Гелиосистема или солнечная электростанция: что лучше для нагрева воды?

Прежде всего стоит отметить, что солнечные коллекторы и солнечные панели это две совершенно разные технологии хоть и использующие солнечную энергию. Первая преобразует солнечную энергию в тепловую, вторая предназначена для получения электричества. Сравнение этих технологий само по себе может показаться не совсем корректной задачей. Однако, развитие и удешевление солнечной фотоэлектрической индустрии привело к появлению на рынке предложений по нагреву воды от солнца с помощью солнечных панелей. Смогут ли фотоэлектрические системы составить конкуренцию тепловым гелиосистемам для нагрева воды? В этой статье мы попробуем в этом разобраться.

Сравнивать эти технологии исключительно по эффективности будет не совсем правильно, поэтому я проанализирую две солнечные установки сразу нескольким ключевым факторам:

• КПД преобразования.
• Стоимость системы;
• Занимаемая площадь на кровле;
• Простота монтажа;

Для сравнения систем солнечного нагрева воды воспользуемся программным обеспечение для моделирования от Valentin softvare. У данной компании есть программный модуль T*SOL, позволяющей смоделировать работу тепловой гелиосистемы, и программа PV*SOL для моделирования работы солнечных фотоэлектрических установок. Так же проведем небольшой технический анализ, для выявления преимуществ и недостатков той или иной технологии.

Гелиосистема для нагрева воды

Чтобы максимально корректно сравнивать системы, для расчетов выберем оборудования среднего уровня с хорошим сочетанием цена-качество. В более премиальном либо бюджетном сегменте пропорции должны сохраниться. Таким образом комплект гелиосистемы для нагрева воды следующий:

Спецификация гелиосистемы для нагрева воды

Условие симуляции: потребление горячей воды – 250 литров в день со средней температурой около 50 °С, наклон кровли – 35 ° с ориентацией на юг. Месторасположение объекта – г. Киев.

Таким образом гелиосистема на базе двух солнечных коллекторов способно покрыть в среднем почти 44 % от необходимой энергии на нагрев воды за год.

Результаты симуляции работы гелисистемы в программе T*SOL

Среднегодовой график выработки тепловой энергии для нагрева воды от солнечных коллекторов

Солнечная фотоэлектростанция для нагрева воды

Комплектация солнечной системы для нагрева воды на основе солнечных фотоэлектрических панелей:

Спецификация солнечной электростанции для нагрева воды

Схема солнечной электростанции для обеспечения ГВС

Для тех же условий по потреблению энергии и монтажу панелей на кровле, получаем результат симуляции, при котором доля покрытия от общего потребления составляет 32,5 %.

Результаты симуляции работы солнечной электростанции

Таким образом 2 солнечных коллектора благодаря общему КПД гелиосистемы около 39 % могут обеспечить большее покрытие за счет солнечной энергии чем 6 солнечных панелей с КПД преобразования солнечной энергии всего около 17 %.

Среднегодовой график выработки тепловой энергии для нагрева воды от солнечных панелей

Выбранная фотоэлектрическая система дешевле, однако за счет меньшего вклада энергии для обеспечения ГВС дополнительный нагрев придётся включать чаще что в перспективе уменьшает рентабельность в сравнении с гелиосистемой. При этом добавление солнечных панелей не имеет особого смысла, т. к. это почти не даст прибавки за весь год, а лишь увеличит избытки электроэнергии в летний период. Целесообразным было бы использование избытков на другие нужды электрических приборов, имеющихся в доме, однако в таком случае возникает необходимость применять более сложный и дорогой инвертор или аккумуляторные батареи. При этом расширяется функционал солнечной фотоэлектрической системы и, по сути, это уже не является системой солнечного нагрева воды, которые мы сравниваем.

Солнечные коллекторы занимаю всего немного более 4 м². При этом для монтажа солнечных панелей потребуется не менее 12 м². С учетом частого дефицита пригодных площадей на крыше для установки солнечной станции это может быть ключевым фактором.

Солнечная фотоэлектрическая система немного проще в монтаже чем установка гелиосистемы. Как в первом, так и во втором случае следует воспользоваться услугами специалистов, т. к. каждая система имеет свои особенности, требующие определенных навыков. Общая стоимость монтажных работ будет сопоставима, поскольку сложность монтажа гелиосистемы нивелируется большим количеством солнечных панелей, которые необходимо установить на крыше для фотоэлектрической станции.

Таким образом, при использовании солнечной энергии для нагрева воды явный перевес все еще на стороне солнечных коллекторов. Однако следует, так же отдать должное солнечным панелям, т. к. постоянное удешевление технологии и повышении эффективности кремниевых фотоэлементов с каждым годом расширяют сферу их применения. И при определенных обстоятельствах использование солнечных модулей для нагрева воды может быть более эффективным, например в горной местности, где из-за низких температур КПД гелиосистемы снижается, но при этом благоприятно сказывается на эффективности солнечных панелей. Так же нагрев воды от солнечных панелей, может быть хорошим вариантом дополнительного накопления энергии в виде тепла в баке аккумуляторе для больших автономных или гибридных солнечных электростанций.