Güneş enerjili ısıtma sistemleri. Özel bir evin kendin yap güneş enerjisiyle ısıtılması. Güneş kollektörlerinin teknik özellikleri

Termal güneş kollektörleri ne için kullanılır? Nerede kullanılabilirler - uygulama alanları, uygulama seçenekleri, koleksiyonerlerin artıları ve eksileri, teknik özellikler, yeterlik. Bunu kendiniz yapmak mümkün mü ve ne kadar haklı? Uygulama şemaları ve beklentiler.

Amaç

Koleksiyoncu ve güneş pili iki farklı cihaz. Pil, güneş enerjisinin, pillerde depolanan ve amaçlar için kullanılan elektrik enerjisine dönüştürülmesini kullanır. ev ihtiyaçları. Güneş kolektörleri, bir ısı pompası gibi, dönüşümü suyu ısıtmak veya ısıtmak için kullanılan Güneş'ten çevre dostu enerji toplamak ve biriktirmek için tasarlanmıştır. İÇİNDE endüstriyel ölçek Isıyı elektriğe dönüştüren güneş termik santralleri yaygın olarak kullanılmaya başlandı.

Cihaz

Kollektörler üç ana bölümden oluşur:

paneller;
ön kamera;
depolama tankı.

Paneller şu şekilde sunuluyor: borulu radyatör, dış duvarı camdan yapılmış bir kutuya yerleştirilir. İyi aydınlatılmış herhangi bir yere yerleştirilmelidirler. Sıvı panel radyatöre girer, daha sonra ısıtılır ve ön odaya taşınır, burada soğuk suyun yerini sıcak su alır, bu da sistemde sabit dinamik basınç oluşturur. Bu durumda soğuk sıvı radyatöre, sıcak sıvı ise depolama tankına girer.

Standart panellerin her türlü koşula uyum sağlaması kolaydır. Özel montaj profilleri kullanılarak sınırsız sayıda birbirine paralel olarak arka arkaya monte edilebilir. Alüminyum montaj profillerine delikler açılır ve panellere alttan cıvata veya perçin ile sabitlenir. Tamamlandığında güneş emici paneller montaj profilleriyle birlikte tek bir sert yapı oluşturur.

Sistem güneş enerjisiyle ısıtma Havalı ve sıvı soğutuculu olmak üzere iki gruba ayrılır. Kollektörler radyasyonu yakalayıp emer ve onu enerjiye dönüştürür. termal enerji, ısının oda boyunca dağıtıldığı depolama elemanına aktarılır. Sistemlerden herhangi biri tamamlanabilir yardımcı ekipman (sirkülasyon pompası, basınç sensörleri, emniyet valfleri).

Çalışma prensibi

İÇİNDE gündüz termal radyasyon, kollektörde dolaşan soğutucuya (su veya antifriz) aktarılır. Isıtılan soğutucu, enerjiyi üzerinde bulunan ve sıcak su temini için su toplayan su ısıtıcı tankına aktarır. Basit versiyonda su sirkülasyonu gerçekleştirilir doğal olarak Sıcak ve yoğunluk farkından dolayı soğuk su devrede ve sirkülasyonun durmamasını sağlamak için özel bir pompa kullanılmaktadır. Sirkülasyon pompası, sıvıyı yapı boyunca aktif olarak pompalamak için tasarlanmıştır.

Daha karmaşık bir versiyonda toplayıcı, su veya antifriz ile doldurulmuş ayrı bir devreye dahil edilir. Pompa, depolanan güneş enerjisini termal olarak yalıtılmış bir depolama tankına aktararak bunların dolaşıma başlamasına yardımcı olur, bu da ısıyı depolamanıza ve gerektiğinde geri almanıza olanak tanır. Yeterli enerji yoksa tankın tasarımında bulunan elektrikli veya gazlı ısıtıcı otomatik olarak devreye girerek gerekli sıcaklığı korur.

Türler

Evine güneş enerjisi sistemi yaptırmak isteyenler öncelikle en uygun kollektör tipine karar vermelidir.

Düz tip toplayıcı

Kapalı kutu şeklinde sunulur temperli cam ve güneş ısısını emen özel bir katmana sahiptir. Bu katman, soğutucunun dolaştığı tüplere bağlanır. Ne kadar çok enerji alırsa verimliliği o kadar yüksek olur. Panelin kendisindeki ısı kayıplarının azaltılması ve emici plakalar üzerinde en fazla ısı emiliminin sağlanması, maksimum enerji toplanmasına olanak sağlar. Durgunluk olmadığında düz kollektörler suyu 200 °C'ye kadar ısıtabilir. Yüzme havuzlarında su ısıtmak, evsel ihtiyaçlar ve evin ısıtılması için tasarlanmıştır.

Vakum tipi manifold

Cam pillerden (bir dizi içi boş tüp) oluşur. Dış pil şeffaf bir yüzeye sahiptir ve iç pil, radyasyonu hapseden özel bir katmanla kaplanmıştır. Dahili ve harici piller arasındaki vakum katmanı, emilen enerjinin yaklaşık %90'ından tasarruf edilmesine yardımcı olur. Isı iletkenleri özel borulardır. Panel ısındığında akünün alt kısmında bulunan sıvı buhara dönüşerek yükselir ve ısıyı kolektöre aktarır. Bu tip sistemler kolektörlere göre daha verimlidir düz tip için kullanılabileceği için düşük sıcaklıklar ve düşük ışık koşullarında. Vakumlu güneş pili, çok katmanlı bir cam kaplama kullanarak ve kollektörlerde vakum oluşturarak soğutma sıvısı sıcaklığını 300 °C'ye ısıtmanıza olanak tanır.

Isı pompası

Güneş enerjisiyle ısıtma sistemleri, ısı pompası gibi bir cihazla en verimli şekilde çalışır. Hava koşulları ne olursa olsun enerjiyi ortamdan toplamak üzere tasarlanmış olup, evin içine monte edilebilmektedir. Buradaki enerji kaynağı su, hava veya toprak olabilir. Yeterli güneş enerjisi varsa, bir ısı pompası sadece güneş kollektörlerini kullanarak çalışabilir. Kombine bir ısı pompası ve güneş kolektörü sistemi kullanıldığında, kolektör tipi önemli değildir, ancak en çok uygun seçenek güneş enerjili vakum bataryası olacak.

Hangisi daha iyi

Güneş enerjili ısıtma sistemi her türlü çatıya kurulabilir. Düz plakalı toplayıcılar, tasarımı daha kırılgan olan vakumlu toplayıcıların aksine daha dayanıklı ve güvenilir kabul edilir. Bununla birlikte, düz kolektörün hasar görmesi durumunda emme sisteminin tamamının değiştirilmesi gerekirken, vakumlu kollektörde yalnızca hasarlı pilin değiştirilmesi gerekir.

