Место под солнцем. Как беларусский энтузиаст разработал дешёвый и эффективный солнечный концентратор

Пока государство строит атомную электростанцию, отдельные энтузиасты пытаются развивать в Беларуси зелёную энергетику. Дмитрий Поварго разработал солнечный концентратор, стоимость которого в разы меньше зарубежных аналогов.

По словам Дмитрия, к этому проекту он пришёл, по сути, совершенно случайно: «Я помогал другу монтировать систему отопления, и он рассказал в процессе про солнечные коллекторы. Меня заинтересовало, почему у нас это направление не очень активно развивается, и я стал посещать соответствующие выставки, изучать литературу и так далее. Согласно данным физического факультета БГУ, годовое потребление электроэнергии в Беларуси в последние годы составляет около 36 млрд кВт*ч. Для получения такого количества энергии с учётом КПД солнечных элементов (около 10%), необходима площадь всего 300 км2, тоесть квадрат со стороной чуть более 17 километров».

 

В чём инновационность проекта?

Дмитрий сетует на то, что в последнее время в ядерной энергетике наблюдается определённый застой, который во многом объясняется твердой уверенностью подавляющего большинства атомщиков в том, что «альтернативы ядерной энергетике нет».

«Но вспомним, что Солнце – это естественный ядерный реактор, который совершенно безвозмездно отдает нам свою энергию, и который нам не нужно обслуживать”. Наша планета, находящаяся на расстоянии 149·10 6 км от от Солнца, получает 2·10 17 Вт лучистой энергии.  Наша задача — научиться пользоваться этими дарами. Принципиально новая солнечная установка показывает технические возможности использования возобновляющегося ресурса».

 

Как это будет работать

Немало компаний по всему миру предлагают различные разработки солнечных коллекторов, также тысячи энтузиастов иготавливают устройства кустарным способом в домашних мастерских.

Те частные поставщики и дистрибьюторы, которые работают в Беларуси, продают импортированный товар (чаще всего везут из стран Евросоюза и из Китая), и цена на него достаточно высокая. Но , как говорит Дмитрий, финансовая сторона вопроса – только часть общей проблемы.

«Предлагаемые импортные коллекторы физически  не могут полноценно нагревать воду в наших широтах. В общей сложности открытое солнечное сияние продолжается от 1730 до 1950 часов в год. Почти половину годового «запаса» приносят май, июнь и июль, когда в безоблачном небе солнце светит до 16 часов в сутки».

«Классические» солнечные  коллекторы основаны на принципе непрерывной циркуляции воды в накопительный  бак и обратно. И небольшой по площади солнечный коллектор площадью в 1-2 метра квадратных не способен быстро нагреть большой объём воды в несколько сотен литров. Климат Беларуси не балует нас обилием прямого солнечного света: абсолютно ясных солнечных дней в течении года бывает немного -  количество колеблется от 30–35 на северо-западе до 40–42 на юго-востоке. В основном же, как правило, у нас переменная облачность, и солнце появляется на десять-двадцать минут, а затем на это же время прячется за облаками, и интенсивность солнечной тепловой энергии резко падает. Все это крайне неблагоприятно сказывается на перспективах использования солнечной энергии для организации горячего водоснабжения».

Практически единственный выход, как организовать действительно надежное горячее водоснабжение от солнечной энергии – это построение концентрирующего солнечного коллектора с малым объемом воды, нагреваемой в каждую единицу времени.

«Логика тут достаточно простая. Вспомним, за какое время электрический чайник в 1,5 кВт мощности доводить те 1,5 литра воды, что в нем помещаются, до кипения. За считанные минуты! А если заставить его кипятить бочку воды? Период нагрева растянется на несколько часов. Но нам же и не нужна целая бочка горячей воды сразу. Нам в каждую минуту времени надо всего два-три литра. Соответственно, напрашивается следующая схема нагревания воды: относительно маломощным «чайником» мы быстро нагреваем 1-2 литра воды и сливаем ее в термос. Затем нагреваем следующую порцию и снова сливаем в термос и так далее. А для своих нужд мы используем ее из термоса».

Таким образом, по сути это проточный водонагреватель с накоплением результата его работы. Даже в течении 10-15 минут, когда светит солнце, мы получим около 200 Ватт-часов энергии от Солнца, что эквивалентно 720 кДж. Это позволит нагреть до 50-60 градусов примерно 4-5 литров воды. В следующий «выход» солнца - еще 5 литров, потом еще. И так далее в течении всего дня.

