В странах Средиземноморья, где количество солнечных дней – более 300 в году, солнечный коллектор для отопления и нагрева воды можно встретить практически на каждой крыше. Климат средней полосы считается неблагоприятным для таких энергетических установок. Гелио коллекторы широко используются в Европе, в том числе в странах с таким же климатом, как у нас. С каждым годом они становятся все более технологичными и эффективными. В России суммарная площадь водонагревательных установок, работающих от энергии солнца, в 2014 году не превышает 20 тыс. кв. метров, в то время как США и Китай эксплуатируют по 10 млн кв. метров гелиосистем, Япония – 8 млн, Германия – 6,5 млн кв. метров. Уже к 2020 г. большинство стран Западной Европы планируют перевести на солнечное теплоснабжение минимум 70% жилищного фонда. И это притом, что, например, в Московской области солнечной энергии на 1 кв. метр приходится столько же, сколько в Германии. Исследования и эксперименты доказывают целесообразность применения гелиосистем. Специальная работа была проведена в институте высоких температур Российской академии наук. Средние показатели интенсивности солнечного потока в зависимости от климатической зоны составляют 150–300 Вт/м², а пиковые показатели достигают 1000 Вт/м². Исходными данными для расчета эффективности гелиосистемы было выбрано отношение поверхности в 2м² коллектора к 100-литровому объему бака-накопителя. Вероятность ежедневного нагрева воды в системе оценивается следующими показателями:
– до температуры +37 °С – 50–90 %;
– до температуры +45 °С – 30–70 %;
– до температуры +55 °С – 20–60 %.
Эти цифры говорят о том, что в холодный период года гелиоколлектор даже при наименьшем количестве солнечных дней позволяет экономить до 60% энергии для отопления дома. Практически везде, где есть холодная вода и дневной свет гелио коллекторы позволяют решить целый ряд вопросов:
– автономное горячее водоснабжение (круглогодичное или сезонное);
поддержка полного или дежурного отопления для помещений любой площади;
– оптимизация существующих систем горячего водоснабжения и отопления;
– подогрев воды в закрытых или открытых бассейнах;
– обогрев теплиц;
– использование горячей воды в технологических целях.
Основными предпосылками для использования гелиосистемы для отопления являются:
1. Развитие технологий энергоэффективного строительства. Благодаря этому снижается тепловая нагрузка здания и вклад солнечной энергии может быть более ощутим.
2. Постоянно растущие тарифы на традиционные энергоносители.
3. Всё большая доступность и популярность солнечных систем. По сравнению с предыдущими годами установка гелиосистем становится всё более рентабельна.
4. Экологическая ответственность. Всё больше людей задумываются об сокращении вредных выбросов при использовании ископаемых видов топлива.
5. Появление новых технологий. Множество компаний предлагают решения благодаря которым можно оптимизировать первоначальные затраты и увеличить срок службы гелиосистем.
Существуют гелио коллекторы различных размеров и конструкций в зависимости от их применения, их можно разделить на несколько видов в соответствии с температурой, которую они дают:
1.Низкотемпературные гелиоколлекторы производят низко потенциальное тепло ниже 50ºС. Используются они для подогрева воды в бассейнах и в других случаях, когда требуется не слишком горячая вода. К ним также относятся воздушные гелио коллекторы.
2.Среднетемпературные гелиоколлекторы производят высоко- и средне потенциальное тепло (выше 50ºС, обычно 60–80ºС).
3.Высокотемпературные гелиоколлекторы (солнечные электростанции) Основной принцип работы солнечных электростанций основан на принципе концентрации солнечной энергии на теплоприемник. В теплоприемнике концентрированное излучение преобразовывается в тепловую энергию при температурах от 200 до 1000°С, а затем эта тепловая энергия может быть преобразована в электричество с помощью паровой или газовой турбины. Используются в основном электрогенерирующими предприятиями для производства электричества для электросетей
Применение гелиоустановок решает проблемы с отоплением при ограниченном доступе к газу или электричеству, при недостаточной мощности центрального электроснабжения;