Vakum manifoldunun verimliliği düz manifoldunkinden çok daha yüksektir. Kullanılabilirler kış zamanı ve bulutlu havalarda daha fazla güç üretirler. Isı pompası yüksek maliyetine rağmen oldukça yaygınlaştı. Vakum toplayıcıların enerji üretim hızı tüplerin boyutuna bağlıdır. Normalde tüplerin boyutları 58 mm çapında ve 1,2-2,1 metre uzunluğunda olmalıdır. Kollektörü kendiniz kurmak oldukça zordur. Ancak belirli bir bilgiye sahip olmanın yanı sıra aşağıdakileri takip etmek de ayrıntılı talimatlar ekipmanı satın alırken belirtilen sistemin kurulumu ve konumunun seçilmesi, görevi önemli ölçüde basitleştirecek ve güneş enerjisiyle ısıtmanın eve getirilmesine yardımcı olacaktır.

Güneş sistemlerinin sınıflandırılması ve ana elemanları

Güneş enerjili ısıtma sistemleri, termal enerji kaynağı olarak güneş ışınımını kullanan sistemlerdir. Diğer düşük sıcaklıklı ısıtma sistemlerinden karakteristik farkı, güneş ışınımını yakalamak ve onu termal enerjiye dönüştürmek için tasarlanmış bir güneş alıcısı olan özel bir elemanın kullanılmasıdır.

Güneş radyasyonunu kullanma yöntemine göre, güneş enerjisiyle düşük sıcaklıklı ısıtma sistemleri pasif ve aktif olarak ikiye ayrılır.

Pasif güneş enerjisi ısıtma sistemleri, binanın kendisinin veya bireysel çitlerinin (kollektör binası, kolektör duvarı, çatı kollektörü vb.) güneş ışınımını alan ve onu ısıya dönüştüren bir eleman olarak görev yaptığı sistemlerdir (Şekil 3.4) .

Pirinç. 3.4. Pasif düşük sıcaklıklı güneş enerjisi ısıtma sistemi “duvar toplayıcı”: 1 – güneş ışınları; 2 – yarı saydam ekran; 3 – hava damperi; 4 – ısıtılmış hava; 5 – odadan soğutulmuş hava; 6 - duvar kütlesinin kendi uzun dalga termal radyasyonu; 7 – duvarın siyah ışın alıcı yüzeyi; 8 – panjur.

Aktif, güneş enerjisi alıcısının binayla ilgili olmayan bağımsız, ayrı bir cihaz olduğu güneş enerjisiyle düşük sıcaklıklı ısıtma sistemleridir. Aktif güneş sistemleri alt bölümlere ayrılabilir:

- kullanım amacına göre (sıcak su temini, ısıtma, kombine sistemlerısı ve soğuk tedarik amaçları için);

- kullanılan soğutma sıvısının türüne göre (sıvı - su, antifriz ve hava);

- çalışma süresine göre (yıl boyunca, mevsimlik);

- İle teknik çözüm devreler (bir, iki, çok devreli).

Hava, tüm çalışma parametreleri aralığında donmayan, yaygın olarak kullanılan bir soğutucudur. Soğutucu olarak kullanıldığında ısıtma sistemlerini havalandırma sistemiyle birleştirmek mümkündür. Ancak hava, düşük sıcaklıktaki bir soğutucudur ve bu da sistemlerin kurulumu için metal tüketiminin artmasına neden olur. hava ısıtma Su sistemleriyle karşılaştırıldığında.

Su, ısı açısından yoğun ve yaygın olarak bulunabilen bir soğutucudur. Ancak 0°C'nin altındaki sıcaklıklarda içerisine antifriz sıvıları ilave edilmesi gerekmektedir. Ayrıca şunu da unutmamak gerekir ki su oksijenli boru hatları ve aparatların korozyonuna neden olur. Ancak güneş enerjili su sistemlerinde metal tüketimi çok daha düşüktür ve bu da onların daha geniş kullanımlarına büyük katkı sağlar.

Mevsimsel güneş enerjili sıcak su temin sistemleri genellikle tek devrelidir ve yaz aylarında ve geçiş aylarında, pozitif dış sıcaklıkların olduğu dönemlerde çalışır. Sahip olabilirler ek kaynak Servis verilen nesnenin amacına ve çalışma koşullarına bağlı olarak ısıtın veya onsuz yapın.

Binalar için güneş enerjisiyle ısıtma sistemleri genellikle çift devreli veya çoğunlukla çok devrelidir ve farklı devreler için farklı soğutucular kullanılabilir (örneğin, bir güneş enerjisi devresinde - sulu çözeltiler donmayan sıvılar, ara devrelerde - su ve tüketici devresinde - hava).

Binalara ısı ve soğukluk sağlamak amacıyla yıl boyunca kombine güneş enerjisi sistemleri çok devrelidir ve organik yakıtla çalışan geleneksel bir ısı jeneratörü veya bir ısı transformatörü şeklinde ek bir ısı kaynağı içerir.

Şematik diyagram Güneş enerjili ısıtma sistemi Şekil 3.5'te gösterilmektedir. Üç sirkülasyon devresi içerir:

- güneş kollektörleri 1, sirkülasyon pompası 8 ve sıvı ısı eşanjöründen 3 oluşan birinci devre;

- bir depolama tankı (2), bir sirkülasyon pompası (8) ve bir ısı eşanjöründen (3) oluşan ikinci devre;

- bir depolama tankı (2), bir sirkülasyon pompası (8), bir su-hava ısı eşanjöründen (ısıtıcı) 5 oluşan üçüncü devre.

Pirinç. 3.5. Güneş enerjisi ısıtma sisteminin şematik diyagramı: 1 – güneş kollektörü; 2 – depolama tankı; 3 – ısı eşanjörü; 4 – bina; 5 – ısıtıcı; 6 – ısıtma sisteminin yedeklenmesi; 7 – sıcak su temin sisteminin yedeklenmesi; 8 – sirkülasyon pompası; 9 – hayran.

Güneş enerjisiyle ısıtma sistemi aşağıdaki şekilde çalışır. Güneş kolektörlerinde (1) ısınan ısı alma devresinin soğutucusu (antifriz), ısı eşanjörüne (3) girer, burada antifrizin ısısı, ısı eşanjörünün (3) borular arası alanında dolaşan suya aktarılır. ikincil devrenin pompasının (8) hareketi. Isıtılan su, depolama tankına (2) girer. Su, sıcak su besleme pompası (8) tarafından depolama tankından alınır, gerekirse yedekte (7) gerekli sıcaklığa getirilir ve binanın sıcak su besleme sistemine girer. Depolama tankı su kaynağından yeniden doldurulur.

