Перспективы использования энергии солнца и ветра (стр. 2 из 2)

разработка и применение солнечных и ветровых энергоустановок с ограниченным уровнем мощности для энергоснабжения мелких автономных потребителей;

создание солнечных и ветровых энергетических станций ограниченной мощности в северных районах (типа Аляски). Это может радикально решить проблему использования возобновляемой энергии в масштабах, ощутимых в мировом энергобалансе.

Как может осуществляться альтернативное использование солнечной энергии при эксплуатации зданий? Рассмотрим несколько основных положений:

солнечная энергия — воздействие солнечной радиации на здание или воспринимающие поверхности. Для восприятия солнечной энергии необходима ориентация воспринимающих плоскостей на южную сторону, т.е. наиболее эффективно широтное расположение жилых домов;

пассивное использование солнечной радиации возможно за счет восприятия и отдачи энергии при прямом улавливании лучей через остекленные проемы (окна, витражи, витрины) и косвенном, за счет массивов стен, крыш, ограждений зимних садов и т.п.;

активное использование солнечной радиации возможно за счет восприятия и передачи энергии специальными устройствами — гелиоколлекторами, солнечными фотоэлектрическими установками наземного использования и т.п.;

для восприятия ветровой энергии необходимо создание благоприятных условий в зоне работы лопастей. Размещение ветроэнергетических установок желательно на автономных площадках. Возможно также размещение ВЭУ на доме, хотя здесь имеется ряд технических проблем — борьба с вибрацией и шумом. Представляется возможным использовать крыши близлежащих зданий и сооружений нежилого назначения (гаражи, крытые площадки, склады торговых сооружений и т.п.);

интенсивность и направленность ветровых характеристик по периодическим и апериодическим изменениям для Московской области позволяют достаточно эффективно использовать этот вид энергии;

здание или комплекс зданий, в свою очередь, деформируют воздушные потоки, дополнительно турбулизируя их, внося локальные изменения, порождаемые ветром;

при реконструкции и новом строительстве с учетом строительных приемов использования энергии солнца и ветра возможно устройство энергоактивных пристроек к зданию, конструкции и форма которых искусственно создают изменение интенсивности ветровых потоков или воспринимающих плоскостей;

возможно устройство энергоактивных пристроек к реконструируемому зданию, конструкции и формы которых предназначены для создания оптимальной направленности ветровых потоков и восприятия солнечной энергии (при интегрированном их использовании);

устройство интегрированных систем, использующих энергию солнца и ветра в различном временном сочетании, позволяет с большей эффективностью использовать альтернативную энергию в организации жилой среды;

архитектурное и конструктивное решение гелиоэнергоактивного (своими формами и конструкциями способного воспринимать солнечную и ветровую энергию) здания зависит от технологии использования гелиосистем. Пластика решения фасадов определяет максимальную эффективность направленности ветровых потоков и улавливания солнечных лучей;

энергоактивные здания с интеграцией систем, воспринимающих энергию солнца и ветра, позволяют значительно повысить эффективность гелиосистем для климатических условий Московской области.

Каковы же основные принципы, которых следует придерживаться при проектировании или реконструкции здания с возможностью использования строительных приемов альтернативного энергоснабжения?

Прежде всего, необходимо учитывать климат региона и метеоусловия конкретной местности строительства, условия освещенности солнечными лучами гелиополя, либо действие ветровых потоков в зоне восприятия ВЭУ (вертроэнергетических установок). Проект обязательно должен учитывать условия энергосбережения, оптимального восприятия зданием солнечных лучей;

энерговоспринимающие части установок необходимо правильно ориентировать с учетом максимальной эффективности;

при проведении строительства и реконструкции жилых зданий с последующим использованием в них альтернативного энергообеспечения необходимо стремиться к созданию энергетически эффективного здания, теплопотери которого сведены к минимуму за счет оптимального объемно-планировочного решения и усиленной теплоизоляции. Предполагается экологический подход к созданию жилой среды;

