/ Сонячні колектори / Використання сонячних водонагрівачів в світі

Екскурс по світовим тенденціям використання сонячних водонагрівальних установок

Перший сонячний водонагрівач був створений в 1767 році швейцарським ботаніком Орасіо Бенедиктом де Соссюром і по своїй потужності він дозволяв приготувати суп.:)

Світ став свідком швидкого зростання використання сонячного теплопостачання у багатьох країнах. Найбільш масштабно воно втілюється в технологіях нагріву води за допомогою сонячних колекторів. Технічні інновації, підвищена продуктивність, тривалий термін служби  і простота використання робить ці системи привабливими. Установка сонячного водонагріву стала нормою в країнах з великою кількістю сонячного випромінювання, в таких як країни Середземномор'я, Японії і Австрії, а також в Колумбії, де започаткували  місцеву промисловість сонячних систем завдяки конструкції Лас Гавіотас під керівництвом Паоло Лугарі. Мотивований бажанням скоротити витрати на соціальне житло, команда Гавіотас вивчала кращі системи з Ізраїлю, і адаптувала їх, щоб відповідати вимогам, встановленим Banco Central Hipotecario, згідно яким система повинна функціонувати в таких містах, як Богота, де більш ніж 200 днів хмарно. Кінцеві проекти були настільки успішними, що Лас-Гавіотас запропонував у 1984 році 25-річну гарантію на будь-який зі своїх об'єктів. Понад 40000 об’єктів було встановлено, і до цих пір, вже чверть століття по тому, успішно функціонують.

Тільки в США експлуатуються сонячні колектори загальною площею 10 млн. м², що забезпечує річну економію палива до 1,5 млн. т. Плоскі колектори для нагріву води використовувалися у Флориді і Південної Каліфорнії ще в 1920-і роки, але сплеск інтересу до сонячного опалення у Північній Америці виник після 1960 року, а особливо після нафтової кризи 1973 року. Щодо Європи, то тут щороку в експлуатацію вводиться близько 3 млн м² плоских сонячних колекторів, що еквівалентно тепловій потужності 1,5 тис. МВт. Сонячний плоский колектор — це теплоізольований теплообмінник проточного типу. У такому геліоколекторі вода може нагріватися до 95° С. Також останнім часом все більшої популярності в Європі набувають вакуумні трубчасті сонячні колектори, завдяки своїй високій ефективності та можливості гарно працювати навіть взимку. Колектори цих двлх типів є найбільш поширеними і доступними за ціною. В країнах ЄС рекомендують застосовувати їх у комбінації з тепловим насосом.

Сонячний водонагрівач, що популярний на Мальті

В регіонах, для яких притаманий надлишок сонячної радіації (Туреччина, Південні райони КНР, Саудівська Аравія і т. д.) в якості абсорбера в таких сонячних колекторах використовується пластина з алюмінію або сталі. Величина ККД таких геліоколекторів невелика, що компенсується високими (надмірними) величинами сонячного опромінення поверхні. Для південних регіонів Росії потрібні колектори з мідною пластиною зі спеціальним покриттям. Завдяки високій теплопровідності міді питомі значення теплопередачі енергії теплоносію і загальний ККД сонячного колектора значно вищий.

Окрім плоских колекторів існують колектори і інших типів. Так вакуумні трубчасті сонячні колектори можуть нагрівати теплоносій до 250° С влітку і не менше ніж на 35° С взимку навіть у хмарну погоду.  В умовах клімату, характерному для наших широт, доцільно встановлювати саме вакуумні геліоколектори. На даний час у нашій країні сумарна площа сонячних колекторів не перевищує 100 тис. м².