Isıtma için, depolama tankından (2) gelen su, üçüncü devre pompası (8) tarafından ısıtıcıya (5) beslenir, içinden bir fan (9) yardımıyla hava geçirilir ve ısıtıldığında binaya (4) girer. güneş kolektörleri tarafından üretilen radyasyon veya termal enerjinin eksikliği, yedek 6'nın açılmasına neden olur.

Güneş enerjisiyle ısıtma sistemi elemanlarının her özel durumda seçimi ve düzenlenmesi iklim faktörleri, tesisin amacı, ısı tüketim rejimi ve ekonomik göstergelere göre belirlenir.

Konsantre güneş alıcıları

Konsantre güneş alıcıları, cilalı metalden yapılmış, odağına soğutucunun dolaştığı bir ısı alıcı elemanın (güneş enerjisi kazanı) yerleştirildiği küresel veya parabolik aynalardır (Şekil 3.6). Soğutucu olarak su veya donmayan sıvılar kullanılır. Geceleri ve soğuk dönemlerde soğutucu olarak su kullanıldığında, sistemin donmasını önlemek için boşaltılması gerekir.

Güneş ışınımını yakalama ve dönüştürme işleminin yüksek verimliliğini sağlamak için, konsantre güneş alıcısının sürekli olarak kesinlikle Güneş'e yönlendirilmesi gerekir. Bu amaçla güneş alıcısı, Güneş'e yön sensörü, elektronik sinyal dönüştürme ünitesi ve güneş alıcısı yapısını iki düzlemde döndürmek için dişli kutusu içeren bir elektrik motoru içeren bir izleme sistemi ile donatılmıştır.

Konsantre güneş alıcılarına sahip sistemlerin avantajı, nispeten yüksek sıcaklıkta (100 °C'ye kadar) ısı ve hatta buhar üretebilme yeteneğidir. Dezavantajları yapının yüksek maliyetini içerir; yansıtıcı yüzeyleri sürekli olarak tozdan temizleme ihtiyacı; yalnızca gündüz saatlerinde çalışır ve bu nedenle büyük pillere ihtiyaç duyulur; Güneş takip sistemini çalıştırmak için üretilen enerjiyle orantılı olarak büyük enerji maliyetleri. Bu dezavantajlar aktif kullanımının yaygınlaşmasını engellemektedir. düşük sıcaklık sistemleri konsantre güneş alıcıları ile güneş enerjisiyle ısıtma. Son zamanlarda, düz güneş alıcıları en çok güneş enerjisiyle düşük sıcaklıklı ısıtma sistemlerinde kullanılmaktadır.

Düz plakalı güneş kollektörleri

Düz güneş kolektörü - enerjiyi emmek için düz konfigürasyonlu emici panele ve düz şeffaf yalıtıma sahip bir cihaz güneş radyasyonu ve onu ısıya dönüştürüyoruz.

Düz güneş kolektörleri (Şekil 3.7) camdan veya plastik kaplama(tekli, ikili, üçlü), ısı emici panel, güneşe bakan tarafı siyah boyalı, izolasyonlu arka taraf ve muhafaza (metal, plastik, cam, ahşap).

Soğutma sıvısı kanallarına sahip herhangi bir metal veya plastik levha, ısı alıcı panel olarak kullanılabilir. Isı alıcı paneller iki tipte alüminyum veya çelikten yapılmıştır: sac boru ve damgalı paneller (sac içinde boru). Plastik paneller, kırılganlıkları ve güneş ışığının etkisi altında hızlı yaşlanmaları ve düşük ısı iletkenlikleri nedeniyle yaygın olarak kullanılmamaktadır.

Pirinç. 3.6 Yoğunlaştırıcı güneş alıcıları: a – parabolik yoğunlaştırıcı; b – parabolik silindirik yoğunlaştırıcı; 1 – güneş ışınları; 2 – ısı alıcı eleman (güneş kolektörü); 3 – ayna; 4 – izleme sistemi tahrik mekanizması; 5 - soğutucuyu besleyen ve boşaltan boru hatları.

Pirinç. 3.7. Düz güneş kolektörü: 1 – güneş ışınları; 2 – cam; 3 – gövde; 4 - ısı alıcı yüzey; 5 – ısı yalıtımı; 6 – mühür; 7 - ısı alıcı plakanın kendi uzun dalga radyasyonu.

Güneş ışınımının etkisi altında, ısı alıcı paneller ortam sıcaklığını aşan 70-80 ° C sıcaklıklara kadar ısınır, bu da panelin konvektif ısı transferinde bir artışa yol açar. çevre ve gökyüzüne kendi radyasyonu. Daha fazlasını başarmak için yüksek sıcaklıklar Plakanın soğutucu yüzeyi, güneşten gelen kısa dalga radyasyonunu aktif olarak emen ve spektrumun uzun dalga kısmında kendi termal radyasyonunu azaltan spektral seçici katmanlarla kaplıdır. "Siyah nikel", "siyah krom", alüminyum üzerinde bakır oksit, bakır üzerinde bakır oksit ve diğerlerine dayanan bu tür tasarımlar pahalıdır (maliyetleri genellikle ısı alıcı panelin maliyetiyle karşılaştırılabilir). Düz plakalı kollektörlerin performansını artırmanın bir diğer yolu ise ısı alıcı panel ile şeffaf izolasyon arasında ısı kaybını azaltacak bir vakum oluşturmaktır (dördüncü nesil güneş kolektörleri).

İşletme deneyimi güneş enerjisi tesisleri Güneş kollektörlerine dayanan çalışmalar, bu tür sistemlerin bir takım önemli eksikliklerini ortaya çıkardı. Her şeyden önce bu yüksek maliyet koleksiyoncular. Yaptıkları işlerin verimliliğini artırmak seçici kaplamalar, camın şeffaflığını arttırmak, vakumlamak ve ayrıca bir soğutma sistemi kurmak ekonomik açıdan kârsız hale geliyor. Önemli bir dezavantaj, camın tozdan sık sık temizlenmesi ihtiyacıdır, bu da toplayıcının endüstriyel alanlarda kullanımını pratik olarak ortadan kaldırır. Şu tarihte: uzun süreli operasyon güneş kolektörleri, özellikle kış koşulları Camın bütünlüğünün ihlali nedeniyle camın aydınlatılan ve karartılan alanlarının eşit olmayan şekilde genişlemesi nedeniyle sıklıkla arızaları vardır. Taşıma ve kurulum sırasında da büyük oranda kolektör arızaları yaşanmaktadır. Kolektörlü işletim sistemlerinin önemli bir dezavantajı da yıl ve gün boyunca dengesiz yüklemedir. Avrupa'da ve Rusya'nın yüksek oranda dağınık radyasyona sahip (%50'ye kadar) Avrupa kısmındaki kollektörlerin işletilmesindeki deneyim, yıl boyunca özerk bir sıcak su temini ve ısıtma sistemi oluşturmanın imkansızlığını göstermiştir. Orta enlemlerde bulunan güneş kollektörlü tüm güneş enerjisi sistemleri, büyük hacimli depolama tanklarının kurulumunu ve sisteme ek bir enerji kaynağının dahil edilmesini gerektirir, bu da kullanımlarının ekonomik etkisini azaltır. Bu bağlamda, bunların ortalama güneş ışınımı yoğunluğunun yüksek olduğu (300 W/m2'den az olmayan) alanlarda kullanılması tavsiye edilir.

