Термо-соларни системи

изобретателност и глобализация

Производителите в термо-соларния бранш се надяват да преодолеят трудностите на пазара и да увеличат продажбите си, като въвеждат подобрения, които правят продуктите им по-атрактивни за потребителите. Компаниите показват креативност и стремеж към максимално адаптиране на продуктите си към потенциално използване практически навсякъде по света. Именно затова наблюдатели определиха като водещи тенденции в сектора иновативността и интернационализацията. Ще проследим някои от най-новите решения при термо-соларните системи.

Настроенията сред фирмите в термо-соларната индустрия са разнородни, но като цяло са ориентирани към предизвикателствата и се определят като обнадеждаващи. Компаниите не са склонни просто да се примирят с неблагоприятната статистика за соларния пазар в ЕС, документирана от Европейската асоциация на термо-соларната индустрия (ESTIF) и Intersolar. Намаляването на площите с инсталирани нови соларни колектори в Европа със средно 13% в сравнение с предходната година прави ситуацията твърде ясна. Въпреки това, участниците на пазара твърдо вярват, че термо-соларните технологии ще имат установени позиции в дългосрочен план.

Вместо да очакват пасивно подобрение в пазарния потенциал, те залагат на извеждането на преден план на иновации и то колкото е възможно по-бързо. Ефективността на колекторите не е единствената област, в която се правят по-добри предложения към потенциалните клиенти. Внимание също се обръща и на развитие на нови продукти в технологиите, заобикалящи колекторите, които на пръв поглед може да изглеждат подробност, но при тях все още има потенциал за голям успех на пазара.

Терминът „умно решение” е доста популярен и често се използва за обозначаване, че въпросният продукт е бил адаптиран към всички възможни изисквания на клиента или може дори да се комбинира с нови дизайнерски решения.

Най-новите решения при резервоарите
По отношение на резервоарите за съхранение на топла вода в термо-соларните системи водещо предимство е, че вакуумът изолира по-добре. Темата за вакуумните резервоари е водеща на много презентации на немския производител на резервоари Sirch GmbH. Междувременно компанията представи 4 модела, два от които в момента преминават тестове в Института по термодинамика и термо-инженеринг (ITW) към Университета в Щутгарт. Другите два модела ще доказват практическата си надеждност в рамките на предстоящи проекти. Според производителя топлинните загуби при вакуумните резервоари са с 80% по-ниски в сравнение с конвенционалните резервоари при сезонните слънчеви системи. Равнището на вакуумиране на резервоара зависи от обема му. Вулканичен прах изпълва двойния кожух за стабилизиране, въпреки че това неминуемо води до някаква минимална проводимост. Водосъдържателите се продават с капацитет от 30 000л до 100 000л и могат да бъдат инсталирани както вътре в сгради, така и извън тях, а дори и под земята. Специалните характеристики включват достъпност до резервоара от долната страна и патентована стратификация със специално проектирани стратифицирани тръби.

Немската компания Hummelsberger Schlosserei GmbH вече демонстрира своя резервоар за съхранение на топла вода, изолиран с вакуум. Компанията представи и помпа с две линии за директен монтаж с подобрени опции при него, като например пестене на пространство и визуално по-привлекателен вид. Стоманените резервоари за съхранение на топла вода се предлагат във версии от 300л и 500л. Те са емайлирани от вътрешната страна, имат защитно покритие от външната страна и 50mm кожух с изолация от полиуретанова пяна без фреони (CFC) за минимални топлинни загуби.

Thermic Energy GmbH представя компактната серия от резервоари за съхранение на топла вода. Те се произвеждат на три места в Бавария и Саксония, предлагат се в „комби” и „буфер” вариант. Имат капацитет от 825л и 1000л и са със стратифицирано зареждане. Монтираните готови връзки позволяват проста интеграция с термо-соларнaта система и различни източници на топлина, и могат да бъдат скрити зад боядисана метална облицовка. Клиентите могат също така да си поръчат компактен водосъдържател с контролер.

Новият топлинен резервоар на PCMX I от Sunex S.A., Полша използва разтвор на натриев ацетат пентахидрат като буферна течност вместо вода. При този нов топлоносител енталпията на кристализация и топене предвижда топлинен капацитет пет пъти по-голям от този при водата. PCMX I е в състояние да предостави 80% от общата си енергия и поддържа температурата на нива над 55°C. Максималната работна температура е 95°C. Освен това резервоарът за топлоносителя тук е по-малък от резервоар за вода със същия топлинен капацитет. Така става възможно спестяване на пространство до 60%. От фирмата отбелязват, че заради привлекателния си дизайн резервоарът е подходящ за интегриране към жилищни сгради. Резервоарът е оборудван с два топлообменника и може да се използва за отопление и за битова топла вода. Има вариант и за свързване на няколко блока заедно. Sunex се надява да постигне международен пробив с новия си PCMX I резервоар.

