CC BY
31УДК 662.287:643.334:330.130
СОЛНЕЧНОЕ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ В РОССИИ: СОСТОЯНИЕ ДЕЛ И РЕГИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ
В.А. Бутузов
ОАО «Южгеотепло», ул. Рашпилевская, 315/1, г. Краснодар, Россия тел. (861) 2254183; e-mail: [email protected]
В России общая площадь гелиоустановок составляет 15 тыс. м2, во всем мире - 140 млн м2. Исследования характеристик солнечной радиации ведутся в институтах Москвы и Краснодара. Испытательные стенды для натурных исследований солнечных коллекторов (СК) имеются в Москве и Владивостоке. СК европейского качества выпускает НПО «Машиностроение» (Реутово Моск. обл.). Проектирование гелиоустановок выполняют специалисты в Краснодаре, Ростове-на-Дону, Владивостоке. Строительство гелиоустановок (ГУ) ведется в трех районах: Краснодарском крае (102 ГУ, 5000 м2), Бурятии (86 ГУ, 3600 м2), на Дальнем Востоке.
SOLAR HEATING IN RUSSIA: STATUS AND REGIONAL CHARACTERISTICS
V.A. Butuzov
"Yuzhgeoteplo", 315/1, Rashpilevskaya str., Krasnodar, Russia Tel. (861) 2254183; e-mail: [email protected]
In Russia general area of solar installations is 15000 m2, all over the world - 140 million m2. The studies of the solar radiation characteristics are guided by Moscow and Krasnodar institutes. The test-beds for natural investigations of the solar collector (SC) there are in Moscow and Vladivostok. European quality SK are produced by SBU "Machinostroenie" (Reutovo, Moscow reg.). Solar installations designing is executed by the specialists in Krasnodar, Rostov-on-Don, Vladivostok. The construction of solar installations (SI) is conducting in three regions: Krasnodar region (102 SI, 5000 m2), Buryatija (86 SI, 3600 m2), Dalniy Vostok.
В мире в настоящее время работает более 140 млн м2 солнечных коллекторов. Большая их часть построена в Китае - 59%, на втором месте Европа - 14%. Солнечные коллекторы выпускают 186 крупных фирм в 41 стране мира. По данным [1], в мире в 2006 г. были смонтированы гелиоустановки общей площадью 7 млн м2, суммарной установленной тепловой мощностью 5 тыс. МВт-ч, в том числе в Китае - 1,95 млн м2 (28,3%), Германии -1,35 млн м2 (19,7%), в Турции - 0,7 млн м2 (10,1%). Современное состояние развития гелиотехники было представлено на всемирной выставке «Интерсо-лар-2008» (июнь, Мюнхен, Германия). Оборудование и технологии экспонировали 862 фирмы, в том числе 133 - солнечные коллекторы, 23 - поглощающие панели [2].
Руководством России предприняты первые шаги по развитию энергоснабжения на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ) [3]. Указом президента РФ № 889 от 4.06.2008 г. «О некоторых мерах по повышению энергетической и экономической эффективности российской экономики», постановлением правительства № 426 от 3.06.2008 г. «О квалификации генерирующего объекта, функционирующего на основе использования ВИЭ» даны поручения соответствующим министерствам о развитии энергетики с использованием ВИЭ. Распоряжением правительства РФ № 1-р от 8.09.2008 г. утверждены
основные направления государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования ВИЭ на период до 2020 г.
Концепция технической политики в электроэнергетике России на период до 2030 г., разработанная в 2008 г. ОАО РАО «ЕЭС России», имеет раздел по использованию ВИЭ. По прогнозу Института энергетической стратегии, общая установленная мощность энергоисточников в России составит 18,2 ГВт. Доля отдельных видов ВИЭ в этом объеме должна быть предметом дальнейших исследований. На уровне экспертных оценок площадь солнечных коллекторов оценивается в 10 млн м2.
В настоящее время общая площадь гелиоустановок, работающих в России, составляет около 15 тыс. м2 [4]. Государственная политика развития солнечного теплоснабжения отсутствует. В отличие от зарубежных стран, в России специалисты по гелиотехнике не объединены даже на общественной основе. Исследования и сооружение гелиоустановок ведутся по инициативе отдельных специалистов. В отличие от существовавшей в СССР системы развития ВИЭ в России пока не разработаны концептуальные подходы ее воссоздания.