Üretilen enerjinin neredeyse yarısı havayı ısıtmak için kullanılıyor. Güneş kışın da parlar, ancak radyasyonu genellikle hafife alınır.

Bir Aralık günü Zürih yakınlarında fizikçi A. Fischer buhar üretiyordu; bu, güneşin en alçak noktasında olduğu ve hava sıcaklığının 3°C olduğu zamandı. Bir gün sonra, 0,7 m2 alana sahip bir güneş enerjisi kolektörü, bahçe su kaynağından gelen 30 litre soğuk suyu +60°C'ye ısıttı.

Güneş enerjisi kışın iç mekan havasını ısıtmak için rahatlıkla kullanılabilir. İlkbahar ve sonbaharda, havanın genellikle güneşli ama soğuk olduğu zamanlarda, tesislerin güneş enerjisiyle ısıtılması ana ısıtmayı açmanıza izin vermeyecektir. Bu, bir miktar enerji ve dolayısıyla para tasarrufu yapmayı mümkün kılar. Nadiren kullanılan evler veya mevsimlik konutlar (kulübeler, bungalovlar) için güneş enerjisiyle ısıtma özellikle kış aylarında faydalıdır, çünkü... duvarların aşırı soğumasını ortadan kaldırır, nem yoğunlaşması ve küflenmeden kaynaklanan tahribatları önler. Bu sayede yıllık işletme maliyetleri büyük ölçüde azalır.

Evleri güneş enerjisi kullanarak ısıtırken, binaların ısı yalıtımı sorununu mimari ve yapısal elemanlara dayanarak çözmek gerekir; oluştururken etkili sistem Güneş enerjisiyle ısıtma için ısı yalıtım özellikleri iyi olan evler inşa edilmelidir.

Isı maliyeti
Yardımcı ısıtma

Ev ısıtmasına güneş enerjisi katkısı
Ne yazık ki, Güneş'ten ısı alma periyodu her zaman termal yüklerin oluşma periyoduyla aynı fazda değildir.

Elimizde bulunan enerjinin büyük bir kısmı yaz dönemi, sürekli talebin olmaması nedeniyle kaybolur (aslında kolektör sistemi bir dereceye kadar kendi kendini düzenleyen bir sistemdir: ortamın sıcaklığı bir denge değerine ulaştığında ısı algısı durur, çünkü ısı kayıpları güneş kolektörü algılanan ısıya eşit hale gelir).

Güneş kolektörünün emdiği faydalı ısı miktarı 7 parametreye bağlıdır:

1. Gelen güneş enerjisi miktarı;
2. şeffaf yalıtımdaki optik kayıplar;
3. güneş kolektörünün ısı alıcı yüzeyinin emme özellikleri;
4. Isı alıcısından ısı transferinin verimliliği (güneş kolektörünün ısı alıcı yüzeyinden sıvıya, yani ısı alıcısının verimlilik değerine göre);
5. Isı kaybının seviyesini belirleyen şeffaf ısı yalıtımının geçirgenliği;
6. Güneş kolektörünün ısı alıcı yüzeyinin sıcaklığı; bu, soğutucunun hızına ve soğutucunun güneş kollektörünün girişindeki sıcaklığına bağlıdır;
7. dış hava sıcaklığı.

Güneş kollektörünün verimliliği, yani. Kullanılan enerjinin gelen enerjiye oranı tüm bu parametrelerle belirlenecektir. Şu tarihte: uygun koşullar%70’e ulaşabildiği gibi, olumsuz koşullar olması durumunda %30’a kadar da düşebilmektedir. Doğru bir verimlilik değeri, yalnızca yukarıda listelenen tüm faktörler dikkate alınarak sistemin davranışının tam olarak modellenmesiyle ön hesaplamada elde edilebilir. Açıkçası, böyle bir sorun yalnızca bilgisayar kullanılarak çözülebilir.

Güneş radyasyonunun akı yoğunluğu sürekli değiştiğinden, hesaplama tahminleri için günlük, hatta aylık toplam radyasyon miktarları kullanılabilir.

Tabloda 1 örnek olarak gösterilmektedir:

alınan aylık ortalama güneş radyasyonu miktarları, şu şekilde ölçülür: yatay yüzey;

güneye bakan dikey duvarlar için hesaplanan miktarlar;

Optimum eğim açısı 34° olan yüzeyler için toplamlar (Londra yakınında Kew için).

Tablo 1. Kew'e (Londra yakını) gelen aylık güneş radyasyonu miktarları

Tablo, optimum eğim açısına sahip bir yüzeyin (ortalama 8 kış ayı boyunca) yatay bir yüzeye göre yaklaşık 1,5 kat daha fazla enerji aldığını göstermektedir. Yatay bir yüzeye gelen güneş ışınımı miktarları biliniyorsa, bunları eğimli bir yüzeye dönüştürmek için bu katsayının (1,5) çarpımı ile çarpılabilir ve kabul edilen değer%40'a eşit güneş kollektörü verimliliği, yani.

1,5*0,4=0,6

Bu, belirli bir süre boyunca eğimli ısı alıcı yüzey tarafından emilen faydalı enerji miktarını verecektir.

Güneş enerjisinin bir binanın ısıtma arzına etkin katkısını manuel hesaplamayla bile belirlemek için, en azından aylık talep ve Güneş'ten alınan faydalı ısı dengesinin oluşturulması gerekir. Açıklık sağlamak için bir örneğe bakalım.

Yukarıdaki verileri kullanırsak ve ısı kaybı oranı 250 W/°C olan bir evi düşünürsek, konumun yıllık derece günü 2800 (67200°C*h) olur. ve güneş kolektörlerinin alanı örneğin 40 m2 ise, aya göre aşağıdaki dağılım elde edilir (bkz. Tablo 2).

Tablo 2. Güneş enerjisinin etkin katkısının hesaplanması

Ay	°C*saat/ay	Yatay bir yüzeydeki radyasyon miktarı, kW*h/m2	Birim kollektör alanı başına faydalı ısı (D0,6), kWh/m2	Toplam faydalı ısı (E40 m2), kWh	Güneş enerjisi katkısı, kW*s/m2
A	B	C	D	e	F	G
Ocak	10560	2640	18,3	11	440	440
Şubat	9600	2400	30,9	18,5	740	740
Mart	9120	2280	60,6	36,4	1456	1456
Nisan	6840	1710	111	67,2	2688	1710
Mayıs	4728	1182	123,2	73,9	2956	1182
Haziran	-	-	150,4	90,2	3608	-
Temmuz	-	-	140,4	84,2	3368	-
Ağustos	-	-	125,7	75,4	3016	-
Eylül	3096	774	85,9	51,6	2064	774
Ekim	5352	1388	47,6	28,6	1144	1144
Kasım	8064	2016	23,7	14,2	568	568
Aralık	9840	2410	14,4	8,6	344	344
Toplam	67200	16800	933	559,8	22392	8358

Isı maliyeti
Güneş'in sağladığı ısı miktarını hesapladıktan sonra bunu parasal olarak sunmak gerekir.

