Крупномасштабные плоские солнечные коллекторы: ключевое решение для перехода к чистой энергии в промышленности и торговле

Введение

На фоне глобального энергетического перехода и сокращения выбросов углерода технологии использования солнечной энергии открывают беспрецедентные возможности развития. Крупногабаритные плоские солнечные коллекторы, являясь основными компонентами систем использования солнечной энергии, становятся важным выбором для перехода к чистой энергии в промышленном и коммерческом секторах благодаря своей высокой эффективности, стабильности и долговечности. В данной статье подробно рассматриваются технические характеристики, преимущества систем, сферы применения и будущие тенденции развития крупногабаритных плоских солнечных коллекторов, предоставляя исчерпывающую информацию для промышленных и коммерческих пользователей.

I. Технические особенности и инновационные преимущества

Крупногабаритные плоские солнечные коллекторы используют передовые концепции проектирования и производственные процессы и обладают следующими примечательными особенностями: 

Высокая эффективность сбора тепла

В конструкции использовано закаленное стекло с низким содержанием железа и высокой светопропускающей способностью (коэффициент пропускания ≥93%) в сочетании с селективным поглощающим покрытием (коэффициент поглощения ≥95%, коэффициент излучения ≤5%), что значительно повышает эффективность фототермического преобразования. Уникальная конструкция проточного канала оптимизирует гидродинамические характеристики, снижает тепловое сопротивление и повышает эффективность теплопередачи. В стандартных условиях испытаний мгновенная эффективность нового типа коллектора может достигать более 80%, и он сохраняет высокую эффективность сбора тепла даже при низких температурах и слабом освещении.

Выдающаяся долговечность

Рама изготовлена ​​из высокопрочного алюминиевого сплава и обработана анодным оксидированием, что обеспечивает отличную коррозионную стойкость. Задняя пластина изготовлена ​​из алюминизированного цинкового листа, обладающего высокой атмосферостойкостью и сроком службы более 25 лет. Модульная конструкция обеспечивает удобство транспортировки, монтажа и обслуживания, а также снижает общую стоимость жизненного цикла.

Возможность адаптации к крупномасштабным приложениям

Площадь одной группы коллекторов может достигать 2–4 квадратных метров, а их параллельное соединение позволяет сформировать зону сбора тепла площадью в сотни или даже тысячи квадратных метров. Система имеет конструкцию, предотвращающую замерзание и закипание, подходит для эксплуатации в диапазоне температур от -40 до 200 °C и соответствует требованиям эксплуатации в различных климатических условиях. Оснащенная интеллектуальной системой управления, система обеспечивает автоматизированную работу и удаленный мониторинг, что значительно снижает затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание.

II. Решение для системной интеграции

Крупномасштабные плоские системы сбора солнечной энергии обычно состоят из следующих частей:

Коллекторный массив

В зависимости от тепловой нагрузки коллекторные массивы формируются путем последовательного, параллельного или смешанного соединения. Используйте оптимизированную схему компоновки для максимального использования доступной площади и повышения энергетической эффективности системы.

Система теплообмена

Для изоляции солнечного контура от системы водопользования используются пластинчатые теплообменники или теплообменники типа «труба в трубе». Для обеспечения безопасной и стабильной работы системы могут использоваться методы прямого или косвенного теплообмена.

Система аккумулирования тепла

Для повышения тепловой эффективности системы используются большие резервуары для хранения горячей воды (обычно ёмкостью от 10 до 100 тонн) и технология послойного накопления тепла. Теплоизоляционный слой выполняется из пенополиуретана, наносимого на месте, толщиной до 80–100 мм, что обеспечивает перепад температуры не более 3°C в течение 24 часов.

Система управления

Он использует системы управления ПЛК или РСУ для достижения автоматизированной работы. Оснащенный платформой удаленного мониторинга, он может отслеживать параметры работы системы в режиме реального времени, обеспечивая раннее предупреждение о неисправностях и интеллектуальную диагностику.

III. Сценарии применения и анализ случаев

Промышленное месторождение горячей воды

В таких отраслях, как текстильная, пищевая и химическая, крупномасштабные плоские солнечные системы сбора тепла могут обеспечивать технологическую горячую воду температурой 80–90 °C. Возьмём в качестве примера текстильную фабрику. Установка системы сбора тепла площадью 5000 квадратных метров позволит сэкономить 1,5 миллиона кубометров природного газа в год и сократить выбросы углекислого газа на 3000 тонн, а срок окупаемости инвестиций составит 4–5 лет.

Сфера централизованного теплоснабжения

В северных регионах её можно объединить с существующей системой отопления для обеспечения горячей водой в зимний период. В одном из проектов централизованного теплоснабжения используется поле сбора тепла площадью 20 000 квадратных метров в сочетании с технологией сезонного накопления тепла, при этом гарантированная доля солнечной энергии может достигать более 50%.

