Доклад 7: Дешевый солнечный коллектор (меньше 35 EUR за кв. м), способный работать в зеркальных концентраторах

Различные фирмы продают плоские солнечные коллекторы по ценам от 120-180 EUR за кв. метр активной поверхности (польское производство) до 150-250 EUR / кв. м (Германия) (Здесь и далее – цены без НДС). Я предлагаю конструкцию коллектора, который имеет себестоимость производства в 5-8 раз меньше: сейчас около 35 EUR / кв. м, в перспективе – 20-30 EUR / кв. м. Плюс 6-8 EUR / кв. м на стоимость креплений коллектора и расходов на его установку (эти расходы у фирменных коллекторов – 20-50 EUR / кв. м) 

Мой коллектор может использоваться обычным способом, т.е. обычная неподвижная установка на юг. Однако он может работать и с некоторыми типами солнечных усилителей, например который описан в Докладе 5 (обычно их называют «параболоцилиндрический концентратор»). Солнечный усилитель – это система зеркал, которые фокусируют солнечную радиацию в зайчик высотой 5-20 см (шириной – до нескольких десятков метров) и интенсивностью, которая в 3-10 раз больше обычного солнечного света

Я изготовил экспериментальный коллектор в середине октября 2011 и эксплуатировал его с солнечным усилителем до середины декабря. Эти эксперименты проводились в г. Миргород (50 град сев. широты) 

 

1) Конструкция

Мой коллектор имеет (на рисунке – вид сбоку):

— Внешний корпус из пенополистирола. Задняя стенка 1 делается из листов толщиной 3 см. Стенки 2 и 3 – толщиной 5 см. Все склеивается полиуретановой пеной

— Внутренняя теплоизоляция из слоя 4 обычной стекловаты  (толщина 5 см) и двух кусков фольгированной стекловаты (толщина 5 см): верхнего слоя 5 и нижнего слоя 6 (это стекловата, на которую наклеена армированная алюминиевая фольга, иногда на бумажной подложке)

— Стальные трубы 7. Имеют тонкую стенку – 1 мм (я использовал четыре трубы с наружным диаметром 22 мм и внутренним – 20 мм). Оцинкованные (как минимум внутри). Наружность труб покрашена черной краской

— Прозрачная полиэтиленовая пленка 8

Коллектор использует четыре основных механизма по передаче тепла от солнца 9 к воде, которая двигается внутри труб 7:

1) 50-70 % тепла поступает в коллектор от прямого попадания солнечной радиации на стенки труб 7

2,3) Часть солнечной радиации проходит между соседними трубами (трубы располагаются не вплотную, а на расстоянии 6-10 мм), попадает на светлую поверхность стекловаты и затем идет по двум путям. Первый путь: рассеивание стекловатой и попадание рассеянного излучения на стенки труб 7. Второй путь: поглощение стекловатой, преобразование в теплоту воздуха, который достигает стенок труб 7 и передает им тепло

4) 15-25 % тепла поступает в коллектор по следующему пути. Сначала радиация от солнца попадает на алюминиевую фольгу 10, 11, которую имеют слои 5 и 6 стекловаты. Затем это излучение отражается от фольги (его часть рассеивается, а часть преобразуется в тепло) и попадает на стенки труб 7   

Коллектор имеет также:

— Проволока 12 из нержавеющей стали диаметром до 1 мм. Это очень дешевый и удобный способ крепления (подвески) труб 7: 1-2 поворота двойной проволоки рукой и труба подвешена надежно и на нужном расстоянии от других труб с точностью до миллиметра. Кроме этого, трубы 7 могут устанавливаться в коллектор не на заводе, а уже в поле (после закрепления коллекторов на земле и до установки пленки 8). Проволока 12  удерживается на стенке 2 стальным стержнем 13 диаметром 7-10 мм и длиной 5-8 см. Интервал между соседними такими подвязками – до 2 метров.