Üretilen ısının maliyeti aşağıdakilere bağlıdır:

yakıt maliyeti;

yakıtın kalorifik değeri;

genel sistem verimliliği.

Bu şekilde elde edilen işletme maliyetleri daha sonra güneş enerjisiyle ısıtma sisteminin sermaye maliyetleriyle karşılaştırılabilir.

Buna göre, yukarıda tartışılan örnekte, örneğin gaz yakıtı tüketen ve 1,67 ruble/kWh maliyetle ısı üreten geleneksel bir ısıtma sistemi yerine güneş enerjisiyle ısıtma sisteminin kullanıldığını varsayarsak, o zaman sırayla elde edilen yıllık tasarrufu belirlemek için, güneş enerjisi tarafından sağlanan 8358 kWh gereklidir (40 m2'lik bir kolektör alanı için Tablo 2'deki hesaplamalara göre), 1,67 ruble/kWh ile çarpılır, bu da şunu verir:

8358*1,67 = 13957,86 ruble.

Yardımcı ısıtma
Güneş enerjisinin ısınma (veya başka amaçlar) için kullanımını anlamak isteyen kişilerin en sık sorduğu sorulardan biri şudur: "Güneş parlamadığında ne yaparsınız?" Enerji depolama kavramını anladıktan sonra şu soruyu sorarlar: "Pilde termal enerji kalmadığında ne yaparsınız?" Bu soru doğaldır ve sıklıkla yedekleme ihtiyacı ortaya çıkar geleneksel sistem mevcut enerji kaynaklarına alternatif olarak güneş enerjisinin yaygın olarak benimsenmesinin önünde büyük bir engeldir.

Güneş enerjisiyle ısıtma sisteminin kapasitesi, binanın soğuk ve bulutlu havalarda çalışmaya devam etmesi için yeterli değilse, bunun sonuçları, kış aylarında sadece bir kez bile olsa, geleneksel tam boyutlu bir ısıtma sisteminin sağlanmasını gerektirecek kadar ciddi olabilir. Yedek olarak ısıtma sistemi. Güneş enerjisiyle ısıtılan binaların çoğu tam yedekli bir sistem gerektirir. Şu anda çoğu bölgede güneş enerjisi Geleneksel enerji türlerinin tüketimini azaltmanın bir yolu olarak düşünülmeli, bunların tamamen ikamesi olarak düşünülmemelidir.

Geleneksel ısıtıcılar uygun yedeklerdir ancak başka birçok alternatif de vardır, örneğin:

Şömineler;
- odun sobaları;
- odun ısıtıcıları.

Ancak en elverişsiz koşullarda bir odaya ısı sağlayacak kadar büyük bir güneş enerjili ısıtma sistemi yapmak istediğimizi varsayalım. Çok soğuk günler ve uzun süreli bulutlu havaların birleşimi nadiren meydana geldiğinden, bu durumlar için gerekli olan güneş enerjisi sisteminin (kollektör ve akü) ilave boyutu, nispeten az yakıt tasarrufu için çok pahalı olacaktır. Ayrıca sistem çoğu zaman nominal gücün altında çalışacaktır.

Isıtma yükünün %50'sini karşılayacak şekilde tasarlanmış bir güneş enerjisi termal sistemi, yalnızca 1 günlük çok soğuk havalara yetecek kadar ısı sağlayabilir. Güneş sisteminin boyutu iki katına çıkarılarak eve 2 soğuk, bulutlu gün boyunca ısıtma sağlanacak. 2 günden daha uzun süreler için, daha sonra boyuttaki bir artış, bir önceki artış kadar gerekçesiz olacaktır. Ayrıca ikinci bir artışın gerekli olmayacağı ılıman hava dönemleri de olacaktır.

Şimdi 3 soğuk ve bulutlu gün dayanması için ısıtma sistemi kollektörlerinin alanını 1,5 kat daha arttırırsanız, teorik olarak kış aylarında evin tüm ihtiyacının 1/2'sini karşılamaya yeterli olacaktır. Ancak elbette pratikte durum böyle olmayabilir, çünkü bazen arka arkaya 4 (veya daha fazla) gün soğuk bulutlu hava olabilir. Bu 4. günü hesaba katmak için teorik olarak binanın ihtiyaç duyduğu ısının 2 katı kadar ısı toplayabilen bir güneş enerjili ısıtma sistemine ihtiyacımız olacak. ısıtma sezonu. Güneş termal sistem tasarımında soğuk ve bulutlu dönemlerin beklenenden daha uzun olabileceği açıktır. Kolektör ne kadar büyük olursa, boyutundaki her ilave artış o kadar az yoğun olarak kullanılır, kollektör alanı birimi başına daha az enerji tasarrufu sağlanır ve ilave alan birimi başına yatırım getirisi o kadar düşük olur.

Bununla birlikte, tüm ısıtma talebini karşılamak ve yardımcı ısıtma sistemini ortadan kaldırmak için yeterli güneş enerjisi termal enerjisini depolamak amacıyla cesur girişimlerde bulunulmuştur. G. Hay'in güneş enerjisi evi gibi nadir sistemler dışında, uzun süreli ısı depolama belki de yardımcı bir sistemin tek alternatifidir. G. Thomason, Washington'daki ilk evinde %100 güneş enerjisiyle ısıtmaya yaklaştı; standart bir sıvı yakıtlı ısıtıcı, ısıtma yükünün yalnızca %5'ini karşılıyordu.

Yardımcı sistem toplam yükün yalnızca küçük bir yüzdesini kapsıyorsa, elektrik santralinde önemli miktarda enerji üretilmesini gerektirmesine rağmen elektrikli ısıtmanın kullanılması mantıklıdır ve bu daha sonra ısıtma için ısıya dönüştürülür. (Santral binada 1 kWh termal enerji üretmek için 10500...13700 kJ tüketmektedir). Çoğu durumda elektrikli ısıtıcı, yağdan veya yağdan daha ucuz olacaktır. gazlı fırın ve binayı ısıtmak için gereken nispeten az miktardaki elektrik, kullanımını haklı gösterebilir. Ek olarak, elektrikli ısıtıcı, elektrik bobinlerinin imalatında kullanılan nispeten az miktardaki malzeme (ısıtıcıya kıyasla) nedeniyle daha az malzeme yoğun bir cihazdır.