Общепризнанным российским лидером гелиотехники был д-р техн. наук Б.В. Тарнижевский (умер в 2008 г.). Им разработаны основные методологиче-
48
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 7 (75) 2009
© Scientific Technical Centre «TATA», 2009
:&[ê и
ские подходы, требования к конструкциям солнечных коллекторов, теоретические вопросы гелиотехники [5-8], подготовлены десятки кандидатов и докторов технических наук, одним из которых является автор этой статьи.
Д-р техн. наук П.П. Безруких в советское время руководил развитием энергоснабжения на основе ВИЭ. По его инициативе несколько крупных заводов производили солнечные коллекторы, были построены крупные гелиоустановки. Им исследованы и разработаны важнейшие вопросы развития ВИЭ [9].
В основе всех разработок гелиоустановок - достоверные значения солнечной радиации. В Москве исследованиями в этом направлении занимаются специалисты Объединенного института высоких температур (ОИВТ) РАН и МГУ под руководством д-ра техн. наук О.С. Попеля. Им ведется работа над электронным атласом солнечной радиации России. В основе исследований специалистов ОИВТ РАН -американская компьютерная база данных «NASA», МГУ - швейцарская база данных «Метеонорм». В Краснодаре аналогичные исследования дополняются обработкой многолетних наблюдений региональных метеостанций, на основании которых получены достоверные значения прямой, рассеянной и суммарной солнечной радиации для 54 городов и населенных пунктов Краснодарского края [10, 11].
В настоящие время в России имеется два испытательных стенда для натурных исследований солнечных коллекторов и гелиоустановок: в Москве (ОИВТ РАН) и во Владивостоке (Институт проблем морских технологий (ИПМТ) Дальневосточного отделения РАН).
Разработкой конструкций плоских солнечных коллекторов в соответствии с российскими стандартами [12, 13] и изготовлением промышленных партий занимаются специалисты в Москве, Коврове, Улан-Удэ, Каменске-Уральском. Солнечные коллекторы европейского качества партиями по 100 шт. в месяц выпускает НПО машиностроения (Реутово Моск. обл.) под руководством канд. техн. наук Н.В. Дударева. В основе данной конструкции СК -плавниковая алюминиевая поглощающая панель с высокоэффективным селективным покрытием [14]. До 2007 года основным российским производителем СК (5000 шт.) был Ковровский механический завод, где под руководством А.А. Лычагина выпускалась оптимальная для российского рынка конструкция СК с поглощающей панелью из латунных трубок и стального оребрения [15]. В настоящее время выпуск СК данным производителем прекращен. В Улан-Удэ Центром энергоэффективных технологий под руководством Г.П. Касаткина девять лет производятся СК с поглощающими панелями из меди (листотрубные) и из полипропилена. Всего изготовлено около 1800 шт. Площадь каждого СК около 2 м2. Опытные образцы СК и гелиоустановок на их основе с поглощающими панелями из полипропилена и прозрачным покрытием из сотового поликарбоната изготовлены в Москве в ОИВТ РАН под руководством О.С.
Попеля. Каменск-Уральский металлургический комбинат в Свердловской области выпустил опытную партию СК со штампосварными алюминиевыми поглощающими панелями.
Разработку проектов гелиоустановок выполняют специалисты в Краснодаре, Ростове, Улан-Удэ, Владивостоке. В Краснодаре выполнены и реализованы десятки проектов гелиоустановок горячего водоснабжения дневной производительностью от 1 до 20 м3, десять солнечно-топливных котельных, в том числе двухконтурных, гелиоустановок с приводом насосов от фотоэлектрических модулей, комбинированных установок с использованием солнечной, геотермальной энергии и тепловых насосов [15-17]. Разработкой проектов гелиоустановок в Ростовтепло-электропроекте (Ростов-на-Дону) руководит канд. техн. наук А.А. Чернявский. В этом институте разработаны и реализованы отопительная гелиоустановка высокогорной астрофизической обсерватории в Карачаево-Черкесии, гелиоустановки горячего водоснабжения на побережье Черного моря, проекты солнечно-топливных котельных большой мощности. Особенностью проектов, реализованных ЦЭФТ в Улан-Удэ под руководством Г.П. Касаткина, является создание энергоактивных зданий, когда поглощающие панели СК интегрируются в конструкцию кровель или в наружные стены зданий. ЦЭФТ также разработал и реализовал десятки проектов отопительных, горячего водоснабжения гелиоустановок, в том числе с воздушными солнечными коллекторами.
