КОМПЛЕКСНА ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ СОНЯЧНИХ ТЕПЛОВИХ ТА ФОТОЕЛЕКТРИЧНО-ТЕПЛОВИХ СИСТЕМ

Анотація

Сучасні стратегії декарбонізації енергетичного сектору вимагають інтенсивного впровадження відновлюваних джерел енергії, серед яких сонячні технології посідають провідне місце. Для забезпечення потреб гарячого водопостачання (ГВП) традиційно використовуються сонячні теплові системи, що базуються на перетворенні сонячного випромінювання безпосередньо в теплову енергію. Водночас розвиток фотоелектричних технологій зумовив появу гібридних фотоелектрично-теплових (PVT) систем, здатних генерувати як електричну, так і теплову енергію одночасно. Це створює нові можливості для підвищення енергетичної щільності систем енергопостачання, проте вимагає ретельного аналізу їхньої порівняльної доцільності в реальних експлуатаційних умовах. Необхідність вибору між традиційними геліосистемами та гібридними PVT-установками часто ускладняються різними критеріями оцінки: від безпосередньої теплопродуктивності до загальної екологічної ефективності протягом життєвого циклу. В роботі проведено комплексну оцінку енергетичної та екологічної ефективності обох типів систем у мережах ГВП. Метою дослідження є виявлення переваг та обмежень застосування кожної технології, що дозволить сформувати науково обґрунтовані рекомендації щодо їхнього оптимального вибору для підвищення енергоефективності та зменшення антропогенного впливу на довкілля.

У роботі запропоновано авторську методику розрахунку коефіцієнта підвищення терміну ефективної експлуатації сонячної енергії в гібридних установках. Ключовим елементом методики є впровадження показника «коефіцієнт продовження періоду роботи геліотеплопостачання», який дозволяє кількісно оцінити часове розширення експлуатаційного вікна системи протягом світлового дня та річного циклу. Запропонований підхід базується на порівнянні тривалості активної генерації енергії гібридною PVT-системою та традиційним тепловим колектором за однакових умов інсоляції. Основною перевагою даної методики є можливість обґрунтувати енергетичну доцільність PVT-рішень навіть у періоди низької сонячної активності, коли електрична складова дозволяє компенсувати теплову інерційність системи та забезпечити її раніший старт. Важливою особливістю дослідження є те, що підвищення показників використання енергії досягається при повному збереженні існуючих конструктивних параметрів та технологічних вимог до мережі гарячого водопостачання промислової будівлі. Це робить методику практично цінною для модернізації енергетичних систем підприємства, оскільки вона не потребує радикальної зміни гідравлічної структури ГВП, але суттєво покращує річний енергетичний баланс об'єкта.