Çünkü Güneş enerjisinin verimliliği kollektör düşük sıcaklıklarda çalıştırıldığında önemli ölçüde artar, bu durumda ısıtma sistemi mümkün olduğu kadar düşük sıcaklıkları kullanacak şekilde tasarlanmalıdır - hatta 24...27°C. Thomason'un sıcak hava sisteminin faydalarından biri, oda sıcaklığına yakın sıcaklıklarda aküden faydalı ısı çıkarmaya devam etmesidir.

Yeni inşaatta ısıtma sistemleriÖrneğin kanatlı radyatörlerin genişletilmesiyle daha düşük sıcaklıkların kullanılması beklenebilir. sıcak su radyant panellerin boyutunun arttırılması veya daha düşük bir sıcaklıkta hava hacminin arttırılması. Tasarımcılar çoğunlukla odayı sıcak hava kullanarak veya genişletilmiş radyant paneller kullanarak ısıtmayı tercih ediyor. Hava ısıtma sistemi, düşük sıcaklıkta depolanan ısıdan en iyi şekilde yararlanır. Radyant ısıtma panelleri uzun bir gecikmeye sahiptir (sistemin açılması ile hava sahasının ısıtılması arasında) ve genellikle sıcak hava sistemlerine göre soğutucunun daha yüksek çalışma sıcaklıklarına ihtiyaç duyar. Bu nedenle, depolama cihazından gelen ısı, düşük sıcaklıklara sahip sistemler için kabul edilebilir olan sıcaklıklarda tam olarak kullanılmaz. sıcak hava ve böyle bir sistemin genel verimliliği daha düşüktür. Havaya benzer sonuçlar elde etmek için radyant panel sistemini aşırı boyutlandırmak önemli ek maliyetlere neden olabilir.

Arıza süresini ortadan kaldırarak genel maliyetleri düşürürken genel sistem verimliliğini (güneş enerjisiyle ısıtma ve yardımcı yedekli sistem) artırmak bileşenler Birçok tasarımcı güneş kollektörünü ve bataryayı yardımcı sistemle entegre etmeyi seçmiştir. Ortak bileşenler şunlardır:

Hayranlar;
- pompalar;
- ısı eşanjörleri;
- kontroller;
- borular;
- hava kanalları.

Sistem Mühendisliği makalesindeki resimler gösteriyor çeşitli şemalar bu tür sistemler.

Sistemler arasındaki arayüzleri tasarlamanın bir dezavantajı, kontrollerin ve hareketli parçaların artmasıdır, bu da mekanik arıza olasılığını artırır. Sistemlerin bağlantı noktasına başka bir cihaz ekleyerek verimliliği %1...2 oranında artırma isteği neredeyse karşı konulamaz ve güneş enerjisiyle ısıtma sisteminin arızasının en yaygın nedeni olabilir. Tipik olarak yardımcı ısıtıcının güneş enerjisi termal depolama bölmesini ısıtmaması gerekir. Böyle bir durumda, süreç neredeyse her zaman daha yüksek sıcaklıklarda gerçekleşeceğinden, güneş enerjisiyle ısı toplama aşaması daha az verimli olacaktır. Diğer sistemlerde ise binadan gelen ısıyı kullanarak batarya sıcaklığının düşürülmesi sistemin genel verimliliğini artırıyor.

Bu şemanın diğer eksikliklerinin nedenleri, sürekli yüksek sıcaklıklardan dolayı bataryanın büyük ısı kaybıyla açıklanmaktadır. Yardımcı ekipmanın pili ısıtmadığı sistemlerde, birkaç gün boyunca güneş olmadığında pil önemli ölçüde daha az ısı kaybedecektir. Bu şekilde tasarlanan sistemlerde bile konteynerden ısı kaybı, güneş enerjisiyle ısıtma sistemi tarafından emilen toplam ısının %5...20'si kadardır. Yardımcı ekipmanla ısıtılan bir aküyle, ısı kaybı önemli ölçüde daha yüksek olacaktır ve yalnızca akü kabı binanın ısıtılmış bir alanına yerleştirilmişse haklı gösterilebilir.

Seçici kaplamalar

Optik özelliklerin seçiciliğinden sorumlu mekanizmanın türüne bağlı olarak dört grup seçici kaplama ayırt edilir:

1) kendi;

2) iki katmanlı, burada üst katman görünür bölgede büyük, IR bölgesinde küçük bir emme katsayısına sahiptir ve alt katman IR bölgesinde yüksek bir yansıma katsayısına sahiptir;

3) gerekli etkiyi sağlayan bir mikro rahatlama ile;

4) girişim.

Az sayıda kişinin optik özelliklerinde kendi seçiciliği vardır. bilinen malzemelerörneğin W, Cu2S, HfC.

Girişim seçici yüzeyler, kısa dalga radyasyonunun girişim nedeniyle bastırıldığı ve uzun dalga radyasyonunun serbestçe yansıtıldığı birkaç alternatif metal ve dielektrik katmandan oluşur.

Güneş sistemlerinin sınıflandırılması ve ana elemanları

Güneş enerjisiyle ısıtma sistemleri, ısı kaynağı olarak güneş ışınımı enerjisini kullanan sistemlerdir. Diğer düşük sıcaklıklı ısıtma sistemlerinden karakteristik farkı, güneş ışınımını yakalamak ve onu termal enerjiye dönüştürmek için tasarlanmış bir güneş alıcısı olan özel bir elemanın kullanılmasıdır.

Güneş radyasyonunu kullanma yöntemine göre, güneş enerjisiyle düşük sıcaklıklı ısıtma sistemleri pasif ve aktif olarak ikiye ayrılır.

Pasif Güneş enerjili ısıtma sistemleri, binanın kendisinin veya bireysel muhafazalarının (bina-toplayıcı, duvar-toplayıcı, çatı-toplayıcı vb.) güneş ışınımını alan ve onu ısıya dönüştüren bir eleman olarak görev yaptığı güneş enerjisiyle ısıtma sistemleri olarak adlandırılır (Şekil 4.1). .1)).

Aktif güneş enerjisi alıcısının binayla ilgisi olmayan bağımsız, ayrı bir cihaz olduğu güneş enerjisiyle düşük sıcaklıklı ısıtma sistemleri olarak adlandırılır. Aktif güneş sistemleri alt bölümlere ayrılabilir:

Amaca göre (sıcak su temini, ısıtma sistemleri, ısıtma ve soğuk temini amaçlı kombine sistemler);

Kullanılan soğutucunun cinsine göre (sıvı - su, antifriz ve hava);

Çalışma süresine göre (yıl boyu, mevsimlik);

Devrelerin teknik çözümüne göre (bir, iki, çok devreli).

