ВСУ „ Любен Каравелов“ – гр. София

Катедра:

“Технология и механизация на строителството”

Реферат по Инженерни инсталации

Тема:

Съвременни отоплителни инсталации

Изготвили: Красимир Чарийски 301 гр ф. №0982

Красимир Чернев 302 гр ф. №0964

Димитър Стоянов 301гр. ф. №0949

Съдържание:

I. Въведение.II. Терминология.III. Избор на отоплително тяло:

1. Видове радиатори.2. Принцип на разполагане.

IV. Геотермална енергия:1. Въведение.2. Основни положения.3. Технология.4. Варианти:

a. Сондаж (кладенец).b. Земна серпентина.c. Термопомпа със сондажна реверсивна термодвойка.

V. Ко-генератор:1. Определение.2. Принцип на работа.3. Приложение.4. Гориво.5. Предимства.

VI. Пелетни камни:1. Въведение.2. Предимства.3. Параметри. 4. Принцип на работа.

VII. Слънчеви отоплителни системи:1. Въведение.2.Слънчеви колектори:

a. плоски.b. вакуум – тръбни.

3. Съпоставка между плоски и вакуум-тръбни колектори.4. Ориентация на колекторите.

VIII. Фотоволтаични системи:1. Въведение.2. Принцип на действие.3. Видове.4. Предимства.

IX. Соларно Термално Отоплителна Система с Огледала: Heliostat X. Източници.

В края на лятото, колкото и да не ни се иска, обикновено се сещаме за приближаването на отоплителния сезон, а заедно с това и за куп въпроси, които се налага да разрешим. Сложността на проблема за отоплението вече години наред занимава съзнанието на обикновения гражданин, опитващ се да намери най-функционалната опция, съобразно бюджета си.

Как да определим най-ефективното отопление в конкретна ситуация? Със следващите няколко страници ще Ви запознаем с основните инсталации и

термини в отоплението, след което ще ги разгледаме по-подробно.Най-важният въпрос, който касае крайният потребител е до колко неговата

инвестиция ще бъде оправдана. За нашите условия има инвестиции, които се изплащат много бързо в рамките на 1 до 3 години. Например една от най-бързо възвращаемите инвестиции е използването на природна газ, термичните слънчеви колектори също имат бърза възвращаемост на вложения капитал. Автоматизация и контрол на температурата също е много ефикасно по отношение на инвестиране и възвращаемост. За други инвестиции е необходимо да се направи предварителен обстоен анализ.

ТЕРМОПОМПА – сравнително скъпо съоръжение и инсталация. Съществуват различни видове, които работят на различен принцип. Около 10 години са необходими за възвръщане на тази инвестиция. Също така трябва да се съобразите с това, че съоръжението се амортизира. Климатизатори с термопомпа, които могат да отопляват и охлаждат, работят целогодишно. Нормалната сплит система от такъв тип работи добре до температура от около 0 градуса, под 0 градуса тя продължава да дава топлина, но при - 5 градуса кондeнзацията е много затруднена и мощността пада постепенно до под 50 %. Налага се и периодично разскрежаване на външния изпарител. КОГЕНЕРАЦИЯ – когенераторите са целесъобразни за условията в нашата страна, ако те работят на природна газ. Следователно първото условие да има газ в района на къщата (сградата), който въпрос в България все още не е разрешен на държавно ниво. Газифициране в София се осъществява засега само в Банкя, Бояна, Симеоново, Драгалевци и частично в приближени до тях квартали. Има градове, като например Асеновград, Ямбол, Ботевград, Севлиево и др., където газовите дружества направиха възможно газифицирането. И това са всичките резултати за този почти 40-годишен процес на газификация, който тече у нас. Докато една Полша например беше изцяло газифицирана, и то само за 10 години. Така че когенерацията е приложима в районите с изградена или изграждаща се газификационна мрежа. Съоръжението е много добро и ефикасно, но същевременно доста скъпо и шумно. Затова е необходимо то да се инсталира на отдалечено от къщата място, за предпочитане в отделна постройка. ПЛОСЪК ТЕРМИЧЕН СЛЪНЧЕВ КОЛЕКТОР – най-достъпни като цена с най-къс срок на възвращаемост. ТРЪБНО-ВАКУМЕН КОЛЕКТОР – те са по-скъпи и инвестицията се

възвръща в рамките на около от 4 до 5 години. Слънчевите колектори работят ефективно при енергийна мощност на слънцето между 300 – 600 W на квадратен метър, което за България е осъществимо в месеците от май до октомври. Докато през зимата тези колектори не могат да работят ефективно. Температурата, която осигурява един колектор, дори и най-качественият е максимум 30 градуса, която директно не може да се използва, трябва да се монтира термопомпа, която доста оскъпява инвестицията. Затова, когато говорим за слънчеви колектори, на тяхното директно използване, при висока ефективност, може да се разчита само за 6 месеца (май – октомври). За останалата част от годината климатът на България не е подходящ. ФОТОВОЛТАИЧНИ СИСТЕМИ – това са перфектни системи, доста скъпи и с изплащае на инвестицията за около 12 - 16 години. Електрическият ток (12 – 24 волта) се произвежда не само от от прякото огряване от слънцето, но и от разсеяната светлина. Между фотоволтаичната система, изравнителната батерия и консуматора се поставя инвертор, заедно с регулатор на напрежението, допълнителна инвестиция. При цените в момента в България фотоволтаичната система е една скъпа инвестиция.

Сравнителна оценка на конвенционалното отопление с радиатори:Съвременните генератори на топлина са с висок коефициент на полезно действие. ЕЛЕКТРИЧЕСТВО - най-висок коефициент е на електрическия радиатор, който е и най-евтин като капитално вложение, но с най-високи експлоатационни разходи. ТВЪРДО ГОРИВО – дърва и въглища за момента са достъпна опция за отопляване, с най-ниска цена, много ефективно като резултат и с голям избор на пазара. Коефициентът на ефективност на генератора на топлина е относително нисък (75 до 80 %), поради това, че не винаги горивото успява да отдаде цялата си топлина. От друга страна, съществува и неудобството, че такъв котел изискава непрекъснато поддържане (подаване на дърва или въглища, почистване от пепел).ГАЗ – най-евтиното гориво, НАФТА И ПРОПАН БУТАН на една и съща цена в момента. Хубавото в случая, е че тези системи са напълно автоматизирани. Веднъж в началото на сезона устройството се настройва и не изисква допълнително ангажиране от страна на ползвателите. Тази опция, образно казано, е по средата като експлоатационни разходи и капитални вложения и най-доброто, което може да предложи енергетиката като опция за отопление за къща без допълнителни ангажименти.

Избор на отоплителното тяло (радиатора):На пазара в момента могат да бъдат намерени 25 – 30 вида радиатори. Могат да бъдат групирани по конструкция. ЧУГУНЕНИ РАДИАТОРИ – добре познати ни до недалечно минало, захвърлени с лека ръка, за да бъдат заменени с нови с по-модерна визия. Чугунът е перфектен метал за отопление, защото той не корозира и има много висока

топлоакомулационна способност. Чугуненият радиатор относително бавно загрява и дълго време задържа топлината в себе си. Съвременните чугунени радиатори се отличават с прекрасен дизайн, предпочитани са в Европа, но не се използват в България.

