но эти котлы должныбыть демонтированы до 1999 года в соответствии с Датской программой уменьшения эмиссии СО Поэтому теплоснабжающая компания в Маршале обратилась к консалтинговой компании РАМБОЛЬ с вопросом об альтернативе использованию мазута. Поскольку Эрё является островом, и все грузы доставляются сюда с помощью парома, было очевидным ограничиться поиском местного потенциала ресурсов. Оказалось, однако, что запасы биомассы недостаточны, а доставка соломы или древесной стружки оказывается слишком дорогим делом. Среди других альтернатив было рассмотрено использование солнечного тепла. Общество датских инженеров-консультантов, совместно с Датским Энергетическим Агентством, оказали финансовую поддержку исследованию возможности использования солнечного тепла. Результатом исследования явился вывод о том, что предприятие по использованию солнечного тепла для целей теплоснабжения должно быть достаточно большим что того, чтобы быть экономически выгодным. Пайщики теплоснабжающей компании в Маршале согласились с проектом, несмотря на то, что проект предусматривал увеличение годовых выплат одного хозяйства на 55 ЭКЮ.

Строительные работы начались в апреле 1996 года и закончились в ноябре того же года. С момента принятия решения потребовался один год для проектных и строительных работ, монтажа солнечных панелей общей площадью 8000 м2 и 2000 м3 системы накопителей солнечного тепла. Было показано, что даже весьма большие системы по использованию возобновляемых источников энергии можно внедрять достаточно быстро.

Технология

Были использованы 640 индивидуальных панелей, каждая из которых имеет эффективную площадь коллектора 12.5 квадратных метров. Панели собраны в 32 ряда. Каждый ряд разделен на две части и занимает площадь 18000 квадратных метров на поверхности земли. Мощность производимого системой тепла составляет 3500 Мвтч при постоянной годовой температуре потока 70 - 72 оС. Температура возврата составляет в летнее время 42 - 46 оС, а в зимнее - 30 - 32 оС. Ожидается достигнуть удельную эффективность производства на уровне 425 кВтч/м2, что на 10 % выше, чем для аналогичных систем меньшего размера.

В период с июня по август солнечные панели обеспечивают 100 % потребления тепла. Для достижения этой цели тепловые аккумуляторы сконструированы с возможностью выравнивания 24 часовых флуктуаций в потребности и производстве тепла. В результате доля производимого тепла составляет 12 - 14 % от общей годовой потребности. Накопитель тепла может поддерживать требуемую температуру в течение трех дней при полном отсутствии солнца. Обычно температура поддерживается на уровне 70 оС, но в весьма теплые дни температура может достигать 90 оС.

Солнечные панели были разработаны, построены и установлены компанией ARCON Solar Ltd, которая обладает большим опытом создания больших солнечных установок, потребность в которых постоянно возрастает (например, установки в Фридрихсхафене (Friedrichshafen), площадью 2013 м2 и Фалькенберге (Falkenberg), 5500 м2). Тепловые аккумуляторы состоят из традиционных стальных емкостей при атмосферном давлении, поставляемых компанией Jorgen Bladt Ltd. Для протекции от коррозии используется азот. Для того, чтобы избежать проблем с возможным накоплением кислорода, избыточный азот не улавливается для повторного использования. Однако, улавливание и повторное использование может быть внедрено позднее

Преимущество использования регулируемых насосов

Все предыдущие системы нагрева с помощью солнечного тепла, построенные в Дании, использовали насосы постоянной мощности. В результате потребление электроэнергии не зависело от реального выхода тепла. Однако, на практике, поток воды в панелях и трубопроводах может изменяться от 3 до 18 литров/час на квадратный метр. В случае использования насосов с регулируемой мощностью, нагнетание воды может изменяться в соответствии с необходимым потоком и производимым теплом. Для этой цели на выходе солнечного коллектора устанавливается датчик, контролирующий температуру. При достижении определенного максимума температуры первичный насос увеличивает поток до тех пор, пока температура не восстановится до необходимого значения. Вторичный насос настроен пропорционально первичному для того, чтобы идентичные потоки были получены в первичном и вторичном контурах.

Посредством регулируемого нагнетания большая часть тепла получается при требуемой температуре потока, что позволяет производить то же количество энергии при использовании меньших объемов воды, и сократить потребность в накопительных емкостях. Более того, после полудня, когда поток минимален, вода, возвращаемая из системы теплоснабжения, может быть использована для охлаждения. Это позволяет избавиться от остановок системы из-за повышения температуры в нижней части накопительных резервуаров.

Предварительные результаты показали, что энергосбережение в данном случае может достигать 75 % по сравнению с использованием систем постоянной мощности. Это оказывается чрезвычайно важным для достижения лучших экономических показателей, поскольку стоимость электроэнергии составляет 6 - 8 % от общей стоимости производимого тепла. Ожидается, что потребление электроэнергии регулируемыми насосами составит только 25 - 30 тысяч кВтч/год. Расчеты показывают, что применение регулируемых насосов оказывается экономически целесообразным при использовании солнечных коллекторов общей площадью 50 м2 или более.

Предварительные результаты также показали, что оказывается возможным работать в узком диапазоне температур. При постоянной величине солнечной радиации отклонение составляет +3 оС. В случае переменных погодных условий отклонения могут составить около +5 оС

Экологические преимущества

Солнечные нагревательные системы сохраняют 350 м3 мазута в год. Сэкономленный мазут может использоваться в секторе датской тепловой энергетики для других целей, Соответственно сокращаются годовые выбросы в атмосферу - на 933 тонны СО2, 1100 кг SO2 и 1200 кг NOx.

Финансовые затраты и экономия

Общая стоимость системы составила 4.78 миллионов ЭКЮ. Датское Энергетическое Агентство поддержало проект, присвоив ему статус демонстрационного, и оплатило 25 % инвестиционных затрат. Удельные затраты ожидаются на уровне 44 ЭКЮ за Мвтч производимого тепла.

Дополнительным преимуществом является то обстоятельство, что солнечная нагревательная установка в летнее время полностью удовлетворяет потребности в тепле. В результате существующие котлы могут быть без ущерба для производства тепла полностью остановлены для проведения регламентных работ и модернизации.

Уроки

Консультант-энергетик Флемминг Ульберг (Flemming Ulbjerg), ответственный представитель компании РАМБОЛЬ в проекте, отметил, что было достаточно сложно работать в рамках проекта с людьми, обладающими большим собственным опытом. Солнечная энергетика представляет собой консервативную область, нелегко воспринимающую новые решения. Поэтому Ульберг выразил уверенность в том, что проект в Маршале оказался плодотворным опытом для всех участников. весьма важно, что группа, ответственная за выполнение проекта, повсеместно встречала поддержку. Представители власти и люди, принимающие решения, имели ясное представление об использовании солнечной энергии, поскольку солнечная энергия оказывается достаточно простой в использовании и общедоступной. Представляется, что было бы гораздо более трудно получить поддержку для использования энергии сжигания мусора, когенерирующих установок или других примеров использования более сложной технологии.

Необходимо отметить так же один, может быть, наиболее важный аспект. Проект в Маршале так же на один шаг приблизил коммерческое и конкурентоспособное использование солнечной энергии. Поскольку крупные солнечные установки дешевеют, а установка в Маршале оказалась самой дешевой в Скандинавии по уровню затрат на 1 квадратный метр, крупные солнечные установки становятся экономически выгодными по сравнению со сжиганием газа или мазута, и даже по сравнению с использованием биомассы.