Преобразование энергии солнечного излучения в тепло: возможности и перспективы использования

Н.А. Рустамов, кандидат физико-математических наук, К.В. Чекарев (Лаборатория возобновляемых источников энергии географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова)

Использование тепла солнечного излучения для бытовых и производственных целей

Преобразование энергии солнечного излучения в тепло, которое может быть либо сразу потреблено, либо использовано для получения электричества (по термодинамическому циклу, в котором тепловая машина приводит в движение электрогенератор), в силу своей простоты является достаточно доступным способом энергообеспечения потребителей различных уровней. Интерес к этому направлению использования энергии солнца в последние годы растет во всем мире.

Известно, что солнечная энергия, преобразованная в тепловую, широко используется для бытовых целей, отопления и горячего водоснабжения, подогрева воды в бассейнах. Установки, применяемые для этих целей, содержат в качестве основной части солнечный коллектор, который работает по принципу парникового эффекта. Плоский коллектор состоит из элемента, поглощающего солнечное излучение, прозрачного покрытия и термоизолирующего слоя. Поглощающий элемент связан с теплопроводящей системой. Установку отличает простота конструкции и монтажа. С появлением коммерчески выгодных технологий за последние годы системы отопления и горячего водоснабжения с использованием солнечных коллекторов стали широко распространяться. Особенно активно эти технологии развиваются в странах Евросоюза, экономика которых испытывает существенную зависимость от импортируемого топлива, в связи с чем использование любых возобновляемых источников энергии всячески стимулируется правительствами.

Обобщающим показателем развития этого направления может служить суммарная площадь солнечных коллекторов. В Европе на 2000 г. она составляла 14891000 м2, а во всем мире — 71341000 м2.

Однако использование тепла, получаемого от солнечного излучения, не нашло широкого распространения в промышленности. Основной причиной этого, как и для всей возобновляемой энергетики, являлись низкие цены на ископаемое топливо, державшиеся в течение длительного времени, вследствие чего не было реальных причин для стимулирования развития альтернативной энергетики.

Для оценки состояния дел с использованием в промышленности тепла, получаемого от солнца, Международным энергетическим агентством был разработан проект Task 33/1 Y, в котором участвовали 16 институтов и 11 компаний из восьми стран. Целью проекта была разработка солнечных станций, производящих тепло для промышленных целей. Ниже приводятся некоторые результаты, полученные в ходе выполнения проекта.