ЖКХ: Солнце обогревает бесплатно

Обеспокоенность исчерпанием классических энергоносителей и ростом их стоимости побуждает ученых и исследователей не только искать пути сбережения и рационального использования имеющихся ресурсов, но и активно изыскивать новые и новые способы получения энергии, в первую очередь от возобновляемых источников.

Госкорпорация «Роснано» планирует инвестировать и привлечь средства на общую сумму свыше 5,7 млрд рублей для развития солнечной энергетики на основе наногетероструктур. Вероятно, подобные усилия следует считать похвальными и надеяться, что они приведут к искомому результату. Но это в будущем. Сегодня на слуху две технологии использования солнечной энергии: получение электричества при помощи фотоэлектрических панелей и, по сути дела, конкурирующий с первой за квадратные метры монтажной поверхности кровли или иного пригодного для установки плоского коллектора пространства солнечный нагрев теплоносителя. Как часто это бывает в жизни, несмотря на то что КПД коммерчески доступных фотоэлектрических панелей крайне низок – обычно от 5 до 12%, потребитель знает о них больше, поскольку уже сталкивался с ними в своем личном опыте -- редкая модель настольного бытового калькулятора обходится сегодня без «светового источника». Кроме того, электричество является тем единственным ресурсом ЖКХ, точный инструментальный учет потребления которого повсеместно ведется еще со времен советской власти, причем методом самостоятельного учета показаний счетчика, что позволяет почти каждому прикинуть в уме размер возможной экономии в том случае, если бы электроэнергия была бесплатной, как в случае с фотоэлектрическими панелями. Но именно потому «Роснано» и планирует инвестиции с озвученным порядком величин, что на сегодня фотоэлектрические панели в силу своих технических свойств, к сожалению, не только относительно дороги, но, что главное, применимы для питания относительно маломощных и вспомогательных устройств. Для индивидуальных потребителей фотоэлектрической технологии сегодня практическим применением является дежурное освещение, питание слаботочных устройств и автономное питание удаленных или изолированных устройств.

Означает ли это, что экономически значимое использование бесплатной энергии солнца -- удел светлого завтра? Отнюдь. Второй способ преобразования бесплатной энергии светила в силу простоты и высокой эффективности уже поставлен на промышленный и коммерческий «поток» и стал настолько привычен, что рассматривается во многих странах как нечто само собой разумеющееся. Речь идет о солнечном нагреве теплоносителя, как правило, воды или антифриза. При применении солнечных коллекторов заводского производства на основе медных пластин с высокоселективным покрытием КПД системы выше 50%. Несмотря на то что производимая этими системами энергия является тепловой и имеет ограниченный по сравнению с энергией электрической диапазон применения – горячая вода, отопление жилища и, как вариант, нагрев воды для бассейнов, экономическое значение этого способа использования солнечной энергии трудно переоценить. Если посмотреть на ежемесячный счет за коммунальные услуги, то бросится в глаза самая большая статья расходов — теплоснабжение. В сумме со статьей расходов «Горячая вода» затраты на нагрев воды и теплоносителя могут составлять более половины всех текущих затрат на ЖКХ, а в том случае, если нагрев и отопление осуществляются электричеством, то эти затраты «прячутся» в затратах на электроэнергию и тоже составляют львиную долю. В тех странах, где существует инструментальный учет потребляемого тепла, будь то горячая вода или теплоноситель системы отопления, к возможности бесплатного нагрева воды относятся благоговейно.

В таких странах, как Испания и Греция, индивидуальный комплект солнечной нагревательной установки можно приобрести даже в хозяйственном отделе супермаркета. Несмотря на простоту процесса солнечного нагрева воды, наиболее массовое применение эта технология получила в солнцеизбыточных регионах, поскольку особых технических ухищрений для отбора массы солнечной энергии в виде устройств с высоким КПД не требуется. Здесь простые и дешевые солнечные коллекторы на основе стали или алюминия прописались всерьез и надолго. Для средних широт, где интенсивность солнечного облучения (инсоляции) квадратного метра поверхности ниже, используются плоские солнечные коллекторы с медной пластиной с упомянутым высокоселективным покрытием на основе титана, а также стеклянные панели из особого стекла, работающего по принципу «все тепло впускать и не выпускать обратно». Такой продукт явился плодом высоких технологий, но по мере роста цен на энергию тоже стал массовым. Медные коллекторы с высоким КПД производятся во всех частях света, благо меди, титана и стекла на земле достаточно.

На сегодняшний день преобразование солнечной энергии в тепловую посредством нагрева воды (теплоносителя) является самым эффективным среди «солнечных» технологий. Одновременно это и самая доступная технология.

Справедливости ради стоит отметить, что плоские коллекторы утрачивают значительную долю КПД при температурах менее -5⁰С из-за потерь тепла через металлический корпус, поэтому в регионах, где требуется эффективная работа, и в условиях сурового зимнего климата применяют медные вакуумные коллекторы цилиндрической формы, где паразитические потери тепла через корпус резко снижены «вакуумной термоизоляцией». Такие коллекторы, разумеется, дороже плоских, но и они стали уже серийным продуктом.

На какую именно технологию обращения себе на пользу дармовой энергии солнца следует ориентироваться потребителю? Коммерчески доступные фотоэлектрические панели и плоские и цилиндрические вакуумные медные коллекторы, как уже говорилось, конкурируют за одни и те же квадратные метры поверхности кровли или придомовой территории, за дефицитные метры. По мнению руководителя международного проекта «Леонардо Энерджи» Ханса де Кюленера (Hans De Keulenaer), значимое использование солнечной энергии для производства электроэнергии будет иметь промышленный характер с использованием технологий подобно той, о которой идет речь в сообщении о планах «Роснано», из-за того, что электричество можно транспортировать на большие расстояния при минимуме потерь, а концентрация солнечного излучения на фотоэлектрических элементах будущих поколений -- достаточно сложный процесс. Простота транспортировки электроэнергии позволит размещать мощности по ее производству в наиболее климатически благоприятных районах. Тепло же является «локальным» видом энергии, с ограниченными возможностями транспортировки, отчего использование квадратных метров кровли и другого пространства возле дома для нагрева воды является гораздо более рациональным. Если добавить к этому тот факт, что производительность и экономический эффект солнечного нагрева воды на ограниченной площади кровли здания на порядок выше «солнечной электроэнергии», то очевидно, что и дилеммы-то на самом деле никакой нет. В ближайшие годы желающим существенно сэкономить на оплате услуг ЖКХ, или там, где ограничены ресурсы централизованных источников энергии – газа или электричества, следует обратить внимание на медные солнечные коллекторы.