ПАНЕЛНИ СТОМАНЕНИ РАДИАТОРИ – също добре познати у нас и подобно на чугунените радиатори, бяха изместени от нови. В много европейски държави тези радиатори продължават да бъдат използвани, те са и по-евтини. На нашия пазар няколко фирми предлагат такива радиатори и те са предимно вносни, българското производство на завода в Стражица се изнася в чужбина. Тези радиатори са добри, но за кратковременна експлоатация до 10 години, тъй като корозират. Подходящи са в случаите, когато е заложена периодична подмяна на инсталациите в сградите, каквато е практиката в много държави. В България хората са по-скоро традиционалисти, търсят се продукти, които да имат голяма дълговечност. АЛУМИНИЕВ РАДИАТОР – отличава се с много добри характеристика и външен вид, голямо разнообразие от модели на пазара, само в Европа съществуват над 250 производителя. За алуминиевите радиатори обаче е характерно, че те не са термостабилни, много бързо загрява и много бързо изстива. В случаите на отопление с програмиран дневен режим не може да се разчита на добър резултат и поддържане на постоянна температура. За алуминиевите радиатори може да се каже, че различните конструкции имат съответно различни положителни и отрицателни страни. АЛУМИНИЕВ ГЛИДЕРЕН РАДИАТОР – между всеки два глидера има уплътнения, които се характеризират с определена продължителност на живот и съответно в тези зони биха могли да се появят проблеми при експлоатацията. АЛУМИНИЕВ ПРЕСОВАН РАДИАТОР – сравнително нова разработка по-сигурен във времето и надежден за дълготрайна експлоатация. ВЕНТИЛАТОРЕН КОНВЕКТОР – изключително ефективен, рязко повишава ефективността на използване на топлината. Циркулиращият въздух в помещението поддържа микроклимата, зимно и лятно време. Като конструкция конвектора представлява топлообменник с безшумен вентилатор, отоплително тяло, разчитащо на принудителна конвекция. Много бързо осъществява затопляне на помещението и поддържа постоянна температурата във всички негови части. Предимството е, че на един уред може да се разчита както за отоплението през зимата, така също и за охлаждане през лятото. В България все повече хора се убеждават от необходимостта от охлаждане на помещенията през летния сезон. СИСТЕМИ С ДИРЕКТНО ИЗПАРЕНИЕ – системи, които служат едновременно за отопление и охлаждане. Малко по-високо първоначално капиталовложение, но за сметка на това ниски експлоатационни разходи. Къщата става независима от външни енергоизточници с изключение на ток. Би следвало да се предвиди допълнително ел. захранване с генератор (около 2000 – 3000 лв). Тези системи имат вградена термопомпа, която използва топлината на околната среда,

което ги причислява към системите с енерговъзобновяеми източници. Външните кондензаторни тела, част от системата, трябва да бъдат така позиционирани върху фасадата на сградата, че да не загрозяват по никакъв начин нейния облик, което е задача на архитекта.

Принцип за разполагане на радиаторът в помещението. Има ли значение това дали е разположен в ниша, прикрит с декоративна решетка, плот и т.н?Теоритично монтирането на радиатор в ниша отнема 10% от ефективността на топлоотдаването му. Същият ефект имат и различните видове декоративни паравани и решетки. Това лесно може да се предвиди и предотврати, като радиаторите се оразмеряват с 10% по-голяма нагревателна площ. Докато при вентилаторния конвектор такъв проблем не съществува и той може да бъде разполаган на което и да е място в помещението, съобразено с естетическите предпочитания на обитателите. Вграденият или “скрит” радиатор трябва много внимателно да бъде проектиран, така че да бъде същевременно ефективен, да не нарушава визията в интериора. Важно е в самия радиатор да бъде създаден конвективен въздушен поток. При много ниски отрицателни температури през зимата най-сигурни са локалното отопление или централизираното топлоподаване. Регулирането на температурата се осъществява централно от ТЕЦ или от самите собственици, когато става въпрос за локално отопление. Системите с директно изпарение трудно могат да подсигурят самостоятелно необходимата топлина през месеците декември, януари и февруари. Необходим е допълнителен електрически калорифер или друг тип резервно отопление. Най-подходящото за човека отопление в жилището от физиологична гледна точка. Физиологията на човека е определяща при създаването на условията в средата на обитаване. Три са необходимите условия, за да се чувства човек нормално и комфортно – температура, влажност и движение на въздуха. Конвективното отопление с движение на въздуха най-добре поддържа такива условия. На първо място, като най-ефективни за човека от физиологична гледна точка са конвекторите, следват конвективните тела (радиатори) и най-накрая е лъчистото отопление. В зависимост от това, къде е разположен източникът на лъчисто отопление, на стената, пода или тавана, съответно се наблюдават положителни или отрицателни въздействия. За да бъде монтирано таванно лъчисто отопление, в помещение с постоянно обитаване, е необходима височина на тавана минимум 4 метра. Препоръчва се предимно за индустриални сгради или големи обществени помещения. Стенното лъчисто отопление е по-скоро панелно. Вариантът с такова отопление, вграден в стената под прозореца е доста удачен и предпочитан.

Подовото водно лъчисто отопление е предпочитано за мокри помещения и помещения, където човек пребивава по-кратко време. Задължително е на повърхността на пода да се поддържа постоянна температура 30-32 градуса. Не се препоръчва подово отопление в спалнята, помещение където главата на човек е разположена много близко до пода. Не се препоръчва електрическо подово отопление, тъй като създава електромагнитно поле, което не въздейства добре върху човешкия организъм. След като се запознахме с основите понятия и типове отоплителни системи, е време да разгледаме в подробвности горепосочените разновидности.

Геотермална енергия

Този вид отопление е изключително актуален, тъй като в много близко бъдеще количеството традиционни горива (петрол, природен газ, въглища) значително ще намалее, а това сащо ще доведе и до оскъпяването им. Освен това тези източници на енергия изключително много замърсяват околната среда, докато геотермалната енергия е чиста и постоянна. Енергетиката е дял от промишлеността, който обхваща както създаването и пренасянето на електроенергия, така и техниката на високите напрежения. Електрическата енергия в повечето случаи е създадена от механична енергия с помощта на генератори. За съжаление производството на електроенергия в ТЕЦ и АЕЦ замърсява водите, атмосферния въздух и почвите, тъй като се отделят много отпадъци (СО2, производствен прах, отпадни производствени води и др.), а и ресурсите са на изчерпване. Затова в последните години се налага да обърнем внимание към алтернативните и неизчерпаеми източници на енергия. Геотермалната енергия е именно такав източник на енергия. Тя е топлината, идваща от Земята. Ресурсите на геотермална енергия се простират от плиткото до горещите води и горещите скали, намиращи се на няколко мили под земната повърхност и даже още по-дълбоко, до изключително високите температури на разтопените скали. Геотермалната енергия е топлинната енергия в разтопената магма в ядрото на земята. Топлината достига до повърхността нa земята чрез топлинната проводимост и чрез навлизането на магмата в земната кора. Когато магмата достигне повърхността, тя се превръща в лава, в повечето случаи обаче остава под земната кора, като нагрява скалите и водата, които се намират в близост Известно количество от тази нагрята вода минава през пукнатини и достига повърхността на земята под формата на горещи извори и гейзери. По-голямата част остава под земята на различна дълбочина и може да се използва като се прокопаят кладенци със сонди, а след това в много от случаите се изпомпва с помпи. Почти

