За икономиката на "слънчевата"системи - Списание АКВА-ТЕРМ - отопление, водоснабдяване, пречистване на вода

С. Зотов, д-р

Продавачите на слънчеви топлинни системи обикновено твърдят, че слънчевата топлина ни се дава безплатно и е неразумно да не се разпореждаме с нея по бизнес начин. Но гледайки мрачното северно небе, започвате да се съмнявате в щедростта на майката природа. А оборудването, което е необходимо за инсталирането на слънчева система, е доста скъпо. Ще се изплати ли в климатичните условия на България? Нека се опитаме да разберем това

Помислете за слънчева система с принудителна циркулация, която е предназначена за загряване на санитарна вода и е допълнение към котелна централа, работеща на дизелово гориво. Разходите, свързани с инсталирането му, включват разходите за колектори (с материали за монтаж), свързано оборудване и материали (помпа, разширителен съд, тръби, фитинги, система за управление и охлаждаща течност), монтаж и пускане в експлоатация. Освен това трябва да вземете предвид разликата в цената на двувалентните и конвенционалните бойлери. За простота ще приемем, че само цената на колекторите се увеличава с техния брой, а цената на друго оборудване не зависи от това. Ние ще оценим монтажа и въвеждането в експлоатация, като приложим коефициент 1,25 към инвестициите в оборудване.

Чрез генериране на топлина за битова гореща вода слънчевата система намалява разхода на гориво за котелното. Така разходите за соларната система ще се изплатят, когато цената на спестеното гориво, в нашия случай дизел, се изравни с тях. За да не обезценява инфлацията изчисленията, разделяме стойността на разходите в парично изражение на специфичните разходи за топлина, получена от изгарянето на гориво, и получаваме енергийния еквивалент на цената на слънчевата система.

Специфични разходи за топлина от изгаряне на дизелово гориво при КПД на котела 90%ще вземем равно на 2 рубли / kWh. Зависимостта на енергийния еквивалент на цената на слънчевата система от площта на колекторното поле е показана нафиг. 1. Изчислява се за плоски колектори от две ценови групи: "Премиум" (всички западноевропейски продукти) и "Икономика" (домашни продукти).

Основният въпрос, който възниква при проектирането на слънчева система, е каква трябва да бъде площта на колекторното поле? От този показател зависи съотношението на разходите за създаване на слънчева система и икономическия ефект от нейното използване.

Да приемем, че акумулиращият резервоар на слънчевата система е в състояние да акумулира такова количество топлина, колкото е необходимо за покриване на дневната нужда на съоръжението от топла вода. След това в изчисленията е възможно да се съпостави тази дневна нужда от топлина за захранване с топла вода с дневната мощност на слънчевата система.

Общото дневно подаване на слънчева топлина към приемащата повърхност на колектора варира значително не само през годината, но и от ден на ден - поради разликата в облачността (Фиг. 2 ). Ако дневната нужда от топлина за БГВ надвишава дневната й доставка от соларната система, липсващата топлина се генерира от котела. В случай, че на ден на повърхността на колекторното поле се подава повече слънчева енергия от необходимото, се взема предвид само изразходваното й количество.

След като определим количеството енергия, получено от слънчевата система за година и сравним тази стойност с общата годишна нужда от топлина за захранване с топла вода, ще видим, че слънчевата енергия го покрива само частично (Фиг. 3 ). Делът на слънчевата система расте с увеличаване на площта на колекторното поле, но количеството "допълнителна" топлина също се увеличава, т.е. такъв, който може да бъде получен, но ненатрупват и използват.

По този начин изплащането на слънчевата система се определя от съотношението на две стойности, които зависят по различен начин от площта на колекторното поле: в числителя - енергийният еквивалент на цената на слънчевата система, в знаменателя - общото годишно входящо количество топлина от нея. Периодът на изплащане на соларната система също зависи от площта на колекторното поле (фиг. 4 ).

Разглеждайки получените зависимости, можем да отбележим следното:

има оптимално, от гледна точка на изплащане, покритие на нуждата от топлина от слънчевата система;
с увеличаване на производителността на системата за БГВ, стойността на оптималното покритие се измества надолу - от 55-60% за най-ниската производителност до 40% за най-високата;
С увеличаване на производителността на системата за БГВ срокът на изплащане на соларната система с оптимални размери на колекторното поле намалява.