Разработкой и строительством гелиоустановок на Дальнем Востоке в лаборатории нетрадиционной энергетики ИПМТ Дальневосточного РАН руководил А.В. Волков (погиб в 2008 г.). Особенностью этих разработок явилось широкое применение вакуумных СК.
Сооружение гелиоустановок осуществляется, в основном, в трех регионах России: Краснодарском крае, Бурятии, на Дальнем Востоке (Приморский край, Хабаровская область). В Краснодарском крае построено 102 гелиоустановки общей площадью 5000 м2. На рис. 1 представлена структура этих установок. Наибольшее их количество построено для пансионатов и санаториев (63 шт.), общая площадь 2550 м2.
Пансионаты
спортшкола, 10 гелиоустановок,
9 жилых домов, 36 кв. м 2% 24%
4%
Рис. 1. Структура гелиоустановок Краснодарского края Fig. 1. Structure of solar installations in Krasnodar region
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 7 (75) 2009 © Научно-технический центр «TATA», 2009
Солнечная энергетика
На рис. 2 приведена гелиоустановка площадью 140 м2 9-этажной гостиницы «Платан» в Краснодаре, на рис. 3 - одноконтурная солнечно-топливная котельная площадью 210 м2 в поселки Солоники (Сочи), на рис. 4 - двухконтурная солнечно-топливная котельная площадью 150 м2 в станице Старовелич-ковской. В Бурятии построено 86 гелиоустановок общей площадью 3660 м2 (рис. 5). На рис. 6 приведена гелиоустановка гостиницы «Байкал» в Улан-Удэ площадью 150 м2, на рис. 7 - гелиоустановка ГВС и отопления жилого дома в пригороде Улан-Удэ с поглощающими панелями из меди и полипропилена, на рис. 8 - воздушная отопительная гелиоустановка магазина в Улан-Удэ.
Рис. 5. Структура гелиоустановок Бурятии Fig. 5. The structure of solar installations in Buryatija
Рис. 6. Гелиоустановка гостиницы «Байкал»
в пригороде Улан-Удэ Fig. 6. Solar installation of the hotel «Baikal» in the suburbs of Ulan-Ude
Рис. 2. Гелиоустановка горячего водоснабжения гостиницы «Платан» в Краснодаре Fig. 2. Solar installation of the hot water supply in the hotel «Platan» (Krasnodar)
Рис. 3. Солнечно-топливная котельная в поселке Солоники (Сочи) Fig. 3. Solar-fuel boiler room in the village Soloniki (Sochi)
Рис. 7. Гелиоустановка жилого дома в пригороде Улан-Удэ Fig. 7. Solar installation of dwelling in the suburbs of Ulan-Ude
Рис. 4. Солнечно-топливная котельная в станице Старовеличковской Fig. 4. Solar-fuel boiler room in stanitsa Starovelichkovskaya
Рис. 8. Воздушная гелиоустановка магазина в Улан-Удэ Fig. 8. Air solar installation of the shop in Ulan-Ude
50
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 7 (75) 2009
© Scientific Technical Centre «TATA», 2009
<.
£
На Дальнем Востоке построены гелиоустановки как с плоскими СК, так и вакуумными китайского производства. На рис. 9 представлена гелиоустановка с плоскими СК площадью 105 м2 для административного здания во Владивостоке, на рис. 10 - строящаяся гелиоустановка площадью 400 м2 с вакуумными СК в поселке «Золотая долина» под Хабаровском.