навсякъде плиткият подпочвен слой или горните 10 фута ( около 3 м) от Земната повърхност поддържат постоянна температура между 10° и 16°С. Геотермалните топлинни помпи могат да стигнат до този ресурс за отопляване и охлаждане на сгради. Една система с геотермална топлинна помпа се състои от топлинна помпа, въздухопровод и топлообменна система - система от тръби, заровени в плиткия почвен слой близо до сградата. През зимата топлинната помпа отнема топлина от топлообменната система и я впомпва във входа на въздухопровода. През лятото процесът е обратен и топлинната помпа придвижва топлина от входа на въздухопровода в топлообменната система. През лятото отнеманата от входа на въздухопровода топлина може да се използва и като безплатно средство за топла вода. Геотермалните отоплителни системи доставят топлина като изпомпват с помпи геотермална вода от кладенци, сондирани в геотермален водоизточник. Оттам геотермалната вода преминава през топлинен преобразувател, който извлича топлината от нея и с тази топлина се загрява друга вода, която по тръби отива за отопление на сгради. След като премине през топлинния преобразувател, геотермалната вода се инжектира обратно във водоизточника, където отново се затопля се използва повторно. Горещата вода близо до земната повърхност може да бъде използвана директно за отопление.

Енергията, която се съдържа в естествената гореща вода се нарича хидротермална енергия. Там където има само горещи сухи скали, е възможно да се инжектира вода, след което горещата вода или парата могат да бъдат използвани за производство на хидротермална енергия. Ресурсите от горещи сухи скали се срещат на 3 до 5 мили (4 до 6 км) навсякъде под земната повърхност, а на някои места и на по-малки дълбочини. Достъпът до тези ресурси включва инжектирането на студена вода в кладенец, циркулирането u през горещите чупливи скали и изкарването на горещата вода от друг кладенец. Засега няма комерсиални приложения на тази технология.

Съществуващата технология също така все още не позволява получаване на топлина директно от магма, която е най-дълбокият и най-мощният ресурс на геотермална енергия. За щастие обаче вече съществуват геотермални електроцентрали. Геотермалните водоизточници могат да бъдат достигнати със сонди в най – различна дълбочина. Когато горещата вода извира естествено (или се изпомпва) в най – широк температурен обхват, тя може да служи за производство на енергия в такива централи. В общи линии принципът им на действие е следният:Горещата вода и пара от земята преминава през турбини, захранват генератор и произвежда електричество. Съществуват различни видове геотермални електроцентрали, но повечето са парни. При тях горещата вода от производствените сондажи преминава през един или два разделителя, където освободена от налягането на дълбокия резервоар, част от нея се преобразува в пара. Силата на парата се използва за задвижване на турбината. За да се запази водата и да се поддържа налягането в резервоара, геотермалната вода и кондензираната пара

се инжектират в периферията на резервоара, така той се затопля отново. Някои електроцентрали произвеждат главно пара и съвсем малко вода. При този тип, наречен суха парна електроцентрала, парата отива директно в турбината. Съществуват и така наречените бинарни електроцентрали. Резервоар с температура от 120° С до 180° С не е достатъчно горещ, за да образува достатъчно пара, но въпреки това може да се използва за производство на електричество в бинарна електроцентрала (двойна). В бинарната система геотермалната вода преминава през топлинен преобразувател, където топлината й затопля втора (бинарна) течност като изопентан, който завира при по-ниска температура от водата. При нагряване втората течност се трансформира в пара, която задвижва турбината и задвижвайки я се охлажда, втечнява се а след това наново се загрява. Така се използва многократно. В този затворен цикъл няма вредни емисии във въздуха!!! Въпреки, че производството на геотермална енергия не е така разпространено, нейното използване започва още от древността. Доказано е, че жителите на древния италиански град Помпей, който се е намирал в подножието на Везувий, са се възползвали от топлите извори, за да отопляват сградите си. Според исторически сведения геотермални води от плитките кладенци в Париж, Франция, се използвали още преди шест века. Тъй като отоплението на райони чрез геотермални води е чист и икономичен метод, той става все по-популярен на различни места по света и в днешни дни. Освен във Франция, този метод намира приложение в Исландия, Турция, Полша и Унгария. Най-голямата геотермална система за отопление на райони е в Рейкявик, Исландия, където почти всички сгради са с геотермално отопление. Преди време въздухът в Рейкявик и околностите бил страшно замърсен от отровни газове. От тогава там започнали да използват геотермалната енергия и сега Рейкявик е един от най-чистите градове в света. Най-важните геотермални източници в Европа се намират в Италия, Русия, Гърция и Испания. Първата геотермална електроцентрала е била суха парна електроцентрала, построена в Лардело - Тоскана, Италия, през 1904 година. Електроцентралите в Лардело са били разрушени по време на Втората световна война, но след това са построени отново и разширени. В Калифорния, САЩ, също има суха парна електроцентрала, която произвежда електричество от 1960. Тя е най-голямата суха парна електроцентрала в света и след 40 години експлоатация, все още произвежда електричество достатъчно, за да обслужи град с големината на Сан Франциско. Потенциалът за използването на енергия от възобновяеми енергийни източници в България се проучва още от началото на 1930 г. В средата на седемдесетте години на миналия век бе създаден Институт за възобновяеми енергийни източници с цел установяване и използване на съществуващия потенциал, но едва през последното десетилетие проучвателните работи по тези източници станаха държавен приоритет. България е богата на геотермални ресурси. У нас има над 840 проучени

находища с температура до 103°C в около 140 обекта. Геотермалните енергийни ресурси в България са публична държавна или общинска собственост. Приблизителният теоретичен потенциал за системи за директно ползване на геотермална енергия за проучените източници е около 4 000 GWh/годишно, а техническият потенциал е не по-малко от 3 000 GWh/годишно. Понастоящем в България инсталираната мощност на системите за директно използване на енергия от геотермални източници възлиза на 94.5 MWt, а годишното енергопотребление - на 380 GWh/годишно. По-голямата част от геотермалната енергия се ползва за плувни басейни, бани и балнеология. Други по-малки мощности се използват за изграждане на отоплителни системи, включително термопомпи, а част от източниците се ползват за директно отопление на оранжериите с много нисък фактор на товара. От изложеното до тук можем да направим следните изводи. За разлика от традиционните начини за производство на енергия, където се отделят отровни вещества, геотермалните електроцентрали отделят само водна пара. В геотермалните електроцентрали парата, топлината или горещата вода от водоизточниците е силата, която задвижва турбините, които произвеждат електричество. Използваната геотермална вода се връща в резервоара, за да се нагрее отново, за да се запази налягането и нивото на водата в резервоара. Икономични са. Ето защо страни като Италия, Португалия и Франция се стремят да увеличат капацитета на вече инсталираните геотермални системи за производство на енергия. При геотермалните централи не е нужно да се внася гориво и по този начин се пестят пари. Разбира се, за използването на геотермалната енергия при производството на електричество е необходимо да се инвестират средства, за да се направят необходимите проучвания, да се сондират кладенци и да се инсталира централата. По-евтино е да се построи една от познатите ни видове електроцентрали отколкото геотермална електроцентрала, но за сметка на това цените на традиционните горива са много по-скъпи, така че в бъдеще геотермалната електроцентрала ще се окаже значително по-икономична. За съжаление един средностатистически българин не може да си позволи да направи тези проучвания. Разчита се преди всичко на държавни проекти, но и те се бавят прекалено много, а и не са особено мащабни предвид огромния потенциял за производство на геотермална енергия, който има България. При използването на геотермални електроцентрали замърсяването на въздуха е минимално, а това днес е от първостепенно значение за оцеляването на нашата планета, на хората, животните, растенията. Сега съществуващите геотермални обекти в цял свят произвеждат една шеста от въглеродния диоксид, който една електрическа централа, която се захранва от природен газ, произвежда. Освен това при тяхното действие изобщо не се отделят така вредните и замърсяващи атмосферата емисии като азотен оксид и серни газове. Геотермалните извори, наред

