В последние годы все большее внимание за рубежом и в нашей стране уделяется применению солнечных коллекторов в индивидуальных и многоквартирных жилых домах, административных зданиях. Причина внимания понятна: современные технологии позволяют весьма продуктивно собирать и аккумулировать тепло солнца, поступающее на поверхность земли. А тепла поступает более, чем достаточно. Для отопления 1 квадратного метра площади обычного многоквартирного дома в зимний период достаточно применение радиаторов с расчетной мощностью 100 Вт на 1 кв. метр. Для горячего водоснабжения необходимо дополнительно еще примерно 50% тепла. 

Таким образом, теплоснабжение дома может быть обеспечено теплогенератором, имеющим мощность 150 Вт на 1 кв. метр отапливаемой площади. В то же время, по различным данным, на 1 кв. метр площади Земли приходится от 1000 до 5000 Вт тепла Солнца. По данным могилевского технопарка, тепловая энергия ясного Солнца на широте Белоруссии составляет 1000 Вт на квадратный метр. Хотя имеются данные о пиковом уровне тепловой энергии в районе Киева 3500 Вт на квадратный метр. Но в любом случае, количество энергии Солнца, падающей на Землю в 10 000 раз больше, чем потребности в энергии человечества.

Недостаток солнечных коллекторов в неравномерности выработки энергии в зависимости от погоды и времени суток. Но если солнечный коллектор применить в комплекте с аккумулятором тепла и тепловым насосом, то проблема бесперебойного теплоснабжения легко разрешима. Поэтому становится вполне понятным бурный рост применения солнечных коллекторов для горячего водоснабжения и отопления домов.

По данным могилевского технопарка, потребность одного человека в горячей воде обеспечиваются солнечным коллектором площадью 1,3 кв. метра. Установка солнечного коллектора площадью от 8 до 15 квадратных метров позволяет обеспечить горячее водоснабжение и отопление в доме на 1-2 семьи в условиях умеренного климата.

В Украине имеется опыт оснащения солнечными коллекторами целых кварталов многоквартирных жилых домов. В Германии солнечные коллекторы применяются совместно с солнечными батареями в пассивных домах. Это позволяет делать дома полностью энергонезависимыми.

Применение солнечных коллекторов

Солнечные коллекторы применяются для обогрева промышленных и бытовых помещений и для горячего водоснабжения. Наиболее выгодно применение солнечных коллекторов в пищевой и текстильной промышленности, где требуется большое количество горячей воды. Общая площадь используемых солнечных коллекторов в мире более 72 млн. квадратных метров. Имеются планы существеных инвестиций в строительство солнечных электростанций в пустынях Северной Африки. На эти цели планируется в течение 10 лет затратить 400 миллиардов евро.

Конструктивные исполнения солнечных коллекторов

Плоский солнечный коллектор

Состоит из теплоэлемента, поглощающего солнечное излучение, прозрачного покрытия и термоизолирующего слоя. Поглощающий элемент нагружен на теплопроводящую систему. Прозрачный элемент обычно выполняется из закалённого стекла.

При отсутствии циркуляции теплоносителя солнечный коллектор на выходе обеспечивает температуру до 190—200 ^oC. Повышение температуры на выходе солнечного коллектора возможно при применении стекла с ИК-покрытием и теплоэлемента из листовой меди.

Вакуумированный солнечный коллектор

Если в качестве теплового элемента применить похожую на термос вакуумированную стеклянную колбу с многослойным покрытием, то возможно добиться температуры на выходе солнечного коллектора 250—300 ^oC в режиме ограничения отбора тепла. КПД такого теплового элемента достигает 95%. Применение вакуумированных солнечных коллекторов возможно при низких температурах в условиях малой освещенности.

Солнечные башни

Солнечные башни - это система плоских отражателей, управляемых по двум координатам. Отражение концентрируется на гелиоприемнике, который находится на башне. По сути, гелиоприемник - это паровой котел.

Температура пара в котле достигает 500 градусов, давление 15 атмосфер. Мощность станции до 500 Мвт. Станция может работать с тепловыми аккумуляторами, обеспечивающими непрерывность выработки энергии.

В США с 1982 г. было построено несколько солнечных башен мощностью от 10 до 100 МВт. Стоимость 1 Квт построенной мощности составила 1150$. Один кВт^.ч электроэнергии стоил около 0,15$. Аналогичная солнечная ТЭЦ была построена в Испании в 2007 году.

Если учесть тот факт, что стоимость капиталовложений в создание генерирующих мощностей атомных станций около 4000 $ на 1 кВт/ час, то становится понятным, почему проявляется столь высокий интерес к производству энергии с применением солнечных коллекторов.