Рис. 9. Гелиоустановка административного здания во Владивостоке Fig. 9. Solar installation of the office building in Vladivostok
Рис. 10. Гелиоустановка поселка «Золотая долина»
под Хабаровском Fig. 10. Solar installation of the village «Golden Valley» near Khabarovsk
С учетом изложенного можно сделать следующие выводы:
- В мире быстрыми темпами развивается солнечное теплоснабжение. В 2006 г. построены гелиоустановки общей площадью 7 млн м2.
- Руководством России предприняты первые шаги по развитию энергосбережения с использованием возобновляемых источников энергии.
- Взамен разрушенной советской системы развития солнечного теплоснабжения не создан даже ее общественный аналог, работы выполняются по инициативе отдельных специалистов и коллективов.
- В Москве и Краснодаре ведутся исследования по созданию баз данных значений солнечной радиации, по техническим решениям гелиоустановок.
- Необходима доработка существующих государственных стандартов на оборудование гелиоустановок.
- Солнечные коллекторы разрабатываются и изготавливаются малыми партиями на заводах Московской области (г. Реутово), Улан-Удэ (ЦЭФТ), Ка-менска-Уральского.
- Гелиоустановки в России строятся в основном в трех регионах: Краснодарском крае, Бурятии, на Дальнем Востоке.
Список литературы
1. World map of solar thermal industry: big business with the sun // Sun, Wind, Energy. 2007. № 4.
2. Бутузов В.А. Всемирная выставка гелиотехники «Интерсолар-2008» // Промышленная энергетика. 200S. № 10.
3. Бутузов В.А. Законодательное обеспечение развития энергоснабжения на основе возобновляемых источников энергии // Биоэнергетика. 200S. № З.
4. Бутузов В.А., Шетов В.Х. Гелиоэнергетические установки в России // Биоэнергетика. 200S. № З.
5. Тарнижевский Б.В. Солнечные коллекторы нового поколения // Теплоэнергетика. 1992. № 4.
6. Тарнижевский Б.В., Адуев И.М. Технический уровень и освоение производства солнечных коллекторов в России // Теплоэнергетика. 1997. № 4.
7. Тарнижевский Б.В., Мышко Ю.Л., Моисеенко В.В., Смирнов В.В. Системный анализ солнечного коллектора на основе обобщенного критерия // Гелиотехника. 199З. № 1.
S. Тарнижевский Б.В., Смирнов С.И., Чебунькова О.Ю. Метод расчета теплопроизводительности систем солнечного горячего водоснабжения в условиях юга России // Гелиотехника. 1991. № 1.
9. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России. Под ред. П.П. Безруких. СПб.: Наука, 2002.
10. Бутузов В. А. Солнечная радиация. Обработка данных измерений. Получение достоверных значений для проектирования гелиоустановок // Изв. Академии промышленной экологии. 2002. № 4.
11. Бутузов В. А. Повышение эффективности систем теплоснабжения на основе возобновляемых источников энергии. Дисс. д-ра техн. наук. М., 2004.
12. ГОСТ Р 51595-2000. Нетрадиционная энергетика. Солнечная энергетика. Коллекторы солнечные. Общие технические условия. М.: Госстандарт России, 2000.
13. ГОСТ Р 5159б-2000. Нетрадиционная энергетика. Солнечная энергетика. Коллекторы солнечные. Методы испытаний. М.: Госстандарт России, 2000.
14. Бутузов В.А., Брянцева Е.В., Бутузов В.В. Солнечная теплоэнергетика // Энергетическая политика. 200S. № З.
15. Бутузов В.А., Лычагин А.А. Гелиоустановки горячего водоснабжения: режимы, конструкции солнечных коллекторов, экономическая и энергетическая целесообразность. http://vstmag.ru.
16. Бутузов В.А. Состояние и перспективы развития солнечных тепловых установок в России // Гелиотехника. 2005. № 1.
17. Бутузов В.А., Брянцева Е.В., Бутузов В.В. Гелиоустановка горячего водоснабжения с двойным контуром // Промышленная энергетика. 200S. № 4.
1S. Бутузов В.А., Томаров Г.В., Шетов В.Х. Геотермальная система теплоснабжения с использованием солнечной энергии и тепловых насосов // Промышленная энергетика. 200S. № 9.
- TATA — LXJ
^ij-i
g t.
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 7 (75) 2009 © Научно-технический центр «TATA», 2009
51
