Как греться солнцем, а не газом

44-летний Сергей Юр­ко – физик-изо­бре­татель из Миргорода. На всю Украину он прославился тем, что придумал, как сделать недорогую солнечную установку – ее себестоимость в 15-20 раз ниже известных доныне аналогов. А полученную энергию можно пускать на самые различные нужды: нагрев воды и ее очистку, выработку электроэнергии и отопление дома. За разработку солнечной станции Сергей Юрко взялся несколько лет назад. Толчком для этого послужили газовая война между Украиной и Россией:

– Задумался над альтер­на­тив­ными источниками тепла, в частности, как можно рациональнее использовать солнечную энергию, – говорит изобретатель.

Тогда он занялся возведением солнечной станции на частном участке в Миргороде. Сейчас она, по словам ее автора, является крупнейшей в Украине. Стоит отметить, что солнечная установка оказалась довольно простой в изготовлении. А чертежами и инструкциями автор охотно делится со всеми желающими – много материалов можно почерпнуть из его блога и канала в Youtube. Или можно просто связаться с изобретателем и попросить выслать чертежи. Делает он это бесплатно, ни от кого не скрывая свою технологию.

–  Моя технология является открытой. Я нахожусь в Миргороде, и кто знает, когда эта технология сможет выйти за его рамки и стать доступной, если ее скрывать. Патентовать ее сейчас, в эру Интернета и IT-прогресса, я смысла не вижу. К тому же это экологичная технология, которая поможет уйти от потребления газа и загрязнения окружающей среды, и мне хотелось бы, чтобы она получила свое развитие.

Изобретатель говорит, после того как он предложил воспользоваться его чертежами всем желающим, поступило, наверное, около тысячи обращений. Большей частью из Украины, но много также и из разных уголков мира. Впрочем, на ноу-хау многие по-прежнему смотрят с опаской:

– Газовые котлы – это технология прошлого века, а солнечная энергия – нового столетия. Но предлагать ее сейчас – это равносильно, как если бы в 19 веке продавать газовый котел, – считает изобретатель.

Как это работает

Установка стала дешевым вариантом уже известной технологии «Parabolic trough». Солнечные лучи собираются в пучок при помощи зеркал, которые расположены по форме параболы. Эти солнечные «зайчики» фокусируются на трубах с водой. Так она довольно быстро нагревается до высоких температур. Всего здесь 44 детали, которые собраны в 12 блоков. Солнечная станция состоит из деревянного каркаса, на котором расположены панели зеркал. Конструкция зеркала довольно проста: на лист пенополистирола толщиной 2 см наклеивается металлизированная лавсановая (или полипропиленовая) пленка. Над зеркалами размещены 6 труб. По трем из них в одну сторону течет холодная вода, а в другую – уже горячая. Еще система включает в себя насос для подкачки воды и тепловой аккумулятор – по сути, бак с теплоизоляцией, куда собирается нагретая вода. Устройство работает так, что, когда вода нагревается, насос перекачивает ее в тепловой аккумулятор. Если солнца нет, то насос выключается. Когда установка не работает, воды в трубах не остается – поэтому зимой они не замерзают.

Солнечная станция занимает довольно много места. Чем больше требуется энергии, тем больше должна быть установка. Позволить себе ее размещение могут жители частного сектора, которые могут пожертвовать несколькими сотками ради экономного источника тепла.

Цена вопроса

Стоимость магазинных солнечных коллекторов – порядка 150-200 евро за кв.м. А тепловой аккумулятор – это 1000 евро на тонну воды. Миргородскому изобретателю удалось снизить затраты в разы. Так, квадратный метр самодельной солнечной установки обходится порядка 10 евро – изобретатель отмечает, что эту цифру тоже можно снизить до 5-7 евро. А стоимость аккумулятора – 20-30 евро на тонну воды. Уменьшить расходы удалось за счет применения подручных материалов: дерево, пенополистирол, лавсановая пленка.