Apricus Solar Co. Ltd произвежда компоненти за слънчеви топлинни системи, като например вакуумно-тръбни колектори, в Китай с австралийско управление. Новост в продуктовата гама на компанията е соларен резервоар за съхраняване на топлина Wombat. Той е изработен от полипропилен във форма на частично кристализирал термопластичен полимер. В контраст с традиционните резервоари, този материал не се поддава на корозия или натрупване на котлен камък, и освен това улеснява монтажа, благодарение на по-малкото си тегло. Резервоарите са сравнително леки - 284-литровият модел тежи 59kg, а 450-литровата версия - не повече от 82kg. За разлика от своя съименник (Wombat – австралийско двуутробно животно), новият резервоар не притежава торбичка, а затворено правоъгълно отделение, в което се инсталират модулните компоненти на буфера за съхранение на топлина. Инсталацията е на принципа plug-and-play. По-малките резервоари от 284 литра са с мерки 1.8m х 62сm х 91сm (височина х ширина х дълбочина), а по-големите – 2m х 72cm х 1m.

Контролери – оптимизиране на системите
Системният контролер UVR1611 от Technische Alternative Elektronische Steuerungsgerätegesellschaft GmbH Австрия, позволява дори най-сложните сградни системи да бъдат адаптирани към всевъзможни специални предпочитания на клиента. Устройството е свободно програмируемо и включва специално разработен 10-инчов монитор със сензорен екран, за да направи настройките по-лесни за потребителя. Визуализацията чрез Can-Touch GUI позволява дори на потребители без знания за програмиране да конфигурират централния панел. Освен това Can-Touch може да се използва за създаване на лесно разбираем потребителски интерфейс за крайния клиент. Инструментите за програмиране „влачене и пускане” определят нов интерфейс в сравнение с по-рано създадените UVR1611 програми за контрол.

Интегрирането на соларните контролери с интернет за целите на дистанционното наблюдение и оперирането с данни е гореща тема за всички производители на контролери. На този фон немската компания Sorel GmbH Mikroelektronik предлага всичките си контролери с CAN bus интерфейс. По този начин голяма част от работата на техниката се съкращава, например определянето на вида помпа става автоматично в стандартен режим. От друга страна, в специален режим техник със съответните познания може да адаптира контрола по най-добрия начин според индивидуалните особености на всяка система. Предварително дефинираният лейаут може да се разшири с включване на допълнителни хидравлични функции.

Помпени станции и други компоненти
Resol GmbH, Германия, предлага помпена станция Flowsol B във вариант с двойна линия и едно дългоочаквано нововъведение – шарнирно закрепване, което позволява на техника лесно преместване на контролера чрез пантите и опростен достъп до изпускателния вентил при поддръжка, без да е необходимо разглобяване и повторно свързване на контролера. Clage GmbH, Германия, също е разработила нова единица за прясна вода с вграден електронен нагревател за непрекъснат поток. Когато в резервоара за съхранение е акумулирана достатъчно слънчева енергия, FWX Solartronic функционира като обикновена единица за прясна вода. В противен случай се активира допълнителното устройство за електрическо отопление. Устройството се предлага в четири варианта с електрическа мощност от 18 до 27kW, а максималното ниво на доставка е 12 литра в минута. Първоначално доставяната вода е с температура до 80°C, като има и вторични доставки на топла вода с температура между 30 и 60°C. Сlage цели приложения за станцията си в режим на самостоятелни соларни системи, както и на термопомпени системи, където може да отпадне варианта за загряване на водата с термопомпата.

Немската компания SferaTec Gebäudetechnik Vertriebs GmbH също има иновации в сферата на помпените станции за прясна вода. Благодарение на тях вече е възможно свързване във вертикална каскада до четири индивидуални единици с максимална скорост на доставка до 33l/min. При това дебитът на каскадата става почти 170l/min. Контролните функции активират допълнителни станции, когато количеството на водата се увеличи. Освен това е възможно изключване на определена помпена единица, например след 1000 работни часа, така че всички единици да са работили приблизително еднакво дълго. Включена е и специална функция за борба с бактерията легионела.

Немският специалист в охлаждането InvenSor GmbH отговоря на предизвикателствата в сектора със своя Invensor LTC 10 плюс. Чилърът със зеолитна адсорбция за ниско температурната гама обединява всички основни елементи за система със соларно охлаждане в един-единствен продукт. Това е чилър с вграден хидравличен блок, включително помпи, миксери, клапани и всички необходими хидравлични и електрически компоненти. Със своите компактни размери и намалено тегло LTC 10 плюс улеснява транспорта и монтажа. За да се опрости хидравличната връзка, всички места за свързване са подредени във връхната част на чилъра. Номиналната мощност на 330-килограмов чилър е 10kW. На практика 100% мощност се постига при 65°С.

Компонентите за фотоволтаични и термо-соларни системи за монтиране на покрива са специално поле за изява на Marzari Technik GmbH от Германия. Marzari предлага специални метални плочки със съответните отвори за монтаж. Връзките са уплътнени с EPDM (етилен пропилен диен мономер) гумени пръстени. Възможни са диаметри от 20 до 65mm. Постигат се водонепропускливи връзки с тръби и PV кабели. Монтажните плочи със сглобяеми отвори се доставят във варианти от мед, цинк и поцинкована стомана в цветовете кафяво, червено и тъмно сиво. Те съвпадат с различни стилове покривни покрития и добре се интегрират с тях.