Mevsimsel güneş enerjili sıcak su temin sistemleri genellikle tek devrelidir ve pozitif dış ortam sıcaklıklarının olduğu dönemlerde çalışır. Servis verilen nesnenin amacına ve çalışma koşullarına bağlı olarak ek bir ısı kaynağına sahip olabilirler veya onsuz yapabilirler.

Binalar için güneş enerjisiyle ısıtma sistemleri genellikle çift devreli veya çoğu zaman çok devrelidir ve farklı devreler için farklı soğutucular kullanılabilir (örneğin, güneş devresinde - donmayan sıvıların sulu çözeltileri, ara devrelerde - su) ve tüketici devresinde - hava).

Aktif bir güneş enerjisi sisteminin ana unsurları bir güneş alıcısı, bir ısı akümülatörü, ek bir ısı kaynağı veya transformatör (ısı pompası) ve tüketicisidir (binalar için ısıtma ve sıcak su tedarik sistemleri). Her özel durumda elemanların seçimi ve düzenlenmesi iklim faktörleri, nesnenin amacı, ısı tüketimi rejimi, ekonomik göstergeler ile belirlenir.

Güneş Termal Sistemleri

4.1. Güneş sistemlerinin sınıflandırılması ve ana elemanları

Güneş radyasyonunu kullanma yöntemine göre, güneş enerjisiyle düşük sıcaklıklı ısıtma sistemleri pasif ve aktif olarak ikiye ayrılır.

Pasif güneş enerjili ısıtma sistemleri, binanın kendisinin veya bireysel mahfazalarının (bina-toplayıcı, duvar-toplayıcı, çatı-toplayıcı vb.) güneş ışınımını alan ve onu ısıya dönüştüren bir eleman olarak görev yaptığı sistemlerdir (Şekil 4.1.1). )).

Pirinç. 4.1.1 Pasif düşük sıcaklıklı güneş enerjisi ısıtma sistemi “duvar toplayıcı”: 1 – güneş ışınları; 2 – yarı saydam ekran; 3 – hava damperi; 4 – ısıtılmış hava; 5 – odadan soğutulmuş hava; 6 - duvar kütlesinin kendi uzun dalga termal radyasyonu; 7 – duvarın siyah ışın alıcı yüzeyi; 8 – panjur.

amaca göre (sıcak su temini, ısıtma sistemleri, ısıtma ve soğuk tedarik amaçlı kombine sistemler);

kullanılan soğutma sıvısının türüne göre (sıvı - su, antifriz ve hava);

çalışma süresine göre (yıl boyunca, mevsimlik);

devrelerin teknik çözümü üzerine (bir, iki, çok devre).

Hava, tüm çalışma parametreleri aralığında donmayan, yaygın olarak kullanılan bir soğutucudur. Soğutucu olarak kullanıldığında ısıtma sistemlerini havalandırma sistemiyle birleştirmek mümkündür. Ancak havanın düşük ısı taşıyıcısı olması, hava ısıtma sistemlerinin kurulumunda su sistemlerine göre metal tüketiminin artmasına neden olur.

Su, ısı açısından yoğun ve yaygın olarak bulunabilen bir soğutucudur. Ancak 0°C'nin altındaki sıcaklıklarda içerisine antifriz sıvıları ilave edilmesi gerekmektedir. Ayrıca oksijenle doyurulmuş suyun boru hatları ve ekipmanların korozyonuna neden olduğu dikkate alınmalıdır. Ancak güneş enerjili su sistemlerinde metal tüketimi çok daha düşüktür ve bu da onların daha geniş kullanımlarına büyük katkı sağlar.

Mevsimsel güneş enerjili sıcak su temin sistemleri genellikle tek devrelidir ve yaz aylarında ve geçiş aylarında, pozitif dış sıcaklıkların olduğu dönemlerde çalışır. Servis verilen nesnenin amacına ve çalışma koşullarına bağlı olarak ek bir ısı kaynağına sahip olabilirler veya onsuz yapabilirler.

Güneş enerjisiyle ısıtma sisteminin şematik diyagramı Şekil 4.1.2'de gösterilmektedir. Üç sirkülasyon devresi içerir:

güneş kollektörleri (1), sirkülasyon pompası (8) ve sıvı ısı eşanjöründen (3) oluşan birinci devre;

bir depolama tankı (2), bir sirkülasyon pompası (8) ve bir ısı eşanjöründen (3) oluşan ikinci devre;

bir depolama tankı (2), bir sirkülasyon pompası (8), bir su-hava ısı eşanjöründen (ısıtıcı) (5) oluşan üçüncü devre.

Pirinç. 4.1.2. Güneş enerjisi ısıtma sisteminin şematik diyagramı: 1 – güneş kollektörü; 2 – depolama tankı; 3 – ısı eşanjörü; 4 – bina; 5 – ısıtıcı; 6 – ısıtma sisteminin yedeklenmesi; 7 – sıcak su temin sisteminin yedeklenmesi; 8 – sirkülasyon pompası; 9 – hayran.

Güneş enerjisiyle ısıtma sistemi elemanlarının her özel durumda seçimi ve düzenlenmesi iklim faktörleri, tesisin amacı, ısı tüketim rejimi ve ekonomik göstergelere göre belirlenir.

4.2. Konsantre güneş alıcıları

Konsantre güneş alıcıları, cilalı metalden yapılmış, odağına soğutucunun dolaştığı bir ısı alıcı elemanın (güneş enerjisi kazanı) yerleştirildiği küresel veya parabolik aynalardır (Şekil 4.2.1). Soğutucu olarak su veya donmayan sıvılar kullanılır. Geceleri ve soğuk dönemlerde soğutucu olarak su kullanıldığında, sistemin donmasını önlemek için boşaltılması gerekir.

Pirinç. 4.2.1. Yoğunlaştırıcı güneş alıcıları: a – parabolik yoğunlaştırıcı; b – parabolik silindirik yoğunlaştırıcı; 1 – güneş ışınları; 2 – ısı alıcı eleman (güneş kolektörü); 3 – ayna; 4 – izleme sistemi tahrik mekanizması; 5 - soğutucuyu besleyen ve boşaltan boru hatları.

Konsantre güneş alıcılarına sahip sistemlerin avantajı, nispeten yüksek sıcaklıkta (100 °C'ye kadar) ısı ve hatta buhar üretebilme yeteneğidir. Dezavantajları yapının yüksek maliyetini içerir; yansıtıcı yüzeyleri sürekli olarak tozdan temizleme ihtiyacı; yalnızca gündüz saatlerinde çalışır ve bu nedenle büyük pillere ihtiyaç duyulur; Güneş takip sistemini çalıştırmak için üretilen enerjiyle orantılı olarak büyük enerji maliyetleri. Bu dezavantajlar, konsantre güneş alıcılarına sahip aktif düşük sıcaklıklı güneş enerjisiyle ısıtma sistemlerinin yaygın kullanımını engellemektedir. Son zamanlarda, düz güneş alıcıları en çok güneş enerjisiyle düşük sıcaklıklı ısıtma sistemlerinde kullanılmaktadır.

