В советское время ежегодно производили солнечных коллекторов площадью 91 тыс. м2, в настоящее же время их выпуск уменьшился до 2 тыс. м2, сократился и список предприятий.
Малое количество строящихся в России гелиоустановок обуславливается большим сроком их окупаемости. При низкой стоимости энергоносителей (в 3 раза меньше европейской) цены на металл и материалы солнечных коллекторов сравнимы с мировыми. С определенными упрощениями срок окупаемости гелиоустановки может быть рассчитан по формуле
T = S/(QCT),
где S — удельная сметная стоимость гелиоустановки, руб.;
Q — годовое количество тепловой энергии, вырабатываемое гелиоустановкой, МВт∙ч;
CT — стоимость замещаемой тепловой энергии, руб./(МВт∙ч).
В Краснодарском крае эксплуатируется 102 гелиоустановки горячего водоснабжения общей площадью 4835 м2.
Первая группа гелиоустановок построена для пансионатов, санаториев, баз отдыха. Это 63 установки общей площадью 2550 м2 (52,6 %) при средней площади 40,5 м2.
Второй группой являются солнечно-топливные котельные — 10 установок общей площадью 1144 м2 (23,7 %) при средней площади 111,4 м2.
Третья группа представлена гелиоустановками предприятий. В нее входят 18 установок общей площадью 845 м2 (17,5 %) при средней площади 47 м2. Гелиоустановки обеспечивают нормативное значение температуры горячей воды в 55 °С.
Схема гелиоустановки с тепловым дублированием обеспечивает устойчивую работу при различных суточных графиках поступления солнечной радиации [6].
Быстрыми темпами во многих странах мира развивается солнечная электроэнергетика.
Что касается ФЭП, то кризиса в мире наблюдался настоящий бум в этой области. В 2000 году в мире было произведено ФЭП общей мощностью 260 МВт. Больше всего в Японии — 80 МВт. А в России пренебрежимо мало — лишь 0,5 МВт. КПД ФЭП достигает 24 % для монокристаллических преобразователей, 17 % — для поликристаллических и 11 % — для аморфных. Основным материалом является кремний. К сожалению, фотоэлектричество сегодня является самым дорогим способом получения электроэнергии. Цена модулей ФЭП достигает 4000 $/кВт, а установок на их основе — даже до 10000. Самой дорогой является и стоимость производимой электроэнергии: 15 – 40 центов/кВт∙ч. В области фотоэлектричества наиболее перспективными считаются следующие направления: ФЭП с концентраторами солнечной энергии; ФЭП на основе арсенида галлия — арсенида алюминия; тонкопленочные солнечные элементы [7].
В условиях средних широт ФЭП, подключенные к сети, могут производить 120 – 200 кВт∙ч/год в расчете на 1 м2 фотоэлектрической панели. В европейских климатических условиях подсоединенные к сети ФЭП характеризуются числом часов работы на номинальной нагрузке от 900 до 1500 ч/год, а ФЭП в составе автономных установок — 750 – 900 ч/год. В ряде стран успешно реализуются национальные программы внедрения ФЭП: «100 тысяч солнечных крыш» в Германии (и это не смотря на то, что использование только прямого солнечного излучения на сегодняшний день в Германии не рентабельно) и Японии, «1 миллион крыш» в США.
Однако надо признать, что производство и эксплуатация ФЭП сопряжены с применением экологически опасных химических компонентов, однако их суммарное экологическое влияние на порядок ниже в сравнении с традиционной энергетикой.
Некоторые страны мира, даже расположенные далеко от экватора, например, Франция, Швеция, Нидерланды чрезвычайно активно развивают это направление, а потенциальный рынок фотоэлектрических технологий оценивается в 100 млрд $. Япония, не имеющая собственных органических энергетических ресурсов, планирует к середине столетия обеспечивать за счет ФЭП половину национальной потребности в электроэнергии.
С 1970 г. стоимость 1 кВт∙ч выработанной фотоэлектрическими станциями электроэнергии снизилась с 2,5 до 0,27 $ [8].
Одной из причин высокой стоимости вырабатываемого кВт∙ч является то, что если фотоэлектрическая гелиоустановка неподвижна и сориентирована в полдень по направлению на Солнце, она теряет около 40 % энергии по сравнению с подвижной гелиоустановкой. Для поддержания угла падения излучения на фотоэлемент, близкого к 90 о, необходима не дешевая система слежения за Солнцем, которая представляет собой следящий электропривод. Он может работать как в постоянном режиме, так и в пошаговом, с экономией электроэнергии в период его отключения [9].
Характеристики таких систем приведены в таблице 2
Таблица 2 – Точности слежения за положением Солнца в зависимости от назначения гелиоустановки [10]