Среднотемпературни колектори
Шведският производител на соларни колектори и концентратори Absolicon Solar Concentrator AB беше отличен с награда за своя продукт Absolicon X10. Продуктът Absolicon X10 PVT съчетава в една хибридна концентрираща система фотоволтаици и соларно подгряване на вода. Другият вариант е моделът Absolicon X10 T, представляващ концентратор за захранване на промишлени процеси с топла вода и пара за химическата, хранително-вкусовата и текстилната промишленост, както и за соларно охлаждане. Повечето промишлени процеси се нуждаят от много топлина. Обикновено тя се получава от електричество или природен газ. Награденият продукт предлага производство на топлина и пара до 200оС с използване на концентрирана слънчева енергия, която е безплатна и изисква само първоначална инвестиция. Това, което ще спечели потенциалният клиент, е не само увеличаване стойността на сградата му, но и подобряване на екологичните характеристики на производството. Системата може да се използва и за охлаждане на вода за климатици до 7оС. Може да се комбинира и с нафтови и газови горелки като резервен вариант.

Друг колектор с концентриращ дизайн представят от Isomorph Deutschland GmbH. Той се състои от алуминиеви огледала, които фокусират слънчевата светлина върху абсорбер от швейцарската компания Energie Solaire SA. Огледалата са свързани едно към друго, така че един двигател е достатъчен за проследяване на слънцето в посока изток-запад. Друг мотор адаптира наклона към слънцето. Системата е в състояние да загрява вода до 100°C, дори ако небето е леко облачно. Isomorph предлага продукта си като соларна система за отопление, като система за генериране на пара и топлина за захранване на различни промишлени процеси и като система за соларно охлаждане. С огледалната си повърхност от 7.2m² LinearSpiegel системата има мощност от 4.5kW. Компанията се стреми в бъдеще да се интегрира концентриран фотоволтаичен модул в приемника.

Плоски колектори
Финландската компания Savo-Solar Oy също е отличена с награда за своя алуминиев абсорбер. Селективната повърхност от Savo-Solar, наречена MEMO, се състои от три тънки керамични слоя. Тези слоеве са изградени от алуминий, силиций и титан. В допълнение към алуминиевите колектори, Саво-Solar предлагат слънчеви колектори с медни абсорбери. Една нова идея за ограничаване на температурата на колекторите идва от Барселона. Аварийните охладители, които могат да освободят излишната топлина, често се използват за широкомащабни системи за защита на инсталацията по време на летния сезон. Новата идея на Konetsu S.L. е да се интегрира топлообменник въздух-вода в горната част на колектора. Това има предимството, че системата не изисква допълнителна енергия за помпи и вентилатори. Охлаждане се осигурява дори по време на прекъсване на захранването. Когато температурата на колектора достигне 90°C, термостатичен вентил се отваря и позволява на охлаждащата течност да премине през топлообменника. Дори ако системата е в период на застой, охлаждането ще продължи.

Въздушни колектори
Интересен пример за такъв, направен от пластмаса, е този на немската компания Söhner Kunststofftechnik GmbH. Фирмата предлага оптимизиране на потока с използване на компютърни симулации под търговската марка Polysolair. Колекторът има мерки 1.62m х 1.00m х 0.08m, тежи 8.5kg и може да бъде експлоатиран без да се изисква електрическа връзка. Един интегриран фотоволтаичен модул осигурява необходимата енергия за вентилатора. Колекторите могат да бъдат свързани, за да образуват големи системи. Това позволява на Polysolair да се използва за отопление и вентилация в сгради, вариращи от еднофамилни домове до складове.

Датският производител на колектори с въздушен пренос SolarVenti A/S добави нов колектор с площ 3m² в производственото си портфолио, наречен SV30AWX, който предвижда не само затопляне на въздуха в помещения, но също така е подходящ за затопляне на вода. Два колектора могат да се комбинират, за да осигурят едновременно отопление и гореща вода. Системата има 80 литров резервоар и работи на принципа на естествената циркулация, което означава, че не са необходими помпи. В зависимост от атмосферните условия, водата се загрява до 30-60°C.

Производствени технологии
Темата за алуминия беше централна в производствените технологии за колектори. Сред производителите се наблюдава тенденция към преминаване от мед към алуминий с цел намаляване на производствените разходи. Така например гръцкият производител Halcor SA предлага решение, при което тръбите за вакуумно-тръбните колектори да са с вътрешен меден слой и външен алуминиев слой. Новите тръби са с 25% съдържание на мед, наполовина по-леки са и с 30% по-евтини от напълно медните тръби. Като алтернатива на алуминия немският производител Alois Kober GmbH предлага поликарбонатни колектори. Предлагат се и специални покрития, които играят ключова роля в производството на колектори, като например Vega HT на Almeco Tinox GmbH, Германия, което представлява високо отражателно покритие за огледала на концентриращи параболични системи.