Суровая зима 2020-2021 годов в США и Европе стала серьезным испытанием для возобновляемой энергетики и заставила пересмотреть её уязвимость. Экстремальные погодные условия, такие как ледяные дожди и обильные снегопады, выявили ключевые недостатки солнечных и ветряных электростанций в холодное время года. Фотоэлектрические панели, покрытые толстым слоем льда и снега, не просто временно прекращают работу — они могут выходить из строя на недели и даже месяцы. Попытки механической очистки часто бесполезны, а вес льда способен вызывать деформации и трещины, приводя к дорогостоящей замене целых массивов панелей. Ветрогенераторы также страдают от обледенения лопастей, что нарушает балансировку и создает риск разрушения конструкции. Теоретически проблему можно решить с помощью встроенных систем обогрева, но это значительно увеличивает стоимость и эксплуатационные расходы, подрывая экономическую целесообразность проектов. Именно эти факторы привели к энергетическим кризисам в ряде регионов прошлой зимой, подчеркнув парадокс: наибольшая потребность в электроэнергии в умеренных и северных широтах возникает именно зимой, когда «зелёные» источники демонстрируют минимальную эффективность.
Гибридный подход как выход из тупика
Возникает закономерный вопрос: как обеспечить стабильную работу возобновляемых источников энергии в зимний период? Решением может стать создание комбинированных систем, которые объединяют солнечную энергию с другими возобновляемыми или резервными источниками. Например, тепло от сжигания биомассы (торфа, древесины, отходов сельского хозяйства) может стать надежной подстраховкой. В экстремально холодные периоды, когда на кону стоит здоровье и безопасность людей, допустимо временное использование традиционных энергоносителей, таких как уголь или мазут. Прагматизм в таких ситуациях часто оказывается важнее идеологических принципов.
Комбинированная малая электростанция: солнечные коллекторы + нагревательный котел
Принцип работы комбинированной солнечно-биотопливной установки
Давайте разберемся, как устроена такая гибридная энергетическая система.
Обратите внимание: Летающий спорткар достиг скорости машины времени из «Назад в будущее».
Хотя КПД подобных паросиловых установок (около 20-34%) сопоставим с КПД фотоэлементов (20-24%), у них есть ряд существенных преимуществ. Во-первых, тепловые коллекторы значительно дешевле и долговечнее высокоэффективных солнечных панелей. Они способны работать десятилетиями, в то время как полупроводниковые элементы фотоэлектрических панелей начинают деградировать уже через 4-5 лет, теряя до 30-40% мощности, что ставит под вопрос их окупаемость.
Таким образом, необходимость полной замены фотоэлектрических полей каждые несколько лет делает их экономически менее привлекательными по сравнению с тепловыми решениями.
Двойная надежность: солнце и биотопливо
Ключевой элемент системы — второй источник тепла, например, водогрейный котел на твердом или жидком топливе. В качестве топлива можно использовать торф, уголь, дрова или, для большей экологичности, отходы сельского и лесного хозяйства: солому, щепу, опилки. Это превращает установку в инструмент для утилизации биологических отходов.
Режим работы системы адаптируется под сезонные условия. Летом, в ясную погоду, установка работает исключительно на солнечной энергии. В межсезонье, когда солнечной активности недостаточно, жидкость из коллекторов поступает в теплообменник предварительно подогретой, и её температуру «дотягивают» до необходимой с помощью котла. Зимой, когда коллекторы занесены снегом, основная нагрузка ложится на котел, работающий на биотопливе, что гарантирует бесперебойное тепло- и электроснабжение. С наступлением весны система вновь постепенно переходит на солнечный режим. Такая гибкость делает установку полностью автономной и независимой от капризов погоды.
В настоящее время автор статьи ведет работу над проектированием подобной установки. При наличии финансирования её создание и запуск в эксплуатацию могут быть осуществлены в течение года.
Подробности реализации этого паросилового проекта можно узнать ТУТ
Кстати, автор статей этого сайта является единственным в России производителем малых паросиловых установок мощностью от 0,5 до 50 кВт.
Больше интересных статей здесь: Совет.
Источник статьи: Солнечная энергетика – будущее за паросиловыми установками.