със слънцето, биомасата, вятърът, водата, са едни от възобновяемите енергийни източници, а това означава, че те няма опасност да свършат, както това предстои да се случи с петрола и природния газ в недалечно бъдеще. Само изграждането на проекта за "Устойчиво използване на геотермалните ресурси в България" емисиите от СО2 в атмосферата ще намалеят с приблизително 4 хил. тона годишно.

Варианти за геотермално отопление

Вариант 1: СОНДАЖ(кладенец)

За 15KW топлинна мощност е необходим дебит 1,5 куб.м. за час. Може водата до 10 куб.м. на денонощие безплатно да се ползва и за собствени битови цели - поливане, миене и др.

Дълбочината на сондиране е от 10 до 30 м, в зависимост от мястото. Диаметърът е 30 см, филтровата колона е 16 см, около нея се запълва с

калиброван ситен филц за филтър. Помпата е потопяема, сондажен тип неръждаема и е с диаметър 10 см.

Вариант 2: ЗЕМНА СЕРПЕНТИНА - за термопомпа използваща земна серпентина с циркулиращ АНТИФРИЗ

Тръбата на серпентината е "полиетилен за студена вода" (РЕ Ф32мм.) Дълбочината на серпентината под земята е  1,8 - 3 м, в зависимост от терена. Дължината е според мощността - по 400 м тръба Ф32мм. за всеки 10KW

топлинна мощност. Полага се едноетажно в 2x30 м. канавка или двуетажно в 2x15м. (на 3м. и 2м.)

Схемата на серпентината - се състои от отделни "фиби" всяка от тръба с дължина 100м., свързани паралелно. Може да се полага двуетажно в зависимост от терена.

Монтажа е лесен като около тръбите се поставя ситен пясък без остри камъни. Отстоянието между отделните тръби и кръгове да е минимум 50 см. Преди затрупването се полага 15см. слой който се намокря обилно и уплътнява.

Помпата е обикновенна циркулационна съобразена с изисквания дебит. 

ПРИМЕР:  за 15KW топлинна мощност е необходима серпентина от 3 кръга всеки от който с тръба Ф32 (РЕ) по 200м. и помпа с дебит през серпентината от 2 куб.м. за час

Вариант 3:

КО – ГЕНЕРАТОР КАКВО Е КО-ГЕНЕРАТОР? Eнергийно съоръжение за високо ефективено комбинирано производство на топлинна/охладителна и електрическа енергия.

Комбинирано производство е едновременен процес на получаване на два или повече вида енергия от един източник на първична енергия /гориво/.

ПРИНЦИП НА РАБОТА

Принципът на работа на ко – генерационните съоръжения се основава на производството на електрическа енергия чрез двигател с вътрешно горене, при малките инсталирани мощности до 4MW или турбина за големите мощности при използване на отпадната енергия от охладителната система на двигателя/турбината и масления кръг, изходящите димни газове и от процесите на редуциране налягането на горивото – природна газ. Уловената от тези процеси енергия може да бъде използвана за производство на пара с ниско налягане, топлинна енергия или студ.

Принципна схема

Двигател/

Топлинна енергия Ел. енергия

Леген д а:

Гориво – природна газ, пропан-бутан, биогаз,биомаса и други ВЕИ

Турбина

Генератор

Отпадна топлина от охладителнатасистема на двигателя и масления кръг

1kW ел.ен

1,3kW топл.

Отпадна топлина от изходящите димни газове

Отпадна топлина от редуциране налягането на природната газ

За да се разбере принципа на работа на ко-генераторът и неговите главни предимства трябва да се направи съпоставка с конвенционалните методи за получаване на топлинна и електрическа енергия.

Методът на работа на електрическите централи се основава на задвижването на електрически генератор с помощта на парна турбина. Енергията необходима за производството на парата, която задвижва турбината, основно се получава от изгаряне на изкопаеми горива. Ефективността на тези процеси е около 30%, а при най – модерните паро – газови централи достига и до 50%, без да бъдат отчетени загубите от трансформацията и преноса на електрическа енергия, който са около

11%. При методът на комбинирано производство на два или повече вида енергия, можем да отчетем ефективност около 80-90%. При получаване на 1kW електрическа енергия се получава 1,3kW топлинна енергия. Опростена схема на сравнение между двата метода за производство на енергия е дадена по – долу.

• При разделно производство на топлинна и електрическа енергия

Електрическа енергия Топлинна енергия

Вложено гориво

100 единици

Общо количество

вложено гориво

260 единици

Вложено гориво

160 единици

Електрически

генератор

/ ефективност 40%/

Котел

/ ефективност 75%/

Получено40

единици електрич

еска енергия

Получен

о120

единици

топлинна

енергия

• При комбинирано производство на топлинна и електрическа енергия

Електрическа енергия Топлинна енергия

Общо количе

ство вложе

но гориво

200 ед

иници

Електрически

генератор/ ефективност

20%/Ефективност при трансформация на топлина 75%

Получено40

единици електрич

еска енергия

Получен

о120

единици

топлинна

енергия

Анализът на две схеми показва, че използвайки комбинирания метод за производство топлинна и електрическа енергия може да се реализира около 40% икономия на гориво, а от екологична гледна точка тази технология води до намаляване на вредното въздействие върху околната среда и редуциране на емисиите на СО2 .

ПриложениеПриложението на ко–генерационните модули може да бъде разделено

в три главни групи–индустриално приложение – петролни рафинерии, химическа промишленост, хартиена индустрия и др., топлоцентрали, за търговски или жилищни нужди, както и в селското стопанство – оранжерийно производство, животновъдство и други.

Интерес от гледна точка на високата ефективност на съоръженията представлява три генерацията, която намира приложение в обществено-битовия сектор.