устройство пассивных и активных систем, использующих солнечное энергоснабжение и установку ВЭУ, целесообразно совмещать с массовой реконструкцией жилищного фонда Московской области;

рекомендуется интегрированное использование солнечных и ветровых установок с подключением электрогенерирующих установок к электросети для сброса избыточной энергии и забора недостающей, т.е. предусматривать дублирующую систему;

развитие серийного производства, упрощение конструкции альтернативных систем может значительно снизить себестоимость энергии от альтернативных систем;

при проектировании солнечных систем для работы в климатических условиях Московской области необходимо стремиться к углу наклона гелиоколлектора 700 и возможности корректировки угла 2 раза в год в зависимости от летне-зимнего периода (400 — летом и 700 — зимой).

Таблица 1. Суммарное количество солнечной радиации (кВтч/м²) по сезонам, поступающее на энерговоспринимающие плоскости в зависимости от угла наклона для Московского региона

Ориентация плоскости геополя	Зима	Весна	Лето	Осень	Отопительный сезон (октябрь-апрель)	Год
Горизонт	62,7	352,0	463,1	142,9	313,3	1020,7
Вертикаль	105,0	306,6	313,2	183,3	400,2	908,1
Угол 40°	95,6	402,3	475,7	200,1	427,1	1173,7
Слежение за Солнцем	110,0	522,3	641,8	240,3	518,1	1514,4

Таблица 2. Возможности энергетики по различным видам энергоносителя

Энергоноситель	Фактор использования	Перспективы выработки энергии	Экологическое воздействие
Атомный	Использование реакторов-размножителей (брудеров)	Неограниченная	Непредсказуемо с элементами риска
Гидроресурсы	Использование турбин	Ограниченное количество водных ресурсов, пригодных для ГЭС	Нарушение экобаланса региона
Газ	Использование широкой сети трубопроводов от мест добычи до потребителя	Невозобновляемость	Нарушение экобаланса мест разработки
Уголь	Разработка месторождений	Невозобновляемость ресурсов	Нарушение экобаланса мест разработки и транспортировки
Нефтяной	Химическая промышленность	Невозобновляемость ресурсов	Нарушение экобаланса мест разработки и транспортировки
Солнце	Тепловой режим Земли сбалансирован с учетом солнечной энергии 1,5*1024 Дж в год	Доступность, возобновляемость ресурсов	Отсутствует
Ветер	Кинетическая и ветровая энергия в приземном слое, с обеспечением мин. скорости ветра 4 м/с	Доступность, возобновляемость ресурсов	Отрицательное воздействие на орнитосферу (незначительное)

Таблица 3. Использование солнечной энергии

Тип	Поступление излучения
Пассивное использование солнечной энергии
С прямым улавливанием солнечного излучения	Через окна или примыкающий к южной стене зимний сад (оранжерею, теплицу)
С косвенным улавливанием солнечного излучения	На теплоаккумулирующую стену, расположенную за остеклением южного фасада
Активное использование солнечной энергии
С вертикальным улавливанием солнечного излучения	Через встроенные коллекторы или примыкающую к стене теплицу (зимний сад, оранжерею)
С угловым улавливанием солнечного излучения	Автономные коллекторы, расположенные вне здания
С контуром принудительной циркуляции воздуха и галечным аккумулятором теплоты	Через коллекторы с воздушным теплоносителем
Фотоэлектрические установки назменого использования
С угловым и вертикальным улавливанием солнечной радиации	Крышное, настенное, крыше-настенное размещение фотогальванических модулей
С автономным размещением установок	Использование соседних нежилых зданий и сооружений, установка специальных каркасов для развертывания модулей

Схема интеграции использования альтернативного энергообеспечения зданий

ИАСЭ — активное использование солнечной энергии;

ИПСЭ — пассивное использование солнечной энергии;

ФЭСУ — фотоэлектрические солнечные установки;

ИЭВ — использование энергии ветра;

Д — дублирующий источник энергии