Нафиг. 4 представя резултатите от изчисленията, направени на базата на ежедневна информация за притока на слънчева енергия към повърхността на колектора. Такива данни са изключително рядко достъпни, но обикновено проектантът трябва да използва средномесечната информация от справочника. Нека се опитаме да установим колко ще се различават резултатите от изчисленията, направени въз основа на средномесечните данни за приходите на слънчева енергия, от вече получените. За тази цел от дневните показатели изчисляваме средните месечни стойности, както е показано на фиг. 5. Както в случая с ежедневните данни, от цялата слънчева енергия, постъпваща в приемащата повърхност на колекторното поле (червени или сини линии), ще вземем предвид само тази, която може да бъде акумулирана и използвана в система за БГВ с даден капацитет (защриховани зони с линия на потребление). В резултат на това получаваме зависимостта на периода на изплащанеслънчеви системи за степента на покриване на годишната нужда от топлина за системи за БГВ с различен капацитет (фиг. 6 ).

Сравнявайки кривите нафиг. 4 ифиг. 6, можете да видите следното:

зависимостта на периода на изплащане на слънчевата система от покриване на потреблението на топлина не се променя качествено при преминаване от изчисления, базирани на ежедневни данни за постъпленията на слънчева енергия, към изчисления, базирани на средномесечни показатели;
използването на по-подробна - ежедневна - информация за получаването на слънчева енергия води до по-малко оптимистични прогнози за изплащане;
оптималното (при което периодът на изплащане е минимален) покритие на потреблението на топлина при използване на средномесечни данни се оказва с 5-10% по-високо.

За да получим отговор на този въпрос, изчисляваме минималния период на изплащане за слънчеви системи с различен капацитет, като използваме описания по-горе метод. Нека вземем средните месечни данни за постъпленията на слънчева енергия върху южно ориентирани повърхности, разположени под различни ъгли спрямо хоризонталната равнина за района на Москва. Резултатите от изчислението са представени нафиг. 7 и показват, че при използване на слънчева система за захранване с топла вода, от икономическа гледна точка, ъгли на наклон, близки до географската ширина на района (в този случай приблизително 55 °), могат да се считат за оптимални. Всички тези манипулации с колекторите обаче могат да подобрят икономическите показатели на слънчевата система с не повече от 10-14%.

Московска област не е най-добрият регион на България за използване на слънчеви инсталации. Според наръчника Building Climatology, по отношение на общите годишни приходи от слънчева енергия, столицата уверено изпреварва, например, разположена приблизително на същата географска ширина, но по-студенаНовосибирск. Изненадващо, Краснодарският край също не е най-слънчевото място в необятността на страната ни, поне Алтай и Бурятия не са по-ниски от него. За "Шампион" трябва да се признае българският Далечен изток. Въпреки това, при общите годишни приходи от слънчева енергия, надвишаващи столицата с 33%, минималният прогнозен период на изплащане на оборудването тук е само с 16-18% по-малък, отколкото в Москва (Фиг. 8 ). Спомнете си, че всички горепосочени изчисления са направени за слънчеви системи, оборудвани с колектори от местно производство, а цената на топлината от изгаряне на дизелово гориво е взета като основа за сравнение. Ако сравним отоплението на вода със слънчева система с електрическа, тогава прогнозните периоди на изплащане ще намалеят с 13-15%, в зависимост от местната тарифа за електроенергия. Срокът на изплащане на соларни системи на базата на колектори западноевропейско производство ще бъде 2,5 пъти по-висок (фиг. 1), което прави използването на този продукт в български условия нерационално.

Струва си да се обясни такава голяма разлика в цената, като цяло доста подобни продукти. Местните производители практикуват разходен подход при ценообразуването, докато на Запад те също вземат предвид ползите, които даден продукт може да донесе на потребителя. Ползите за европейския потребител от слънчевата система очевидно са по-големи от нашите по две причини: първо, държавата стимулира използването на възобновяеми енергийни източници и второ, цената на енергоносителите е много по-висока. Вярно е, че с покачването на цените на енергията всичко вече е наред, така че постепенно можем да се подготвим за бума на домашната слънчева енергия.

Авторът е благодарен на O.S. Popel за предоставените данни.