Три генерацията представлява едновременно производство на топлинна, електрическа и студува енергия, чрез използването в схемата на абсорбционна охладителна машина. /схема 3/

Ел. енергия

За топлоснабдяване

Гориво Ко -

генератор

Разпределител

Събирател

Охладителна кула

Абсорбционна охладителна

машина

Охладен

въздух

Охладително съоръ

жение - потребите

От гледна точка на операционните характеристики на ко – генератора, този вид тригенерация на енергия е подходящ особенопрез летния сезон, когато е обходимите товари от топлинна енергия са по – малки. Така съоръжението намира приложение целосезонно и често определящата бариера пред използването му, а именно липсата на консумация през летния сезон е намерила решение.

Две са основни правила за ус п е шното прилагане на ко –генератор: 1. Ко -генераторът трябва да покрива от 30-50% от годишното потребление

на топлинна енергия. Опитът показва, че съоръжението има възможност да покрие от 50-70 % от годишните нужди от топлинна енергия. Останалата част от необходимото количество топлина се покрива от върхови котли.

2. Всеки ко – гененерационен модул трябва да има поне 4000 операционни часа годишно.

ГоривоПредлаганите в момента на пазара модули дават възможност за използване на

разнообразни видове горива – природна газ, биогаз, дизел, пропан – бутан/синтетичен газ/, газьол, както и биомаса.

Предимства на ко – генерато р а Ко – генерационната технология осигурява високо ефективно производство

на топлинна, електрическа и охладителна енергия, в сравнение с конвенционалните методи за производство им, чрез намаляване загубите и използването на отпадната енергия от процесите на получаването им. В резултат, установените параметри показват повече от пъти по – висока топлинна ефективност или производство на топлинна енергия. В допълнение, към този енергийно – икономически ефект, можем да добавим и екологичните ползи, а именно доказаното редуциране на емисиите на СО2 и предвид на използваните първични енергийни източници, намаляване на емисиите на вредни парникови газове за единица произведена енергия.

Пелетни котли:

Пелети са екологично неутрално гориво, набиращо напоследък заради своите качества все по голяма популярност. Те са произвеждат от компресирана остатъчна дървесна маса. Калоричността на пелетите е приблизтелно равна на тази на въглищните брикети и само 2,1-2,2 пъти по-ниска от тази на нафтата. Съдържанието на пепел е  значително по-ниско от това на въглищните брикети (5 - 10%) и даже от това в дървата за огрев (2 - 4%).  Това означава, че когато се изгарят 1 тон пелети, остава само 10 кг. пепел.

Предимства:

Ефективност: Висока ефективност (80-85%) на системите за отопление с пелети. Поради наситеността на материала, пелетите горят на по-висока температура и по-ефективно от дървата. За цялостното отоплението на жилище от 80-90 м2 са необходими около 700 кг пелети през зимния сезон.

Автоматика: Автоматично дозиране на горивото, което позволява програмиране на желаната температура и време на работа;

Комфорт: Лесно зареждане на камината благодарение на малкия размер и лекота на пелетите. Пелетите се продават в торбички по 15 кг;

Чистота: При пълното изгаряне на пелетите не се получава почти никаква пепел. Освен това се отделя много по-малко количество креозот - вещество, което прави стъклата на камината черни и се събира в комините, като може да причини пожари;

Екология: Пелетите са екологично гориво, при което не се отделят почти никакви вредни газове. Пелетите са чисто гориво, неутрално по отношение на въглеродния двуокис. Сравнително (спрямо въглища или мазут) много малки количества сяра и други вредни елементи. Произвеждат се предимно от дървени стърготини и трици, шлюпки от фъстъци и черупки от орехи, и други подобни отпадъчни материали. Пресовани са под високо налягане без лепило или други добавки. Това спомага за намаляване на зависимостта ни от петрола - пелетите използват материали, които иначе биха били изхвърляни. Био-пелетите имат цилиндрична форма и обикновено са с диаметър 6-10 мм и дължина 10-30 мм, което ги прави удобна форма на гориво за крайните потребители. При интензивното пресоване на пелетите, влагата излиза от тях. Така пелетите имат влажност под 8%, което е много сухо в сравнение с дървата, които имат влажност от 20% до 30%. Колкото по-сухо е едно гориво, толкова повече топлина то може да произвежда. А по-високата температура изгаря повече гориво и така ефективността е по-висока. В сравнение с камините на дърва, сертифицирани от EPA (Агенция за опазване на околната среда), които отделят 5 грама емисии на час, пелетните камини имат много ниски емисии - много по-малко от 1 грам на час. Пелетните камини имат толкова голяма ефективност и отделяне на топлина, че е възможно димните газове да се извеждат хоризонтално през стената, вместо през традиционните комини.

Параметри:Влажност < 10 % Калоричност 4300-4500 ккал/кг Дължина около 2-3 см Диаметър 6-7 мм Пепел около  0,9 - 1,5 %.

Слънчеви отоплителни система

Слънчевите инсталации използват слънчевата, вместо традиционни източници на енергия за загряване на вода за битови нужди, отопление на жилища, басейни и т.н. Когато са инсталирани правилно и подходящо, тези системи са по-икономични по време на експлоатацията си, от колкото електрически, термо-помпени, нафтови или газови нагреватели. В България се използват три типа слънчеви системи: помпени (директна и индиректна система), интегриран колектор-бойлер и термо-сифонни. При помпените системи, битовата вода или антифризна смес циркулира между бойлера и колекторите. Слънчевия колектор е основен компонент на системата. Обикновено е метална кутия с изолация и вграден абсорбер, който поглъща слънчевата радиация и я трансформира в полезна топлина. Циркулационната помпа се управлява от електронен контролер, таймер или Фото-Волтаичен (PV) модул. В интегрираният колектор-бойлер, потребната топла вода се загрява "проточно" в колектора и се доставя до точката на използване с помощта на налягането на водопроводната инсталация. Термо-сифонната слънчева система се състои от бойлер, който е монтиран над колектора. Затоплената вода в колектора, по гравитачен път се издига до бойлера и го загрява. Последните две системи са прости и не изискват помпи и контролери за управление, но за климата в нашата страна не са подходящи (освен за летните месеци).

Каква е разликата между плоските и вакуум-тръбни колектори?Основния елемент на слънчевата система е колектора. Съществуват много видове колектори, но най-разпространени са плоските и вакуум-тръбни.

Плоски колектори  могат да бъдат произведени от различни материали, като мед, алуминий, желязо или пластмаса. Обикновено имат черна повърхност, боядисана или селективна, нанесена по електрохимичен път или изпарение във вакуум. Селективните колектори имат по-добра абсорбция на топлина и по-малки загуби в дълговълновата част на спектъра на слънчевата радиация. Изолацията на колекторите е важна, защото намалява загубите към околната среда. Повечето от тях са покрити със стъкло или друг прозрачен материал.

Слънчевата енергия преминава през прозрачното покритие и загрява абсорбера на колектора. В тръбите на  абсорбера, циркулира вода или антифризна течност. Топлоносителя може да се движи гравитачно или с помощта на помпа.

Вакуум-тръбните колектори  имат абсорбери, които са монтирани в стъклена тръба, от която е евакуиран въздуха и е създаден вакуум.  Както при плоските колектори, слънчевата енергия загрява течността в абсорбера и се трансферира към битовата вода.