4.3. Düz plakalı güneş kollektörleri

Düz güneş kolektörü, güneş ışınımı enerjisini absorbe etmek ve ısıya dönüştürmek için düz konfigürasyonlu emici panele ve düz şeffaf yalıtıma sahip bir cihazdır.

Düz plakalı güneş kolektörleri (Şekil 4.3.1), cam veya plastik kaplama (tekli, ikili, üçlü), güneşe bakan tarafı siyah boyalı ısı alıcı panel, arka tarafı izolasyon ve bir mahfazadan (Şekil 4.3.1) oluşur. metal, plastik, cam, ahşap).

Pirinç. 4.3.1. Düz güneş kolektörü: 1 – güneş ışınları; 2 – cam; 3 – gövde; 4 - ısı alıcı yüzey; 5 – ısı yalıtımı; 6 – mühür; 7 - ısı alıcı plakanın kendi uzun dalga radyasyonu.

Güneş radyasyonunun etkisi altında, ısı alan paneller ortam sıcaklığını aşan 70-80 ° C sıcaklıklara kadar ısınır, bu da panelin çevreye konvektif ısı transferinde ve gökyüzüne kendi radyasyonunda artışa yol açar. . Daha yüksek soğutucu sıcaklıklarına ulaşmak için plakanın yüzeyi, güneşten gelen kısa dalga radyasyonunu aktif olarak emen ve spektrumun uzun dalga kısmında kendi termal radyasyonunu azaltan spektral seçici katmanlarla kaplanır. "Siyah nikel", "siyah krom", alüminyum üzerinde bakır oksit, bakır üzerinde bakır oksit ve diğerlerine dayanan bu tür tasarımlar pahalıdır (maliyetleri genellikle ısı alıcı panelin maliyetiyle karşılaştırılabilir). Düz plakalı kollektörlerin performansını artırmanın bir diğer yolu ise ısı alıcı panel ile şeffaf izolasyon arasında ısı kaybını azaltacak bir vakum oluşturmaktır (dördüncü nesil güneş kolektörleri).

Güneş kollektörlerine dayalı güneş enerjisi tesislerinin işletilmesindeki deneyim, bu tür sistemlerin bir takım önemli dezavantajlarını ortaya çıkarmıştır. Her şeyden önce, bu koleksiyonerlerin yüksek maliyetidir. Seçici kaplamalar yoluyla operasyonlarının verimliliğini arttırmak, camın şeffaflığını arttırmak, tahliyenin yanı sıra bir soğutma sistemi kurmak ekonomik açıdan kârsız hale geliyor. Önemli bir dezavantaj, camın tozdan sık sık temizlenmesi ihtiyacıdır, bu da toplayıcının endüstriyel alanlarda kullanımını pratik olarak ortadan kaldırır. Güneş kolektörlerinin uzun süreli çalışması sırasında, özellikle kış koşullarında, camın bütünlüğünün ihlali nedeniyle aydınlatılan ve karartılan cam alanlarının dengesiz genişlemesi nedeniyle sık sık arızaları görülmektedir. Taşıma ve kurulum sırasında da büyük oranda kolektör arızaları yaşanmaktadır. Kolektörlü işletim sistemlerinin önemli bir dezavantajı da yıl ve gün boyunca dengesiz yüklemedir. Avrupa'da ve Rusya'nın yüksek oranda dağınık radyasyona sahip (%50'ye kadar) Avrupa kısmındaki kollektörlerin işletilmesindeki deneyim, yıl boyunca özerk bir sıcak su temini ve ısıtma sistemi oluşturmanın imkansızlığını göstermiştir. Orta enlemlerde bulunan güneş kollektörlü tüm güneş enerjisi sistemleri, büyük hacimli depolama tanklarının kurulumunu ve sisteme ek bir enerji kaynağının dahil edilmesini gerektirir, bu da kullanımlarının ekonomik etkisini azaltır. Bu bağlamda, bunların ortalama güneş ışınımı yoğunluğunun yüksek olduğu (300 W/m2'den az olmayan) alanlarda kullanılması tavsiye edilir.

Ukrayna'da güneş enerjisi kullanımına yönelik potansiyel fırsatlar

Ukrayna topraklarında, yıllık ortalama bir gün ışığı saati için güneş radyasyonunun enerjisi, 1 m 2 başına ortalama 4 kW ∙ saattir (içinde yaz günleri– 6 – 6,5 kW ∙ saate kadar) yani her biri için yılda yaklaşık 1,5 bin kW ∙ saat metrekare. Bu, güneş enerjisi kullanımının en yaygın olduğu Orta Avrupa'dakiyle hemen hemen aynı.

Ukrayna, uygun iklim koşullarının yanı sıra güneş enerjisi kullanımı alanında oldukça nitelikli bilimsel personele sahiptir. Dönüşünün ardından Prof. Boyko B.T. Güneş enerjisinin kullanımına ilişkin UNESCO uluslararası programına (1973-1979) başkanlık ettiği UNESCO'dan, Kharkov Politeknik Enstitüsü'nde (şu anda Ulusal Teknik Üniversite) yoğun bilimsel ve organizasyonel faaliyetlere başladı. - KhPI) güneş enerjisi için malzeme biliminin yeni bir bilimsel ve eğitimsel yönünün geliştirilmesi üzerine. Zaten 1983 yılında, SSCB Yüksek Eğitim Bakanlığı'nın 13 Temmuz 1983 tarih ve N 885 sayılı emri uyarınca, SSCB'de yüksek öğrenim uygulamasında ilk kez, Kharkov Politeknik Enstitüsü fizikçi mühendisleri yetiştirmeye başladı. “Metal Fiziği” uzmanlığı kapsamında güneş enerjisi için malzeme bilimi alanında profil. Bu, 1988 yılında “Elektronik ve Güneş Enerjisi için Fiziksel Malzeme Bilimi” (PMEG) mezun bölümünün kurulmasının temelini attı. FMEG Departmanı, Ukrayna uzay programı çerçevesinde Enstrüman Mühendisliği Teknolojisi Araştırma Enstitüsü (Kharkov) ile işbirliği içinde, verimli silikon güneş pillerinin oluşturulmasında yer aldı. 13 - Ukrayna uzay aracı için %14.

FMEG departmanı, 1994 yılından bu yana, Stuttgart Üniversitesi ve Avrupa Topluluğu'nun yanı sıra Zürih Teknik Üniversitesi ve İsviçre Ulusal Bilim Topluluğu'nun desteğiyle, film fotovoltaik hücrelerin geliştirilmesine yönelik bilimsel araştırmalara aktif olarak katılmaktadır.