Світовим лідером з виробництва та інсталяції сонячних водонагрівачів є Китай. На ринку сонячних установок продовжується бум: у 2007 році в Китаї сонячними водонагрівачами користувалися близько 40 мільйонів сімей загальною чисельністю в 150 мільйонів чоловік, в 2008 було встановлено 31 млн м² (22 ГВт) нових систем, а вже в 2009  ще 42 млн м² (29ГВт). Таким чином до 2009 року сумарні площі встановлених сонячних геліоколекторів виросли до 140 млн м². Цього достатньо для постачання гарячою водою приблизно 60 млн домогосподарств [Eric Martinot, Junfeng Renewable Energy Policy Update For China 21 Июль 2010 г]. Планується, що до 2020 року 300 мільйонів м² приміщень у Китаї буде обладнано сонячними водонагрівачами. Цікаво, що базові моделі в Китаї приблизно на 80

 % дешевше для даного розміру колектора ніж у західних країнах. Популярність сонячних установок пов'язана з ефективними вакуумними трубчастими колекторами, які дозволяють функціонувати системі навіть за хмарної погоди і при мінусових температурах.

Сонячні водонагрівачі на дахах нових будівель в китайській провінції Хубей

Також дуже широко застосовується водонагрівачі з використанням енергії сонця в Ізраїлі, де 95% квартир обладнані такими системами. У 1950-х роках через брак палива в новий ізраїльській державі уряд заборонив нагрів води з 10 години вечора до 6 години ранку. Тоді ж, у 1953 інженером Леві Іссаром був створений і вдосконалений доктором Цві Тавор в 1955 році сучасний тип водонагрівачів. В 1953 р. він заснував NerYah компанію, перший комерційний виробник в Ізраїлі сонячних нагрівачів води [Petrotyranny by John C. Bacher, David Suzuki, published by Dundurn Press Ltd., 2000]. Через 3 роки інженер отримав премію в 1000 ізраїльських лір від прем'єр-міністра країни, Давида Бен-Гуріона. а. Незважаючи на велику кількість сонячного випромінювання в Ізраїлі, у 1967 році сонячними водонагрівачами користувалося лише 20% населення. Після енергетичної кризи в 1970-х років, в 1980 році ізраїльський Кнесет прийняв закон, що вимагає встановлення сонячних водонагрівачів у всіх нових будинках. Виняток становлять деякі висотні будинки (більше 24 поверхів), де площа даху недостатня для розміщення сонячних колекторів достатніх для всіх споживачів будівлі. У результаті, Ізраїль (разом з тим і Кіпр) в даний час є світовим лідером в галузі використання сонячної енергії на душу населення. 85% домогосподарств сьогодні використовують сонячні водогрійні системи (3% від первинного національго споживання електроенергії), що за оцінками, економить країні два мільйони барелів нафти на рік (найвищий показник використання сонячної енергії в розрахунку  на душу населення в світі)  [Israeli Section of the International Solar Energy Society, edited by Gershon Grossman, Faculty of Mechanical Energy, Technion, Haifa].

Сонячні водонагрівачі на даху одного з будинків в Єрусалимі

Сучасні ізраїльські будинки з сонячними колекторами

Нові інсталяції сонячних установок протягом  2007 року в світі

У 2005 році Іспанія стала першою країною в світі по фотоелектричним установкам в нових будинках, і другою (після Ізраїлю) по сонячним водонагрівачам у 2006 році.

Австралія має різні стимули (національні та державні) і правила (постанови) для введення сонячних установок, починаючи з 1997 року.

Використання сонячних водонагрівачів у ЄС

 Частка використання поновлюваних джерел енергії в ЄС

Сонячна енергія в Туреччині

Туреччина знаходиться у вигіднішій позиції у порівнянні з Європою щодо сонячної енергії: рівень інсоляції значно вищий, а умови для сонячної енергії можна порівняти з Іспанією. Основний спосіб використання сонячної енергії в Туреччині є гаряче водопостачання за допомогою плоских сонячних колекторів. Туреччина є однією з провідних країн у світі із загальною встановленою потужністю 7,8 ГВт за станом на 2008  (8200000 м ² колекторів за станом на 2001 рік.). Геліоистеми в основному використовуються в Егейському та Середземноморському регіонах. Загальний обсяг виробництва енергії дорівнює 290000 TНE (тонн нафтового еквіваленту).
Промисловість розвинена з високою якістю виготовлення та експортнї потужності. Налічується приблизно 100 компаній, які виробляють сонячні колектори, щорічні виробничі потужності сягають 750000 м ².