Съществуват два метода на този процес:1 ) Интегрирана в абсорбера топлинна тръба, трансферира полезната

топлина като използва принципи известни в хладилната техника - изпарение на

топлоносителя при ниски температури и кондензиране на парите в кондензори контактуващи с вградени в колектора топлообменници. Това е най-ефективния пренос на топлинна енергия.  

2) Топлоносителят циркулира в медни тръби, които са вградени в абсорбера по подобие на плоските колектори. Единствената разлика е, че колектора е изолиран от околната среда посредством вакуум.

3) CPC тръба в тръба (известни още, като пекински, а другаде - австралийски). Тук вакуумът е между две стъклени тръби, а за абсорбер служи метализираната вътрешна стъклена тръба. Този вид колектори  е добър от гледна точка облата форма на абсорбера, което е предпоставка, колектора да работи през целият ден независимо от положението на слънцето на небосклона. Недостатък в реалната им експлоатация е, че ефективно работещата и площ във всеки момент през деня е много малка (внимавайте - не полезната разгъната площ, която обикновено рекламират търговците). За увеличаване на работещата повърхност се използват концентриращи огледални плоскости (обикновено от Алуминиева ламарина), които са монтирани под вакуум-тръбите, което изисква обаче, концентраторите редовно да се почистват от прах, листа и други замърсители (в повечето случаи това е невъзможно). 

И така, основната разлика между плоските и вакуум-тръбни колектори е в изолацията им от околната среда, която при вакуумните е най-добра. Това допринася до по-ефективната им работа при минусови температури, но при едно условие - колекторите да не са покрити със сняг или скреж, които в реални условия се задържат повече време върху вакуум-тръбите от колкото върху стъклото на плоските колектори - все пак вакуумът е "най-добър" изолатор.

Съпоставка на работата между вакуум тръбни и плоски колектори за производство на битова гореща вода /БГВ/ и отопление

Центърът за слънчев инженеринг на Ingolstadt University изследва слънчеви системи за подпомагане на отоплителни системи в дву-фамилни къщи. Целта на този проект е демонстрация за оползотворяване на слънчевата енергия в реновирани фамилни къщи, както и техния потенциал за редуциране на вредните емисиите на СО2. Нещо

повече - фокусът е съсредоточен върху оценката и съпоставяне на модерните вакуум тръбни с плоските колектори за производство на БГВ и помощ в отоплението.

Сградата е типична дву- фамилна къща, намираща се в

баварската ровинция (фиг.1). Тя е била

построена през 70-те и одернизирана в началото на 90-те години. Оранжерията е интегрирана в сградата.

Постройката е с относително висок стандарт на топлинна изолация. Отоплителната система (котел на нафта, плоски колектори, подово отопление) беше модернизирана чрез интегриране на модерните вакуум тръбни колектори и стратифициран акумулиращ съд.(фиг.2)

Инсталираното измервателно оборудване в сградата осъществява мониторинг на термодинамичните процеси в компонентите на системата, най-вече производството на енергия от двата типа (плоски и вакуум тръбни колектори). Отделно е изследван акумулиращия съд за неговата стратификация. [1, 2].

Фигура 2: Хидравлична схема и Измервателни устройства

Фигура 3 показва производството на плоските и вакуум тръбни колектори през зимата на 2004/05. Графично е отразена зависимостта между слънчевата инсолация,

/радиация/, попадаща върху инсталираната полезна площ на плоските и вакуум тръбни колектори и производството на топлинна енергия от ефективната им, работеща в даден момент на деня площ. През целия период плоските колектори генерират повече енергия от ефективната им площ, въпреки тяхната по-малка номинална ефективност.

Оценяването на двата типа колектори при работа в реални условия показва, че има голяма разлика в сравнение с тестовете в лаборатория. Това е важно за потребителите, защото полезната инсталирана площ на покрива е тази, която плаща собственика на сградата. Нещо повече: освен цената на слънчевите колектори, понякога площта на покрива често е ограничена, особено при системите за слънчево отопление, където е необходима по-голяма площ.

Все пак, вакуум тръбните колектори реализират по-голямо производство през есента и пролетта, в сравнение с плоските колектори. Нормално е да се очаква, че ефективността на вакуум тръбните колектори, би нараснала в сравнение с плоските колектори, когато падне околната температура. Опитът обаче показва, че през зимния период, плоските колектори са на едно ниво с вакуум-тръбните, а през някои дни дори са по-ефективни. Това е изненадващо,

особено спрямо теоретичните и лабораторни данни за ефективността на вакуум тръбните колектори.

Фигура 3: Инсолация, Произведена енергия и Външна дневна температура – есен, зима и пролет 2004/05(липсват данни само за една седмица през

Февруари 2005)

Фигура 4 показва един типичен период през януари 2005. Слънчевата радиация е умерена, а околната температура е относително ниска (<0°C). На 28/29.01 работят единствено плоските колектори. На 30.01. съществуват перфектни условия за вакуум тръбните колектори: висока радиация и ниска околна температура. Но вакуум тръбните колектори работят за кратко само в късния следобед. Като сравнение, плоските колектори работят цял ден и осигуряват достатъчно топлина. Това показва, че вакуум тръбните колектори са покрити със скреж или сняг през деня, който се разтопява много бавно, заради тяхната много добра вакуумна изолация от околната среда.

Фигура 4: Производство 2005

Фигура 5 показва снимки на двата типа колектора, показвайки ги с покритие от сняг (ляво) и скреж (дясно). Снегът може лесно да се свлече надолу по гладкото стъкло на плоските колектори. От друга страна, снегът между стъклените вакуум тръби и отделните колектори се задържа върху тях дори при голям наклон.

Фигура 5: Колектори със Сняг (ляво) и Заскреженост (дясно) по време на зимния сезон

/Горе – вакуум-тръбни колектори, Долу – плоски колектори/

Ориентация на колектора

Колекторите се монтират с ориентация ЮГ. За някои видове, като вакуум-тръбните, западния или източен скат на съществуващ покрив не е от голямо значение, тъй като всяка тръба може да се насочи още при инсталирането й в подходящата южна посока. Наклона на колекторите се определя спрямо сезонността на използването им, като оптималния градус при целогодишна експлоатация е 42º спрямо хоризонта.

Фотоволтаичните системи

Трансформацията на естествената дневна светлина в електрически ток чрез фотоволтаични модули е най-екологичният начин на преобразуване на слънчевата светлина в електричество. Не е необходимо пряко слънчево греене, нито е задължително южно

изложение на фотоволтаичните системи, за да могат те да генерират електроенергия. В Република България, като пълноправна държава-членка на Европейския съюз, посредством мощни икономически и административни стимули и преференции дългосрочно е гарантирано успешното развитие на възобновяемите енергийни източници. От инвестиционна гледна точка всички видове фотоволтаични проекти са привлекателни за средносрочни и дългосрочни капиталовложения.