«Второй важный момент, разная длительность светового дня в зависимости от географической широты. В Минске в течение летнего дня солнце описывает большой угол (268°), в то время как «классический» коллектор воспринимает излучение в секторе до 120°. Другими словами, более половины светового дня, «классический» коллектор в Минске не работает. Таким образом, каким бы высоким не был КПД такого коллектора, его общая эффективность падает с ростом географической широты места использования. Единственным выходом из сложившейся ситуации является создание поворотных систем для слежения за светилом. Но поворачивать ряд коллекторов, в каждом из которых находится теплоноситель, задача неблагодарная. Гораздо легче управлять светом, т.е. концентрировать солнечное излучение на теплоноситель. В результате в ясный летний день солнечная установка под Минском может произвести энергии не меньше, чем на экваторе (солнце пониже, зато день длиннее)».

О трудностях реализации

На данном этапе для дальнейшего развития проекту нужны новые заинтересованные лица. Также  нужна площадка, где можно смонтировать концентратор, есть потребность в финансовой и информационной поддержке и поддержке с продвижением. Проект надо масштабировать.

«Он может изначально применяться на автономных, временных, сезонных объектах, - в том числе объектах отдыха, строительства и др.; в частном жилом секторе, на сельских подворьях, спортивных сооружениях; казармах воинских частей и других местах».

В целом, трудностей много. Сам Дмитрий не может охватить весь спектр проблем в процессе создания концентратора. Для укрепления позиций гелиоэнергетики в ряду других энергопроизводителей необходимо снижать капитальные затраты на изготовление, монтаж, эксплуатацию солнечных установок; повышать их энергетическую эффективность и пр.

Предприятия, к которым Дмитрий обращается с предложением сотрудничества, сначала вроде как проявляют заинтересованность, но в результате отказывают в реализации проекта.

«В Беларуси зачастую на предприятиях такие условия работы, что нельзя делать условные «шаг влево, шаг вправо». Никто не хочет брать на себя ответственность. Руководство готово работать «по накатанной» и не готово к инновациям. Я обращался к одному предприятию: у них многомиллионные долги за отопление, и директор изначально согласился реализоввывать мой проект, пообещал хорошую зарплату и так далее. Но в результате оказалось, что никто не собирается там заниматься моим проектом, и я буду делать что-то совершенно иное. Вот казалось бы: у предприятия огромные долги и им надо искать способы минимизации потерь, но в реальности его субсидирует государство, и всех всё устраивает».

Тем не менее, фактически концентратор вполне конкурентноспособен на международном рынке, и его можно монтировать не только в Беларуси, но и в других странах. Главное преимущество Беларуси для проекта в том, что здесь дешёвое сырьё, и вся конструкция может быть сделана из отечественных материалов.

«Мы можем делать солнечные установки, которые будут в разы дешевле зарубежных аналогов, и экспортировать их. Я работаю над созданием таких концентраторов солнечной энергии, которые могут работать во всех уголках земного шара. Чтобы установки альтернативной энергетики были доступными самым широким слоям населения и чтобы они пользовались спросом, они должны быть дешёвыми. Само по себе создание гибридных систем альтернативной энергетики является достаточно эффективным средством снижения себестоимости систем альтернативной энергетики в целом».

Весь остальной мир уже находится на траектории устойчивого роста новой отрасли - отрасли возобновляемой энергетики. Вопрос широкого использования возобновляемых источников энергии в Беларуси рано или поздно придется решать. И дело даже не в том, что наша республика не имеет значительных промышленных запасов нефти, газа или другого ископаемого топлива.

Мировые тенденции использования альтернативных источников энергии таковы, что первыми их осваивать начинают не страны, обделённые природными ресурсами, а страны с развитой научной и технической базой, страны, где вопросы экологии находятся не на последнем месте.

Развивая возобновляемые источники энергии, мы создаём в Беларуси параллельно две новые высокотехнологичные отрасли: производство оборудования и машиностроение для возобновляемой энергетики, а также занимаемся строительством и эксплуатацией подобных объектов, считает Дмитрий Поварго.

«Можем производить непосредственно сами изделия, строить целые фермы «по добыче киловатт», или даже просто предлагать потребителю эти же киловатты.  Концентраторы можно использовать для нагрева не только воды, но и других жидких теплоносителей, применяемых в системах отопления, кондиционирования, хладоснабжения и промышленных технологических процессах. Солнечная энергия может быть использована в системах ГВС, системах отопления, в сельском хозяйстве, сушки различных продуктов и материалов. То есть фактически мы можем помочь предприятиям снизить расходную часть на производство собственной продукции», - говорит автор проекта.


ІНШЫЯ НАВІНЫ РУБРЫКІ

Падзяліцца: 16.01.2018

Перадрук матэрыялаў магчымы пры абавязковай наяўнасці зваротнай і актыўнай гіперспасылкі.