— Треугольник 14 из пенополистирола. Он усиливает опору стенки 2 на стенку 1

— Деревянные планки 15 и 16 (сечение 20 х 30). Пленка 8 крепится на них скобами строительного степлера с интервалом скоб 30-50 см. Кроме этого, планки увеличивают жесткость пенополистирольного корпуса и участвуют в креплении коллектора на земле. Планки крепятся на пенополистирол полиуретановой пеной

— Скобы 17 из тонкой проволоки (я делал их разгибанием канцелярских скрепок калибра «28 мм») в форме латинской буквы «С». Они фиксируют край фольги 10, 11 на расстоянии 50 мм от стенок 2 и 3. Интервал их установки – 15-25 см (Втыкаются в пенополистирол)

— Алюминиевая фольга 18 и 19 (я использовал толщину 14 мкм). Если коллектор используется обычным способом (т.е. без усилителя), то фольга 18 и 19 не нужна. Еще некоторые особенности коллекторов для обычного способа (без усилителей): стенка 2 имеет минимальную длину, а наклон пленки 8 достигает 20-50 град к вертикали 

Следующий рисунок показывает крепление коллектора на земле (все планки имеют сечение 20 х 30):

— планка 20 вбивается в землю и прикручивается к планкам 15 и 16 шурупами (сторона «30 мм» параллельна плоскости рисунка)

— планка 21 – это упор планки 20 на землю

— кол 22

— планка 23 (она прикручивается шурупами к колу 22 и планке 20)

Интервал таких креплений – порядка 2 м. Эксплуатация показала высокую надежность и жесткость этого крепления. Вертикальный угол коллектора корректируется прикручиванием кола 22 в другом месте планки 23

Гидравлическое соединение (коллектор с другим коллектором или коллектор с трубами подвода-отвода воды) делается по следующим принципам:

— концы труб 7 снабжаются черными резиновыми шлангами (ПВХ-шланг использовать нельзя). Эти шланги выдерживают высокую температуру и могут выполнять функцию труб 7, т.е. хорошо поглощают радиацию 

— шланг надевается на трубу на 1,5-3 см и фиксируется одним или двумя стальными хомутами. Если хомут один, то протекания возможны при давлении выше 0,5-1 бар. Два хомута гарантируют высокую надежность соединения

 

2) Стоимость

Коллектор с активной площадью 1,02 кв. метра (его ширина 6 метров; его активная высота 17 см; это расстояние между фольгами 10 и 11 около пленки 8) требует следующих материалов, считая крепления на земле и гидравлическое соединение (Цены – средний опт, декабрь 2011, Украина, без НДС):

 

Кол-во

Цена

Итого

Трубы 7 (оцинкованная, наружный D = 22 мм, стенка = 1 мм), 4 шт х 6 м х 0,52 кг / м

12,5 кг

0,7 Е / кг

8,8 Е

Черная краска для труб 7 (1,7 кв. м поверхности покраски)

0,4 кг

1,5 Е / кг

0,6 Е

4 шт. комплектов «резиновый шланг 10 см + 2 хомута»

4 шт.

0,25 Е

1,0 Е

Пенополистирольные листы толщиной 3 см (для стенки 1)

1,6 кв. м

0,6 E / кв. м

1,0 E

Пенополистирольные листы толщиной 5 см (для стенок 2,3 и треугольника 14)

1,9 кв. м

1,0 E / кв. м

1,9 E

Обычная стекловата 4

1,1 кв. м

0,5 Е / кв. м

0,6 Е

Фольгированная стекловата 5,6

1,2 кв. м

1,2 Е / кв. м

1,4 Е

Пленка 8 (ширина 75 см)

4,5 кв. м

0,15 Е / кв. м

0,7 Е

Фольга 18, 19

1,1 кв. м

0,15 Е / кв. м

0,2 Е

Деревянные планки 15, 16 (сечение 20х30)

12 м

0,06 E / м

0,7 E

4 шт. комплектов планок 20-23 (сечение 20 х 30)

8 м

0,06 E / м

0,5 E

Полиуретановая пена, проволока 12,  стержни 13, скобы 17, шурупы для планок 20-23, клей для фольги 18, 19

