CC BY
11СОЛНЕЧНОЕ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ ОЛИМПИЙСКИХ ОБЪЕКТОВ
В.А. Бутузов*, В.Х. Шетов**
*ОАО «Южгеотепло», г. Краснодар **ГУ «Центр энергосбережения и новых технологий», г. Краснодар
В Краснодарском крае построено 102 гелиоустановки общей площадью 5000 м2, приняты закон о возобновляемых источниках энергии, программа развития гелиоэнергетики, организована подготовка специалистов, разработана база данных по солнечной радиации. Выполнен анализ опыта строительства гелиоустановок олимпийских объектов в Пекине (Китай) общей площадью 7,5 тыс. м2 с вакуумными солнечными коллекторами, который будет использован при сооружении сочинских олимпийских объектов.
SOLAR HEAT SUPPLY OF THE OLYMPIC OBJECTS V.A. Butuzov*, V.Kh. Shetov**
*«Yuzhgeoteplo», Krasnodar, Russia **Public Office «Center for Energy Saving and New Technologies» Krasnodar, Russia
В.А. Бутузов, доктор технических наук, генеральный директор ОАО «Южгеотепло» (Краснодар)
В.Х. Шетов, доктор экономических наук, директор ГУ «Центр энергосбережения и новых технологий» (Краснодар)
Альтернативная энергетика на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ) развивается стремительными темпами. Так, в энергобалансе Евросоюза ВИЭ составляют 7 %, а к 2020 году их доля возрастет до 20 %. Из всех ВИЭ в наибольших масштабах используется солнечная энергия. Общая площадь солнечных водонагревательных установок в мире превышает 120 млн м2, большая часть которых построена в Китае (60 %) и в Европе (15 %) (рис. 1). В Европе лидирующие позиции в гелиоэнергетике занимает Германия - 40 % (рис. 2).
Новый ЕС-10 Ирландия Финляндия Норвегия Бельгия Португалия Великобритания Швеция Франция (ЕС Голландия Дания Швейцария Испания Италия
Рис. 1. Структура гелиоустановок в мире
Германия
Греция
Австрия
□ Греция
□ Австрия
□ Италия
□ Испания
□ Швейцария
□ Дания
□ Голландия
□ Франция(ЕС)
□ Швеция
□ Великобритания
□ Португалия
□ Бельгия
□ Норвегия
□ Финляндия
□ Ирлиндия
П Новый ЕС-10
Рис. 2. Структура гелиоустановок в Европе
i
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 10 (66) 2008 © Научно-технический центр «TATA», 2008
123
Солнечная энергетика
В России до настоящего времени по ряду причин гелиоустановки не получили широкого применения. Эксплуатируется не более 15 тыс. м2 гелиоустановок, что на порядок меньше, чем было в Советском Союзе в 1990 г. (150 тыс. м2). Развитие гелиоэнергетики в России характеризуется отсутствием государственного управления и стимулирования. В 1995 г. Министерством топлива и энергетики утверждена концепция развития малой и нетрадиционной энергетики [1], в том числе и гелиоэнергетики. Данная концепция оказалась невостребованной на федеральном и региональном уровнях. Известен проект Российской программы развития возобновляемой энергетики. Перспективы государственной поддержки гелио-энергетики связаны с проектом федеральной программы по энергосбережению и с уже реализуемой в России программой Евросоюза (ТАСИС) по использованию ВИЭ.
Малое количество сооружаемых в России гелиоустановок объясняется также экономическими причинами. Низкая стоимость органического топлива (в 2,5 раза ниже, чем в странах Евросоюза) и высокая стоимость материалов (сопоставимая с европейской) приводит к большим срокам окупаемости гелиоустановок (более 7 лет) [2]. Однако принятые правительством России темпы повышения стоимости природного газа и электрической энергии (за три года почти вдвое) неминуемо приведут к повышению конкурентоспособности гелиоустановок. Поэтому столь важно при проектировании олимпийских объектов в Сочи предусматривать применение перспективных технологий, в том числе солнечного теплоснабжения.
точники финансирования, организована подготовка специалистов, создана структура по внедрению гелиоустановок, разработана база данных по солнечной радиации.
Рис. 4. Гелиоустановка издательства «Советская Кубань»
В основе проектирования гелиоустановок - достоверные знания солнечной радиации. На основании обработки 15-летних наблюдений метеостанций региона, сопоставления со справочными данными и спутниковыми наблюдениями для всех городов края, в том числе Сочи, получены достоверные значения интенсивности прямой, рассеянной и суммарной солнечной радиации на горизонтальную поверхность. На рис. 5 приведены годовые значения суммарной солнечной радиации Краснодарского края.
