ОЦЕНКА ПОТЕНЦИАЛА ЭНЕРГИИ СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ТЕРРИТОРИИ РОССИИ

• Main Author: Муравлева, Екатерина
• Format: Text
• Language: unknown
• Published: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Донской государственный аграрный университет» 2015
• Subjects: ЭНЕРГИЯ СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ,СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР,ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ; Petropavlovsk; Petropavlovsk-Kamchatsky; Salekhard; Yakutsk
• Online Access: http://cyberleninka.ru/article/n/otsenka-potentsiala-energii-solnechnogo-izlucheniya-na-territorii-rossii; http://cyberleninka.ru/article_covers/15825219.png

Целью данной работы является оценка потенциала использования энергии солнечного излучения на территории России. Для достижения этой цели была произведена оценка эффективности преобразования энергии солнечного излучения в теплоту для горячего водоснабжения (ГВС) в 11 регионах России, расположенных в районе городов Пскова, Санкт-Петербурга, Астрахани, Сочи, Красноярска, Читы, Якутска, Салехарда, Петропавловск-Камчатский, Владивостока, Екатеринбурга. Была проанализирована интенсивность солнечного излучения в различных регионах России. Данный анализ показал, что из выбранных городов минимальный показатель наблюдается в Санкт-Петербурге (840 кВт•ч/ м2) и максимальные в Астрахани (1371 кВт•ч/ м2) и Сочи (1365 кВт•ч/ м2). Благодаря климатическим особенностям, солнечные коллекторы нельзя использовать в качестве круглогодичного источника горячего водоснабжения в районах с полярными ночами, где солнечная радиация в дневное время составляет 0 кВт•ч / м2. Салехард является одним из таких городов. На сегодняшний момент солнечные коллекторы являются самыми эффективными устройствами по использованию энергии солнца. Если фотоэлектрические панели используют лишь 14-18% от поступающей к ним энергии солнца, то эффективность солнечных коллекторов 80-95%. Расчет площади солнечных коллекторов (СК) показал, что для покрытия дневной нормы в ГВС для семьи из 5 человек во Владивостоке и Сочи необходима установка площадью 0,6 и 0,9 м2. Максимальный метраж 17 м2 потребуется в Санкт-Петербурге. Анализ рынка СК позволил нам сделать выводы, что стоимость отечественных установок на российском рынке сегодня существенно ниже зарубежных при практически одинаковом качестве. Средняя стоимость квадратного метра плоского СК составляет в среднем около 12435 руб/м2, а вакуумированного 18856 руб/м2. Срок окупаемости установки зависит от стоимости оборудования и цен на тепловую энергию в регионе. Стоимость 1 м³ горячего водоснабжения варьируется от 41,75 руб. (Санкт-Петербург) до 269,67 руб. (Петропавловск-Камчатский) на территории страны. В среднем срок окупаемости составляет 5,5 лет для плоского и 7 лет для вакуумированного коллектора. Максимальная величина COпл. = 34 года и COвак. = 49 лет наблюдается в Санкт-Петербурге, это связано с невысокой освещенностью местности и дешевой стоимостью горячего водоснабжения. Экономическая выгода от использования того или иного вида энергоснабжения зависит от климатических условий местности, наличия центрального водои энергоснабжения региона, а также тарифов на коммунальные услуги. В общем, при достаточной освещенности местности выгоднее использовать солнечные коллекторы, так как они окупаются достаточно быстро и приносят неплохую выгоду к концу срока эксплуатации от 488 792 до 23 772 руб. Тепловая мощность коллектора зависит от интенсивности солнечного излучения, которая, в свою очередь, зависит от региона эксплуатации солнечного коллектора, площади поглощения солнечного коллектора, типа исполнения, а также угла наклона солнечного коллектора по отношению к солнечному излучению. Для повышения эффективности использования солнечной энергии также необходимо правильно подобрать как тип коллектора, так и уровень наклона панели, который позволит увеличить производство энергии в 1,2-1,4 раза. Таким образом, использование энергии солнечного излучения для горячего водоснабжения является эффективным практически во всех рассмотренных регионах The aim of this work is evaluating of potential of using solar energy in Russia. To achieve this goal, we have been established how effective to use solar radiation in solar collectors, which produce hot water for domestic needs. 11 regions on the territory of Russia had been selected for current research. These regions are located next to Pskov, St. Petersburg, Astrakhan, Sochi, Krasnoyarsk, Chita, Yakutsk, Salekhard, Petropavlovsk-Kamchatsky, Vladivostok and Yekaterinburg. At first, the intensity of solar radiation in different regions of Russia was analyzed. Getting data of solar radi-ation allowed us to make a conclusion that the intensity of solar radiation is minimal in St. Petersburg 840 kW•h / m2 and maximum in Astrakhan, 1371 kW•h / m2 and Sochi 1365 kW•h / m2. Due to climatic features, solar collec-tors cannot be used as a year-round source of hot water in areas with polar nights, where the solar radiation is 0 kW•h / m2 even during the day. Salekhard can be indicated as one of those cities. Nowadays, the solar collectors are the most effective devices for using of solar energy. If photovoltaic panels use only 14-18% of solar energy which reached surface of installation, the efficiency of solar collectors is around 80-95%.Calculation of the area of solar collectors which are necessary for covering daily needs in hot water for a family of 5 persons showed that only 0,6 and 0,9 m2 of solar collectors must be installed in Vladivostok and Sochi for this purpose, while the maximum side 17 square meters is required in St. Petersburg. Analyze of the solar collectors market is allowed us to make conclusion that the cost of installation, which are produced in Russia, is lower than the cost of the same product which are made abroad. Moreover, that quality of them is almost the same. The average cost of flat solar collectors (FSC) is 12,435 rubles per square meter, when the price for vacuum solar collectors (VSC) is 18,856 rubles per square meter. The payback period depends on the cost of the installation and prices for thermal energy at the regions. The cost of the cubic meter of hot water ranges from one region to another. The minimum price is 41,75 rubles in St. Petersburg, the minimum one is 269,67 rubles in Petropavlovsk-Kamchatsky. The average payback period is 5,5 years for FSC and 7 years for vacuum ones. The maximum value of payback period is 34 for FSC and 49 for VSC in St. Petersburg. So long payback period in St. Peterburg is a result of low sun radiation on the territory and low cost of hot water in this region. Economic benefits of using particular type of power supply depends on the climatic conditions in the region, on availability of central water and energy supplying systems and utility tariffs. In general, in area with high level of solar radiation the using of solar collectors can bring some benefits. Solar installations will have short payback period and they will be able to bring to profit by the end of service life. The profit ranges from 488 792 to 23 772 rubles. Heat capacity depends on the intensity of solar radiation, which in its turn depends on the area of using solar collectors, solar radiation, type of installation itself and the inclination angle of the solar collector in relation to solar radiation. For improving the efficiency of solar energy, it is necessary to choose as the correct type of collector as an incline panel which is able to increase the energy production in 1,2-1,4 times. Therefore, the using of solar energy for the hot water needs is effective in almost all regions, which have been examined in this project.