Установка может быть вечной, потому как все детали заменяемы. Но и замены они требуют довольно часто. Поэтому эксплуатационные расходы, по расчетам автора, довольно высоки: 1 евро на 1 кв.м. в год. Главным минусом пока являются зеркала: прослужат максимум 1– 2 года. Поэтому сейчас Сергей Юрко испытывает зеркала, изготовленные по разным технологиям, и подбирает наиболее оптимальный вариант.

Как «топить» солнцем

Естественно, что больше всего тепловой энергии станция вырабатывает в мае-сентябре: 65%. И лишь 35% приходится на холодное время года. По словам Сергея Юрко, в октябре при помощи солнечной энергии удалось сэкономить около 30% газа, который требовался для отопления «подопытного» дома в Миргороде. Кстати, свою станцию в работу Сергей Юрко запустил в январе этого года. В морозные, но солнечные дни за полтора часа она нагревала 120 литров воды до 100 градусов.

Но как эта станция может быть полезна во время отопительного сезона? А тем более, как система работает в пасмурные дни? Об этом мы спросили изобретателя.

– В пасмурные дни станция, действительно, не работает – например, дней 10 она уже простаивает. В такие дни для обогрева дома используется обычное газовое отопление. Но для того, чтобы можно было перейти полностью на отопление теплом, получаемым от работы солнечной станции, нужен сезонный тепловой аккумулятор. Идея предполагает, что солнечный коллектор летом накапливает тепло в таком аккумуляторе, и оно хранится там несколько месяцев, чтобы пойти на отопление дома.

Он демонстрирует прототип сезонных тепловых аккумуляторов – теплоизолированную емкость на 3,5 тонны воды, которая установлена на частном участке в Миргороде.

Сергей Юрко отмечает, что оборудовать дом так, чтобы он 100% отапливался зимой при помощи солнечной энергии, обойдется в 3-6 тыс евро, что сопоставимо с вложениями в газовое отопление:

– Если еще нет газового отопления, то лучше делать не его, а 100% солнечное отопление с сезонным аккумулятором. Особенно это актуально, если газовые трубы проходят далеко от дома, а сам дом небольшой и хорошо утепленный. Если же газовое подключение есть, то выгоднее делать солнечное отопление без сезонного аккумулятора.

Автор солнечной станции приводит расчет для небольшого дома, который за сезон расходует порядка 1 тыс. кубометров газа. Для его оборудования «солнечным» ноу-хау потребуется порядка 4 тыс евро. Если же увеличить количество зеркал, то вырабатываемой энергии хватит и на обеспечение электроэнергией и очистку воды.

Для дома, на обогрев которого понадобится 2 тыс кубометров газа, стоимость затрат увеличится в полтора раза. Но при этом полученные мощности увеличатся в два раза.

– Существует возможность сделать солнечную станцию намного дешевле – удешевить сезонный аккумулятор, так как это 70 % от стоимости станции. И снизить утечки тепла, которые оказываются очень большими. Например, это можно сделать, разместив сезонный аккумулятор в самом доме или под домом, как это уже делают в Германии или Канаде, - отмечает изобретатель.

Солнечные перспективы

Солнечную энергию разработчик станции использует для разных целей. Например, для подогрева воды в бассейне (40 тонн). В планах – расширить свою станцию весной этого года, поставив ряд нагревателей, и использовать ее для различных нужд:

– Планируется, кроме горячего водоснабжения дома, установить дистиллятор воды, который испаряет грязную воду и конденсирует пар в виде чистейшей воды. В солнечный день можно получить около 100 литров воды, – отмечает Сергей Юрко.

Также он считает, что энергию можно пустить для строительства различных сушек, производства электроэнергии, при желании – снабжать горячей водой соседние дома или даже базу отдыха, если такая есть неподалеку. Из идей – сделать гейзер, как в Неваде: солнечная энергия будет производить для него кипяток и пар.

По мнению изобретателя, солнечная станция – выгоднее, чем разработка газовых месторождений и добыча сланцевого газа:

– В конце концов, у меня будет что-то вроде газовой скважины с производительностью от 50 до 100 тысяч кубометров газа в год. Этого хватит не только на все потребности дома, но и для продажи тепла. То есть я стремлюсь к тому, чтобы, так сказать, стать энергетическим магнатом местного масштаба.