Без съмнение инвестициите във фотоволтаичните генератори ще бъдат новата печеливша вълна за законово гарантираните капиталовложения у нас, както се случи вече с ВЕЦ и вятърните електроцентрали. Продължаващият и задълбочаващ се енергиен дефицит на изкопаеми горива в европейските държави, включително и нашата, нараства. Увеличава се икономическата зависимост на евродържавите от страните - износители на петрол, природен газ и други дефицитни първични енергоизточници. В тази връзка започна подготовката на нова програма за развитие на възобновяемите енергийни източници в Европа. Тя предвижда рязко нарастване дела на алтернативните и възобновяемите източници при покриване на енергийните и горивните нужди на евродържавите. В унисон с вече съществуващата още по-строга политика на ограничаване на изкопаемите неекологични източници на енергия е и българската вътрешна икономическа политика, която стимулира развитото на сектора на естествено възстановяеми енергийни източници. С оглед на новите вече в сила у нас цени на тока генериран от фотоволтаици, стават много изгодни инвестициите, както в малки домашни фотоволтаични инсталации, така и в големи соларни фотоволтаични паркове.

Принцип на действие

Основа на фотоелектричното преобразуване е директното въздействие на слънчевото лъчение върху електроните на твърдите тела. Всяко твърдо тяло притежава определен брой носители на електричен заряд под формата на свободни електрони и положителни дупки. Концентрацията им е различна според вида на материала: при изолаторите е приблизително 1016 – 1018 в м-3, при класическите полупроводници е от 1021 до 1022, при проводниците превишава 1028. Полупроводниците представляват кристали с правилна структура. Примерно кристалната решетка на силиция Si образува пространствена фигура тетраедър. Атомите са разположени в центъра и върховете тетраедъра. Централния атом се намира на еднакво разстояние от другите четири атома. Всеки атом на върховете на тетраедъра служи от своя

страна като централен за други четири най-близо разположени атоми. Няколко тетраедъра образуват монокристал, представен на Фиг.1. На Фиг.2 е показан външния вид на силициев монокристал добит по метод Сzochralski.

фиг.1 фиг.2

Идеалния монокристал е твърдо тяло, което има правилна периодична структура, разпростираща се в целия обем. Такива монокристали не съществуват, те винаги имат примеси, размествания или липса на атоми. На Фиг.3, Фиг.4 и Фиг.5 е показан принципът на р и n полупроводник. Полупроводниците, които притежават тясна забранена зона между валентната и проводимата зона, се наричат истински полупроводници.

На Фиг. 6 е даден полупроводник от тип n, като в случая е добавен атом на фосфор (Si+P) Когато добавените към кристала атоми нямат достатъчно валентни електрони, т.е те са от III група на периодичната система, те образуват положителни дупки в електрическото поле. Такива кристали се наричат полупроводници от р-тип. Съединявайки се, те образуват р-n връзка помежду си, по този начин се създава електрическото поле между тях. На Фиг. 5 е даден полупроводник от p тип, като добавения атом е алуминий (Si+Al). В полупроводниците има 3 зони – проводима, валентна и забранена. За един полупроводник е важна забранената зона. Тя се намира между валентната и проводимата зона. Разстоянието между двете, изразено в енергия, се нарича широчина на забранената зона.W = Wп +Wв

Широчината на забранената зона се измерва в електроволти (eV). Тя е равна на около 2 eV при полупроводниците. Преминаването на електрони от валентната в свободната зона може да стане под влиянието на всякакъв вид енергия – топлинна, светлинна или друга. Създаването на

фиг.3

фиг.4

фиг.5

токоносители в полупроводника под действието на светлинната енергия се нарича вътрешен фотоволтаичен ефект, а проводимостта - фотопроводимост. Светлинният поток, който въздейства върху полуороводника, се състои от кванти светлинна енергия. Вътрешният фотоефект е възможен само тогава, когато енергията, падаща на повърхността на полупроводника, е толкова голяма, че е съизмерима с широчината на забранената зона W. Ако тя е по-малка от W, нито един електрон не може да премине в зоната на проводимостта и не се наблюдава фотоефект.За различните полупроводници вътрешният фотоефект се проявява под действие на лъчение с различен спектрален състав. При едни полупроводници той се наблюдава, когато облъчващата светлина е в ултравиолетовата част на спектъра, при други – във видимата, а при трети – в инфрачервената. Ето защо всеки фоточувствителен полупроводник има своя спектрална характеристика на вътрешния фотоефект. Съединявайки заедно двата полупроводника от p и n тип, те образуват р-n връзка помежду си (показана на Фиг. 6), по този начин се създава електрическото поле между тях. Приборите, създадени на основата на този тип кристални полупроводници, се наричат още фотоелементи и служат за преобразуване на светлинната енергия в електрическа. Слънчевите елементи се явяват разновидност на фотоелементите и се използват пряко за преобразуване на енергията на слънчевите лъчи в електрическа енергия.

Една от областите (p или n), върху която пада светлинният поток, трябва да бъде достатъчно тънка, за да могат фотоните да достигнат до обемния заряд на p-n прехода. Основните причини за появата на фотоелектродвижещото напрежение са: фотогенерацията на двойката токоносители (електрони и дупки) и разделянето им под действието на вътрешното контактно електрическо поле Ео на прехода, което ги натрупва в p и n областите извън обемния заряд. В n областта се натрупват електрони и тя се зарежда отрицателно, а в Р областта се натрупват дупки и тя се зарежда положително. Движението на токоносители

под действието на полето Ео обуславя електрически ток IФ, който се нарича фототок. Зарядите в двете области създават напрежение U между тях, което поляризира p-n прехода в права посока. Това напрежение от своя страна формира ток Id и тогава за тока I във веригата извън p-n прехода може да се напише: I=IФ- Id

фиг.6

Опитът показва, че ако полупроводникова пластинка със създаден в нея РN преход се освети с лъчист поток Ф, чиито фотони имат енергия по-голяма от енергията на забранената зона на полупроводника (h > W), то на изводите от Р и N областите ще се получи фотоелектродвижеща сила. Една от областите (Р или N), върху която пада поток Ф, трябва да бъде достатъчно тънка, за да могат фотоните да достигнат до обемния заряд на РN прехода. Основните причини за появата на фотоелектродвижещото напрежение са: фотогенерацията на двойката токоносители (електрони и дупки) и разделянето им под действието на вътрешното контактно електрическо поле Ео на прехода, което ги натрупва в Р и N областите, извън обемния заряд. В N областта се натрупват електрони и тя се зарежда отрицателно, а в Р областта се натрупват дупки и тя се зарежда положително. Движението на токоносители под действието на полето Ео, обуславя електрически ток IФ, който се нарича фототок. Зарядите в двете области създават напрежение U между тях, което поляризира РN прехода в права посока. Това напрежение от своя страна формира ток Id и тогава за тока I във веригата извън РN прехода може да се напише: I=IФ- Id Всички тези процеси, както и външния вид на p/n прехода и на фотоелемента са дадени на Фиг.7

фиг.7

фиг. 8 фиг . 9

Фотоволтаичният ефект намира приложение за направата на фотоелектрически полупроводникови прибори, в които под въздействието на светлинен поток Ф, върху областта на p-n прехода се генерира електродвижеща сила. На Фиг.8 е показан видът на такъв фотоелемент. Както се забелязва, устройството на фотоелементите, наричани още фотоволтаици, не се различава от това на фотодиодите.