Область сельскохозяйственной сушки

Система применяется для сушки сельскохозяйственной продукции, обеспечивая подачу горячего воздуха температурой 40–70 °C. В рамках одного из проектов по сушке зерна используется система сбора тепла площадью 3000 квадратных метров, что позволяет ежегодно экономить 2000 тонн условного топлива. Помимо повышения качества сушки, она значительно снижает эксплуатационные расходы.

Подогрев бассейна

Она используется для подогрева воды в крытых и открытых бассейнах, поддерживая её температуру на уровне 26–28 °C. В одном из фитнес-центров установлена ​​система сбора тепла площадью 1000 квадратных метров, что позволяет ежегодно экономить около 500 000 юаней на энергозатратах.

IV. Анализ экономической выгоды

Первоначальные инвестиции

Стоимость удельных инвестиций в крупномасштабные системы снижается по мере увеличения масштаба. Как правило, удельные инвестиции в системы площадью более 1000 квадратных метров составляют от 800 до 1200 юаней за квадратный метр, что покрывает все затраты на оборудование, такое как коллекторы, трубопроводы и системы управления.

Эксплуатационные расходы

Основные эксплуатационные расходы – это энергопотребление циркуляционного насоса и расходы на техническое обслуживание. Годовое потребление электроэнергии на квадратный метр коллектора составляет примерно 5–8 кВт·ч, а расходы на техническое обслуживание составляют около 1–2% от первоначальных инвестиций.

Возврат инвестиций

Срок окупаемости инвестиций обычно составляет от 4 до 8 лет в зависимости от наличия солнечных энергетических ресурсов в регионе и цен на энергоносители. В течение срока службы системы окупаемость инвестиций может достигать 8–15%. Например, система площадью 10 000 квадратных метров ежегодно экономит около 1500 тонн условного топлива и сокращает выбросы углекислого газа примерно на 4000 тонн.

V. Руководство по установке, эксплуатации и техническому обслуживанию

Ключевые моменты при установке 

При выборе места необходимо избегать препятствий и обеспечивать достаточное количество солнечного света. 

Несущая способность фундамента должна соответствовать проектным требованиям. 

Прокладка трубопровода должна быть максимально короткой, чтобы минимизировать потери тепла. 

Электромонтажные работы должны соответствовать требованиям молниезащиты и заземления.

Управление эксплуатацией и техническим обслуживанием 

Регулярно очищайте поверхность коллектора (рекомендуется делать это один раз в квартал). 

Проверьте целостность изоляции трубопровода. 

Контролируйте рабочие параметры системы и своевременно выявляйте любые отклонения 

Проводите комплексное техническое обслуживание один раз в год.

Обработка распространенных неисправностей 

Снижение эффективности сбора тепла: проверьте чистоту стекла и состояние покрытия. 

Утечка в системе: проверьте герметичность соединительных деталей. 

Отказ системы управления: проверьте датчики и исполнительные механизмы. 

VI. Политическая поддержка и возможности развития

Национальная политика

В «14-м пятилетнем плане развития возобновляемой энергетики» чётко указано, что необходимо активно развивать использование солнечной тепловой энергии. Государство предоставляет налоговые льготы и субсидии для проектов по использованию солнечной тепловой энергии.

Местная политика

Во многих регионах введены обязательные правила установки, требующие, чтобы новые общественные здания и промышленные предприятия были оснащены системами использования солнечного тепла.

Возможности торговли квотами на выбросы углерода

Проекты по использованию солнечной тепловой энергии могут претендовать на показатели сокращения выбросов углерода, участвовать в рынке торговли квотами на выбросы углерода и получать дополнительные выгоды.

VII. Тенденции будущего развития

Технологические инновации 

Новый тип селективного абсорбционного покрытия повышает стойкость к высоким температурам 

Интеллектуальная технология отслеживания повышает эффективность сбора тепла 

Новый тип изоляционного материала снижает потери тепла

Системная интеграция 

В сочетании с системой теплового насоса 

Работа в координации с фотоэлектрическими системами 

В сочетании с системой хранения энергии

Расширение приложения 

Промышленное паровое месторождение 

Холодильное оборудование и кондиционирование воздуха 

Область опреснения морской воды

8. Заключение

Крупногабаритные плоские солнечные коллекторы, как зрелая технология использования солнечной энергии, имеют широкие перспективы применения в промышленной и коммерческой сферах. Его экологически чистые, экономичные и надежные характеристики делают его идеальным выбором для преобразования энергии на предприятиях. Благодаря постоянному развитию технологий и постоянной поддержке политики крупномасштабные плоские солнечные коллекторы будут играть более значительную роль в содействии «зеленому» развитию и достижению целей по двойному выбросу углерода. 

Мы рекомендуем промышленным и коммерческим пользователям в полной мере учитывать схемы использования солнечной энергии при планировании энергоснабжения и как можно раньше планировать инфраструктуру для возобновляемой энергетики, чтобы взять инициативу в свои руки в области устойчивого развития. Если вам нужны дополнительные технические детали или консультации по проекту, свяжитесь с нашей командой специалистов. Мы окажем вам всестороннюю техническую поддержку и услуги.