В тему

Сергей Юрко предложил властям Миргорода проект солнечной станции, которая покроет 70% потребности центра города в горячей воде (сейчас эти потребности обеспечиваются двумя большими котель­ными). Общая сумма инвестиций, которая требуется для реализации – 533,6 тыс. евро. Станция будет ежегодно замещать 825 тыс. куб. м природного газа, для ее размещения понадобится около 10 гектар. Окупаемость – немногим более 2 лет. Власти думают.

Стоимость солнечной станции для города – около 5 млн евро

– Для горячего водоснабжения Кременчуга нужна солнечная станция, которая располагается на площади примерно 1 кв. км, - говорит Сергей Юрко. - Это рабочие места для нескольких десятков человек, которые обслуживают станцию и постоянно изготовляют детали, требующие замены через определенный срок (зеркала и некоторые другие). Такая станция должна размещаться не дальше 15-20 км от города, иначе длинная тепловая трасса (ее стоимость и утечки тепла из нее) уничтожит рентабельность проекта. Он отмечает, что такая станция обеспечивала б горячей водой в мае сентябре, в отопительный период «помогала» бы котельным и ТЭЦ отапливать город. 

– Стоимость такой солнечной станции (и теплотрассы к городу) окажется около 5 миллион EUR, но эти вложения окупятся менее чем за 3 года, поскольку тепло от станции ежегодно будет заменять около 10 миллионов куб. м газа. Для централизованного отопления Кременчуга нужна солнечная станция намного больше, - подытожил изобретатель.

Кстати

Самые развитые солнечные технологии – в несолнечной Дании

Вместе с тем, любо­пытно, но наиболее развита технология получения солнечной энергии в совсем не солнечной Дании. Тарифы на газ там значительно выше, чем в Украине. Так что, 14 самых крупных европейских станций находятся в этой маленькой стране.

Сейчас солнечные станции обеспечивают около 1% потребностей датских теплосетей, и ежегодно эта доля увеличивается в 1,3–1,5 раза. Причем централизованное теплоснабжение распространено там даже больше, чем в Украине, охватывая 61% жителей. Практически все станции используют солнечную технологию «плоские коллекторы». Средние инвестиции в датские станции – 250 евро/кв. м коллекторов, а годовое производство их тепла – около 440 кВт-час/кв. м. Все крупные станции располагаются на земле (а не на крышах), занимая до 10–20 га на окраинах городов. Неко­торые станции снабжаются тепловыми аккумуляторами; например, это может быть большой резервуар с водой (тысячи тонн), накрытый тепловой изоляцией. В солнечную погоду кол­лек­торы греют именно эту воду, а город берет полученное тепло при необходимости: ночью, в не солнечные дни, через несколько дней или даже месяцев.

Языком цифр

Эксперимен­тальная станция (Миргород)

29 кв.м. зеркал и 3,5 тонны теплового аккумулятора

550 евро – затраты на материалы

1200 кубометров газа (8500 кВт-час) – эквивалент производимого ею тепла в год

Больше 1 тонны горячей воды можно получить в солнечный день и

100 литров чистой (дистиллированной) воды или пара

20-30 лет – срок службы

30 евро – эксплуатационные расходы в год (электроэнергия, замена деталей)

Греем дом

Дом, который потребляет

1 тыс. куб.м газа

3740 евро – затраты

58 кв.м. – нагреватели

125 тонн – объем сезонного нагревателя

2,7 сотки – земля, требующаяся для размещения станции

1600 кВт-час – свободное тепло (подогрев воды, электричество и т.п)

Дом, который потребляет

2 тыс. куб.м газа

5950 евро – затраты

116 кв.м. – нагреватели

217 тонн – объем сезонного аккумулятора

6 соток – земля, требующаяся для размещения станции

7892 кВт-час – свободное тепло (подогрев воды, электричество и т.п)

Как это устроено

Блог изобретателя sunenergy.blox.ua, также его видео можно найти на канале в Ютубе, пользователь

Сергей Юрко. И связаться по электронке cheapsol@ukr.net