 

 

1,2 E

С У М М А

 

 

18,6 E

Расход времени на изготовление коллектора (без установки труб 7 и пленки 8) – 61 человеко-минута, если имеются несколько самодельных приспособлений

Расход времени на изготовление планок 20-23, их установку на землю,  установку коллектора на них, установку и гидравлическое соединение труб 7, на установку пленки 8 – 40 человеко-минут

Таким образом:

— Стоимость материалов – 18,6 EUR на коллектор, т.е. 18,2 EUR за кв. м активной поверхности

— Затраты времени (61 мин + 40 мин =) 101 человеко-минута на коллектор. Если ставка зарплаты будет 15 EUR / час (2600 EUR в месяц), то эти расходы будут 25,3 EUR, т.е. 24,8 EUR за кв. м активной поверхности

— Таким образом, стоимость кв. метра активной поверхности коллектора (включая крепление и установку) – 43 EUR (= 18,2 EUR + 24,8 EUR)

Очевидно, что коллектор требует следующего периодического обслуживания:

— Смена пленки 8 (раз в 1-3 года): старая пленка срезается ножом или срывается, и новая пленка крепится на планки 15, 16 строительным степлером

— Смена пленки 8 + смена фольги 18, 19: старая фольга срывается и клеится новая (на «жидкие гвозди»)

— Смена пленки 8 + наклейка алюминиевой фольги на фольги 10, 11

— Смена пленки 8 + покраска труб 7 черной краской + наклейка фольги на фольги 10, 11 + смена фольги 18, 19

 

3) Свойства

Мой коллектор имел активную ширину 4,3 метра и высоту 17 см. Работал 2 месяца в усилителе под солнечной радиацией до 4-5 квт / кв. м в среднем и до 5-8 квт / кв. м в отдельных точках (для сравнения: обычная радиация от солнца – 0,6-0,9 квт / кв. м)

Максимальная производительность коллектора была 23 октября 2011 с 12.34 до 12.48 по летнему киевскому времени: он нагрел 55,1 литр воды за 14 минут с +55,7 град до +65,8 град. Это есть мощность нагрева – 2782 вт, т.е. 3806 вт / кв. м активной поверхности коллектора. При температуре окружающего воздуха +10 град   

Другие важные события 2-месячной эксплуатации коллектора:

1) Я устанавливал белую полимерную пленку между трубами 7 и слоем 4 (магазины называют ее «агроткань»; она похожа на очень дешевый вспененный полиэтилен). Во-первых, эта пленка защищала трубы 7 от волосков стекловаты 4. Во-вторых, эта пленка имеет более низкий коэффициент поглощения радиации, чем стекловата    

2) В середине октября я сделал перегрев коллектора сразу после гидравлических испытаний до установки пленки 8: я оставил коллектор в усилителе без воды больше чем на 30 минут во время полуденного солнца (Работа без пленки 8 – это очень небольшой перегрев). Единственный результат перегрева – это нарушение гидравлического соединения резиновых шлангов с трубами 7. Я исправил это подтяжкой хомутов на шлангах. Интересно заметить, что в декабре я разобрал коллектор и обнаружил, что резиновые шланги надежно приварились к стальным трубам как минимум на 80 % площади контакта

3) В середине ноября я (случайно) сделал еще один перегрев коллектора, однако уже с пленкой 8: я оставил коллектор без воды на 5-10 минут. Единственный результат перегрева – полностью расплавилась (исчезла) пленка, упомянутая в п.1  

4) Я потратил очень много времени на решение следующей проблемы. Солнечный зайчик усилителя падал на торцы стенок 2, 3 (а также попадал в промежутки между стенками 2, 3 и слоями 5, 6) и плавил их пенополистирол. Эта проблема оказалась решена только использованием фольги 18, 19. Во-первых, фольга имеет очень низкий коэффициент поглощения радиации. Во-вторых, она передает тепло на более холодные свои участки, которые его рассеивают (поэтому более толстая фольга – это хорошо) 