Рис. 3. Структура гелиоустановок Краснодарского края
Гелиоустановки в России строятся в основном в двух регионах: в Краснодарском крае и в Республике Бурятия. В Краснодарском крае построено 102 гелиоустановки общей площадью 5000 м2 (рис. 3). На рис. 4 приведена гелиоустановка площадью 260 м2, построенная в 1989 г. в Краснодаре и эксплуатируемая до настоящего времени. В Бурятии сооружено 70 установок площадью 3000 м2. При этом в Краснодарском крае принят закон об использовании ВИЭ, программа развития гелиоэнергетики, определены ис-
Рис. 5. Солнечная радиация Краснодарского края
При проектировании олимпийских объектов в Сочи актуально использование возобновляемых источников энергии, и в первую очередь солнечной энергии. Годовое значение суммарной радиации в Сочи составляет 1400 кВт-ч на 1 м2 горизонтальной поверхности. При этом минимальное значение солнечной радиации в декабре - 36 кВт-ч на 1 м2 [4].
Анализ мирового опыта строительства олимпийских объектов показал, что близкие климатические условия характерны для Пекина (Китай) - широта 40о (Сочи 45о). Здесь в 2008 году завершено строительст-
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 10 (66) 2008
© Scientific Technical Centre «TATA», 2008
В.А. Бутузов, В.Х. Шетов. Солнечное теплоснабжение олимпийских объектов
во олимпиискои деревни с использованием гелиоустановок горячего водоснабжения (рис. 6). Жилой массив из 42-х зданий общей площадью 500 тыс. м2 рассчитан на проживание 18 тыс. спортсменов. На плоских кровлях 18 зданий смонтированы гелиоустановки общей площадью 7,5 тыс. м2 с вакуумными солнечными коллекторами. КПД таких коллекторов на 15 % выше, чем плоских коллекторов. Особенности конструкции вакуумных коллекторов позволяют размещать их при различной азимутальной ориентации и под разными углами к горизонту. Температура теплоносителя на выходе таких коллекторов до 150 оС.
Рис. 6. Олимпийская деревня в Пекине
Рис. 7. Компоновка вакуумных коллекторов
На пекинских олимпийских объектах вакуумные коллекторы смонтированы горизонтально (рис. 7), под ними размещены рестораны, площадки отдыха. Олимпийский комплекс имеет три ЦТП, в которых интегрировано оборудование гелиоустановок отдельных зданий. Автоматизированная система управления теплоснабжения позволяет оптимальным образом использовать гелиоустановки. На рис. 8 приведена принципиальная схема гелиоустановки одного из зданий. Для десятиэтажных зданий системы горячего водоснабжения выполнены двухзонными (с первого этажа по пятый и с пятого по десятый). Соответственно схемы гелиоустановок также выполнены двухзон-ными. Вакуумные коллекторы 1 отдельных гелиоустановок площадью от 485 до 615 м2 имеют замкнутый контур, который через теплообменник 2 подключен к чиллеру аварийного расхолаживания 3. Нагретый теплоноситель аккумулируется в баках 5 вместительностью от 30 до 45 м3. Включение в схему бака горячей воды 7 объясняется двухзонными системами горячего водоснабжения и необходимостью догрева рециркуляционной воды.
Рис. 8. Принципиальная схема гелиоустановки олимпийской деревни в Пекине: 1 - вакуумные коллекторы; 2 - теплообменник; 3 - чиллер аварийного расхолаживания; 4 - насос; 5 - баки-аккумуляторы; 6 - бак предварительного нагрева; 7 - бак горячей воды
Расчетная тепловая мощность гелиоустановок пекинской олимпийской деревни - 3 МВт, годовое замещение органического топлива - 325 тонн, сокращение выбросов СО2 - 65 тонн в год.
Генеральный подрядчик по строительству гелиоустановок в Пекине - МТС-групп (концерн «Мерло-ни», Италия). Проектную документацию разработало Бюро Обермейера (Германия). Вакуумные солнечные коллекторы изготовила фирма БЬСО концерна «Мерлони» (Италия).
В настоящее время российскими специалистами анализируется опыт применения солнечных водона-гревательных установок ведущих в развитии гелиотехники зарубежных странах, технические и стоимостные показатели солнечных коллекторов, в первую очередь германских производителей, проектные решения, эксплуатационные характеристики.
Список литературы
1. Концепция развития и использования возможностей малой и нетрадиционной энергетики в энергетическом балансе России. Министерство топлива и энергетики РФ. М., 1994.
2. Бутузов В.А., Шетов В.Х. Гелиоэнергетические установки в России // Альтернативная энергетика и экология. 2008. № 4.
3. Бутузов В.А. Расчеты интенсивности солнечной радиации для проектирования систем солнечного горячего водоснабжения // Промышленная энергетика. 2003. № 9.
4. Шетов В.Х., Бутузов В.А. Перспективы солнечного теплоснабжения // Энергосбережение. 2006. № 7.
гхп
- TATA — LXJ
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 10 (66) 2008 © Научно-технический центр «TATA», 2008
