34
определяется во многом климатическими особенностями местности: например, в
северных широтах в среднем спрос на тепло и избыток солнечной радиации
отрицательно коррелируют в течение года, тогда как в южных широтах
потребность в энергии, значительную часть которой составляет нагрузка на
охлаждение, коррелирует с суточным и годовым
приходом солнечной радиации
положительно. Отмечается, что чем выше уровень теплоизоляции в зданиях, тем
меньше потенциал повышения конкурентоспособности ФЭС за счет прямого
электрического отопления, особенно в отсутствие НЭЭ (например, в зданиях с
низким и средним стандартом энергетической эффективности [66, 67], для которых
на
покрытие
тепловой
нагрузки
приходится
20…30%
от
общего
энергопотребления, а также для домов с нулевым потреблением энергии [68]).
Прогнозируется, что в условиях дальнейшего снижения себестоимости
фотоэлектрической энергии и роста цен на органическое топливо, в частности,
нефть (согласно прогнозу U.S. Energy Information Administration [69],
к 2050 году
цены на нефть составят более 100 $ за баррель)
, использование ФЭМ для нагрева
воды будет все более востребованным. Такое техническое
решение может быть
эффективным средством снижения пикового потребления и повышения
коэффициента самопотребления для потребителей с преобладанием энергозатрат
на нагрев воды, что характерно, в частности, для промышленных предприятий
(например, для молочного завода [70]).
Использование произведенной массивом ФЭМ электрической энергии на
нагрев воды является особенно привлекательным в случае, когда в собственности
потребителя
уже есть водонагреватель, использующий для нагрева воды
электрическую сеть или, например, газ [18]. Вопросам оценки привлекательности
применения фотоэлектрических водонагревателей на основе бытовых
электронагревателей посвящен ряд исследований [67 71], однако эффективность
таких устройств в высокоширотных климатических условиях, характеризующихся
одновременным снижением прихода солнечного излучения и увеличением
35
тепловой нагрузки в зимнее время, изучена слабо. В одной из таких работ показано,
что в условиях стран Северной Европы при правильно подобранных размерах
массива ФЭМ и бака-водонагревателя за счет фотоэлектрической генерации в
летнее время нагрузка ГВС может быть покрыта
полностью или практически
полностью [17].
При этом, важным остается вопрос подбора оптимальных размеров бака-
водонагревателя, массива ФЭМ и нагрузки ГВС, т.к. при определенных размерах
солнечной батареи увеличение бака-водонагревателя в какой-то момент перестает
вести к увеличению эффективности системы. Таким образом, потенциал
использования ФЭС для электрической и тепловой нагрузки для повышения
самопотребления может быть высоким, однако в связи с тем, что тепловая нагрузка
растет зимой, когда обычно уровень солнечной радиации низкий, такое решение
должно предполагать наличие дополнительных источников тепла.
Использование ФЭМ для подготовки горячей воды предполагает наличие в
схеме устройства, позволяющего направлять сгенерированную
электрическую
энергию в водонагреватель. Роль такого устройства может выполнять
специализированный контроллер для систем нагрева воды с использованием
фотоэлектрических батарей [72] или контроллер, предназначенный для
распределения потоков энергии в системе солнечной генерации между нагрузками в
зависимости от приоритета питания [73].
Основными преимуществами фотоэлектрического нагревателя как
устройства подготовки горячей воды перед традиционными солнечными
водонагревательными установками (далее – СВУ) [74] являются:
низкие
первоначальные затраты, т.к. во многих домах часто уже
имеется водонагреватель (бойлер);
рост эффективности фотоэлектрического водонагревателя при
снижении температуры окружающего воздуха (эффективность СВУ со снижением
36
температуры падает), что наиболее существенно для установок, работающих в
умеренных и высоких широтах, особенно в зимнее время;
меньшая инерционность;
простота монтажа ФЭМ [18];
простота схемного решения (отсутствует теплоноситель, а следовательно
и промежуточный теплообменник, циркуляционные насосы и т.д.);
возможность эксплуатации в северных широтах, в то время как для СВУ
это недопустимо из-за риска замерзания теплоносителя.
Среди недостатков фотоэлектрического водонагревателя по сравнению с СВУ
можно выделить необходимость в значительно б
Do'stlaringiz bilan baham: 