5) Дождевые потоки нужно отвести от внутренности коллектора. Поэтому пленка 8 крепится (скобами) на планке 15 сзади, а на планке 16 – снизу. Кроме этого, планка 16 выступает вниз, чтобы нижняя часть пленки 8 не образовала сток внутрь коллектора

6) Пленка 8 может запотевать изнутри коллектора. Эти запотевания могут уменьшаться или исчезать под сильной радиацией усилителя. Однако это не всегда. Я решил эту проблему только в январе на моем новом коллекторе (я опишу его в последующих докладах): сейчас пленка 8 неплотно прилегает снизу и дает нужный уровень вентиляции. Хотя я мог попробовать сделать вентиляцию посредством порезов пленки 8

Доклад 6: Эксперименты с увеличением производительности солнечных батарей в 3,97 раз и их водяным охлаждением

Объем рынка солнечных батарей в 2008 – 33 миллиарда USD (исследовательская компания Lux Research). Основная часть этих батарей была использована наименее эффективно: неподвижное расположение на юг под постоянным вертикальным углом. Остальные батареи были установлены на подвижные платформы и снабжены автоматической системой, которая поворачивает их согласно движению солнца. Этот метод увеличивает суточное производство электроэнергии в 1,3-1,4 раз 

Однако существуют еще более эффективные методы. Ранее (в докладе 4) я предложил использовать специальные солнечные усилители. Это системы зеркал, которые увеличивают поток радиации на солнечную батарею в 3-10 раз. Их основные особенности – стоимость 2-4 EUR за квадратный метр зеркала (они дешевле своих аналогов в десятки раз) и очень нетрудоемкая ручная подстройка под солнце 8-20 раз в год    

8 августа 2011 я получил увеличение суточной производительности солнечных батарей в 2,93 раз (этот эксперимент описан в докладе 4). В то время я использовал солнечный усилитель, описанный в докладе 3

Теперь я использую более эффективный солнечный усилитель. 7 ноября 2011 этот усилитель увеличил производительность солнечной батареи в 3,97 раз. Солнечные электростанции нового типа (они описаны в докладе 4) достигают следующего уровня с такими усилителями: снижение стоимости электроэнергии в 2,2 раз, уменьшение объема инвестиций в 2,9 раз

Охлаждение солнечных батарей можно делать двумя методами: естественное воздушное охлаждение через специальные ребра (эксперимент был описан в докладе 4) или принудительное водное охлаждение (этот эксперимент – во второй части этого доклада)

Цели водного охлаждения следующие:

1) Если этого не делать, то солнечные батареи нагреются до 70-100 град и их КПД заметно снизится

2) Существуют идеи более сильного водного охлаждения солнечных батарей по сравнению с температурой окружающего воздуха. Например, вода из колодца или скважины (глубина 5-20 метров) имеет летом температуру 10-15 град, ледниковые и горные реки 5-15 град, вода обычной реки летом 20-25 град. Эта вода может охладить батареи на 10-20 градусов ниже температуры работы батарей без усилителя (обычно эта температура на 10-15 град выше температуры воздуха). Это увеличивает КПД батарей на 5-10 % (обычный температурный коэффициент – 0,45 % / град)

Эксперименты проводились в г. Миргород (Украина, 50 град сев. широты)

 

1) Эксперимент с увеличением производительности фотоэлементов

Я имею фотоэлемент из монокристаллического кремния с активной поверхностью 125 мм х 125 мм (он использовался также в экспериментах доклада 4). В течении всего дня 7 ноября 2011 я измерял мощность фотоэлемента в трех ситуациях:

1) Ситуация «Фотоэлемент расположен неподвижно на юг под вертикальным углом 45 град» (45 град – оптимальный среднегодовой угол для Миргорода). Эта ситуация имитирует работу большинства солнечных батарей (неподвижное расположение на юг)

2) Ситуация «Фотоэлемент постоянно переориентируется так, чтобы его плоскость была перпендикулярна направлению на солнце». Это имитация работы солнечных батарей на подвижных платформах с подстройкой согласно движению солнца

