных должен составлять 5 % от их общего числа.

При развитой системе государственной поддержки, с учетом имеющегося западного опыта по темпам внедрения таких систем, можно предположить, что 5 % нового строительства будет

оснащаться модульными установками. Прогнозные данные по объему использования в индивидуальных жилых домах автономных модульных установок подогрева воды в связи с прогнозом объема их строительства (из расчета площади установок 5 м[1] солнечного коллектора на дом площадью 140 м2), как и данные по другим типам установок, представлены в таблице 1.1.

Тип гелиоустановок (площадь в 2 тыс. м )	г 2 005	2 010	1996-2010
Приставки к котельным	71.0	6 95.0	4184 .0
Учреждения отдыха	45.0	5 45.0	4000 .0
Дошкольные учреждения	г 2 5.0	3 5.0	245. 1
Коттеджи	г 2 5.5	in <У об	308. 8
Всего	г 66.5	1 333.9	8737 .9

Европейский опыт показал целесообразность комбинированного использования различных типов возобновляемых источников энергии. Использование солнечной энергии для отопления может покрывать 20-30 % потребности в тепле, тогда, как оставшуюся часть можно получить с помощью сжигания биомассы. В условиях Украины, комбинированное использование биомассы и солнечной энергии возможно как для коттеджей, так и для малых систем централизованного теплоснабжения. Пригодными видами биомассы являются твердая некоммерческая древесина и отходы

деревообрабатывающей промышленности в центральных и северо­западных областях Украины, солома и другие отходы

сельскохозяйственного производства.

Солнечные здания. На Украине многие постройки 50-60-х годов нуждаются в ремонте и модернизации. Это дает прекрасную возможность использования солнечных технологий в процессе ремонта и реконструкции, что обеспечивает не менее 15 % тепла от общей потребности обычных зданий от естественного нагрева солнца. В зданиях, построенных с учетом пассивного использования солнечной энергии, вклад солнца в потреблении тепла может составить 40% и более. Для отремонтированных и модернизированных зданий вклад солнечной энергии будет меньшим, но потенциал в этом случае определяется общим большим количеством зданий.

Еще одной возможностью является эффективное использование естественного освещения. Потенциал уменьшения использования энергии для искусственного освещения с помощью контроля естественного составляет около 50 %.

Рынок солнечных зданий определяется стратегией интегрального проектирования. При этом важен предшествующий проектированию этап планирования, например, учет ландшафта или ориентации улиц. Для развития рынка представляется важным, чтобы проектировщики видели в солнечных зданиях товар высшего сорта для будущего потребителя. В условиях активизации строительства, наблюдаемого в Украине, важно учитывать концепцию солнечных зданий на начальной стадии проектирования. При соблюдении этого условия дополнительные затраты можно свести к минимуму.

Рынок солнечных зданий может повлиять на энергопотребление в зданиях кардинальным образом. В действительности это самый большой источник использования возобновляемой энергии, доступный в настоящее время. Количество новых зданий ограничено. Однако продолжительность существования зданий достигает 50-100 лет, поэтому очень важно начать распространение концепции солнечных зданий раньше. 2

Национальной академии наук (Институт технической теплофизики, Национальный университет им. Т. Г. Шевченко, Киевский политехнический институт и др.). В случае поддержки со стороны государства и возобновления экономического роста в стране может быть налажено серийное производство фотоэлектрических модулей, стоимость которых может быть ниже западных аналогов.

В программе государственной поддержки развития нетрадиционной энергетики предусматривается, что в 2010 году производство солнечных батарей должно достичь 96,5 Мвт.

Перечислим некоторые из возможных способов использования солнечной энергии в различных сферах сельскохозяйственного и промышленного производства:

— солнечный подогрев воды для горячего водоснабжения животноводческих ферм и других объектов;

— сушка зерна, фруктов, овощей, сена, табака и другой сельскохозяйственной продукции;

— тепличное растениеводство;

— опреснение воды в южных засушливых районах;

— солнечный подогрев железобетонных конструкций в процессе производства на ЖБК.

Анализ европейского рынка показывает, что количество установленных в течение года солнечных коллекторов существенно различается в разных странах даже при одинаковых климатических условиях. Быстрое развитие рынка в странах-лидерах объясняется в основном проведением комплекса успешных мероприятий по стимулированию рынка. Однако стимулирование рынка не является только ответственностью правительства. Промышленность также может играть в этом активную роль. В этой области преобладают небольшие компании, обслуживающие небольшую локальную часть рынка. Компании должны адаптироваться к новым способам продвижения товара в условиях растущего рынка для больших групп потребителей. К сожалению, пока в Украине предприятия мало заинтересованы как в продаже, так и в установке систем солнечного горячего водо — и теплоснабжения.

Следующие факторы могут положительно повлиять на рынок:

— Стимулирование правительством интересов потребителя, а также развитие конкретных механизмов стимулирования производства в виде предоставления субсидий, освобождения от налогов, льготной тарифной политики.

— Создание общегосударственных и региональных структур для содействия развитию солнечных технологий, в том числе и в строительстве.

— Разработка современных и недорогих образцов гелиотехники. Увеличение активности промышленности по увеличению рынка. Организация масштабного производства оборудования, обеспечение условий для сертификации, монтажа и сервиса.

— Создание информационной системы об отечественных и зарубежных разработках в области гелиотехники, активных и пассивных методах использования солнечной энергии, рекламы и маркетинга. Активная работа с населением, в том числе в школах и высших учебных заведениях. Адресная работа с группой потенциальных потребителей солнечного теплоснабжения (конец цитирования).