На Фиг.9 е показан механизмът на фотоволтаичния ефект в един фотоелемент. Една част от слънчевата радиация се отразява от повърхността на фотоелемента, а другата преминава през полупроводника. Фотоните с енергия по-малка от тази на забранената зона (h > W) достигат до задния контакт и го прегряват. Фотоните с по-малка енергия се поглъщат от полупроводника и само част тяхната енергия, която е h = W спомага за появяването на ефекта, а другата се преобразува в кинетична енергия на свободния електрон и накрая в топлина. Това е показано най-добре на Фиг.7.

Видове фотоволтаичните системи:

Покривни фотоволтаични системи

Покривните фотоволтаични системи са идентични на стационарните фотоволтаични системи. Причината да ги обособяваме в цял отделен тип системи, е че те са достъпни практически за всички хора, които имат къща, голяма фабрика, сграда, южно разположена фасада и не изискват закупуване на земя.

Техните основни предимства са:

Повишават здравината на покрива, като освен това го шумоизолират и топлоизолират; Спират магнитните вълни и UV лъчите; Имат най-ниска стойност на проектиране и монтаж.

Покривните фотоволтаични системи са най-доброто решение за:

Компании, които разполагат с големи покривни площи на своите индустриални сгради; Частни лица, които искат да укрепят покрива на жилището си и същевременно да направят една разумна инвестиция; Неизползвания покрив на лятната ви вила; Големи хотелски комплекси.

Стационарни фотоволтаични системи

Стационарните фотоволтаични системи се монтират както на земята, така и на покриви и фасади, като монтираните на покриви се обособяват в отделна група - пòкривни фотоволтаични системи. Името им "стационарни" идва от тяхната конструктивна особеност - всички фотоволтаични модули от системата се монтират

под един и същ точно определен ъгъл, като конкретното географско разположение на централата е от значение за определянето на оптималния

ъгъл и посока на модулите. Правилното му определяне е от съществено значение за производителността на системата.

Стационарните фотоволтаични системи са подходящи за централи с големи мощности, тъй като предполагат най-ниски разходи по поддръжката, както и най-ниска себестойност на инвестицията (в сравнение със следящите системи). Този тип системи са предпочитани от инвеститори, които разполагат с големи площи земя.

Следящи фотоволтаични системи

Следящите фотоволтаични системи са най-ефективните от всички видове системи, но съответно са и с най-скъпи конструкции и инсталация. Те биват два типа - едноосни и двуосни системи. Най-често, клиентите предпочитат двуосните следящи системи поради високата им ефективност и от там висока

производителност на цялата система.Следящите фотоволтаични системи преобразуват до 30% повече слънчева енергия в сравнение със стационарните системи. Най-кратък срок на възвръщаемост - 6-7 години на база на по-висока производителност.Този тип системи следят слънцето по два начина - чрез датчици за слънчева радиация, насоченост и т.н., или чрез предварително зададени координати за движение на всеки тракер (въртящата се конструкция на следящата фотоволтаична система) в зависимост от разположението на слънцето за съответните географски координати, дата и час.

Според предназначението си PV системите могат да бъдат

Автономни системи за електрическо захранване (т.нар. "островни съоръжения" или off-grid системи) - използват се главно при териториално откъснати от електроснабдителната мрежа обекти като отдалечени вили, лодки, планински хижи и др. Обикновено се състоят от няколко соларни панела, свързани към една мрежа. Произведеното напрежение се използва директно или се преобразува с инвертор в 230 V променливо напрежение. Системи, паралелно свързани с електроснабдителната мрежа - това е най-често използваната форма, като при нея добитата електроенергия директно се подава в електроснабдителната мрежа и се продава или потребява. За целта допълнително се монтира електромер.

Предимства на фотоволтаичните системи

Всички фотоволтаични системи имат следните предимства:

Дълъг живот - според изследванията, тези системи запазват оптимална производителност за период на експлоатация от над 20 г.; Минимални експлоатационни разходи - до 1% от общата инвестиция; Преференциални цени на изкупуване от държавата на произведената електроенергия, които ще са в сила до 2022 година; Законово задължение за изкупуване на 100% от произведената електроенергия от слънчевите централи; Модулност на системите, позволяваща лесно надграждане; При пòкривните системи соларните модули осигуряват значителна шумо- и топлоизолация, увеличават здравината на покрива, както и предпазват от магнитни вълни и UV лъчение; Много ниски инвестиционни рискове;

Кратки срокове за възвръщане на инвестицията (от 6 до 9 години в зависимост от конструкцията), съпоставено с дългия експлоатационен живот на цялата система.

Heliostat: Соларно Термално Отоплителна Система с Огледала

Това е една от първите по рода си „зелени” системи за соларно отопление за „домашно” използване наречена „Heliostat”.Heliostat (От Гръцката дума helios (Слънце), и stat, като (статичен))

Контролираната чрез специална „контролна кутия”, “heliostat” система за практически използваема слънчева енергия. Тази система отразява енергията от слънцето, а тя от своя страна може дори да не достигне непосредствено до вашият дом а да бъде абсорбирана от специален термален приемник. Системата може да бъде инсталирана със страндартни подръчни инструменти, а след това „тежката” работа бива извършвана от страна на високо технологичният софтуер които проследява движението на слънцето, контролира ъгъла и фокуса на слънчевите панели, и прави ефективно и практически приложимо отоплението от този вид„heliostat” системата може да бъде използвана за насочено „естествено” осветление през прозорци и тавански люкове, или използване на няколко такива системи за отразяване на слънчевата светлина в дадена стая, с цел термално слънчево отопление.

Това би спестило разходите за енергия в дома. В слънчево време една такава система може да доставя енергия еквивалентна на 40, 10W осветителни тела. Две такива системи биха произвеждали около 600 вата от соларно термалната енергия. Най-големият недостатък на този вид системи разбирасе е това, че тя работи единствено през деня, не и вечерта. Този проблем е решим, когато тази система бъде съчетана с  термален приемник, които да отдава енергията складираната през деня, вечер. Индивидуалните системи от този тип могат да имат няколко „цели” едновременно, в които да фокусират светлината. Това означава, че тази светлина може да бъде използвана за няколко различни цвели, в различно време от денонощието, в различни дни или дори сезони. При желание целта винаги може да бъде променена автоматично чрез софтуера. Програмирането на нова цел отнема по малко от мкинута. Софтуера е инсталиран върху операционната система Windows, и е с точност до 0.1 градуса или 13см. на растояние от 30м. и всеки един панел от тази система консумира по малко от една три хилядна от енергията която предоставя. Всяка контролна кутия на тази система може да управлява до 200 “heliostat” панела.

Източници:

1. http://www.ka6tata.com/ 2. http://www.tret.net/ 3. http://www.capital.bg/ 4. http://www.mee.government.bg/ 5. http://www.kaminata.net/ 6. http://geotok-bg.com/ 7. http://www.utilitiesbulgaria.com/ 8. http://www.bgtherm.com/ 9. http://www.bio-thermal.net/ 10.http://www.kaminits.com/

11.http://www.apexexperts.com/ 12.http://www.eurodesign.bg/ 13.http://tsoup.net/ 14.http://ecoproject-bg.com/ 15.http://www.sunsys.info/