3) 3-я ситуация показана на рисунке (вид сбоку): фотоэлемент 1 отвернут от солнца и повернут к вогнутому зеркалу 2, которое отражает на него радиацию солнца 3. Этот солнечный усилитель более подробно описан в докладе 5 и характеризуется следующим:

— Высота зеркала – 2 метра 

— Замеренный ранее коэффициент усиления солнечной радиации достигал 5,5-6,0 

— Зеркало 2 является листами пенополистирола, на которые наклеена зеркальная полимерная пленка

— Горизонтальная ориентация усилителя – на солнце в 11.35 по зимнему киевскому времени

— Перестройка вертикальной ориентации такого усилителя может производиться одним человеком за 10-20 секунд

7 ноября было безоблачное небо, температура воздуха – около 0 град (температура 8 августа была + 27 град; поэтому сейчас КПД фотоэлемента выше). Далее замеры мощности фотоэлемента (в Вт) в трех упомянутых ситуациях (время – киевское зимнее; дорожки фотоэлемента были ориентированы перпендикулярно линии восток-запад – это очень важно):

Время

7.00

8.00

9.00

10

11

12

13

14

15

16

1) Неподвижный

0,53

0,98

1,26

1,38

1,44

1,30

0,87

0,42

2) Подстройка на солнце

0,14

0,99

1,31

1,43

1,45

1,45

1,43

1,18

0,80

0,13

3) С усилителем

0,12

1,41

4,62

7,55

8,24

7,37

1,97

0,27

Далее выводы о выработке электроэнергии (в Вт-час):

 

До

8.30

8.30-

10.00

10.00-

11.30

11.30-

13.00

13.00-

14.30

После

14.30

Всего за

день

1) Неподвиж-

ный

0,59

1,56

2,02

2,12

1,46

0,44

8,19

2) Подстройка

на солнце

1,21

1,99

2,17

2,17

1,86

0,98

10,38

3) С усилите-

лем

0,24

3,52

10,29

11,95

6,20

0,28

32,48

Таким образом:

— Использование подстройки фотоэлемента на солнце увеличило выработку электроэнергии на 27 %

— Использование солнечного усилителя описанного типа увеличило выработку электроэнергии на 297 % (в 3,97 раз)

 

2) Эксперимент с водяным охлаждением фотоэлементов

На следующем рисунке (вид сверху) показано оборудование этого эксперимента:

— Фотоэлемент 4 (состоит из кремниевой пластины и пластиковых пластин 7,8)

— Три стальных трубы 5 прямоугольного сечения 25 х 40. Их низ закрыт силиконом 

— Слой 6 теплопроводящей пасты КПТ-8 (силикон с оксидом цинка)

Таким образом, тепло от кремневой пластины фотоэлемента теперь убирается двумя путями. Во-первых – через прозрачный пластик 7 (толщиной 0,6 мм) в окружающий воздух. Второй путь – в охлаждающую воду (она залита в трубы 5) через следующие слои:

1) Непрозрачный пластик 8 толщиной 1,6 мм. Визуально похож на какой-то из эпоксидных пластиков – они имеют теплопроводность порядка 0,25 Вт / (м х град)

2) Слой 6 пасты КПТ-8 толщиной около 0,6 мм (теплопроводность – 0,65-0,8 Вт / (м х град))

3) Стальная стенка 9 труб 5. Ее толщина – 2 мм

24 ноября 2011 такой фотоэлемент (с водой в трубах 5) был установлен в солнечный усилитель. Температура воздуха – около 0 град, начальная температура воды — + 1 град. Люксометр показывал коэффициент усиления солнечной радиации в 6,0 раз (скорее всего он занижает коэффициент на 10-20 %). Через 15 минут нахождения фотоэлемента в усилителе (генерация им электричества была включена):

— Вода в трубах нагрелась до 20-25 град. Переднее стекло фотоэлемента нагрелось до 25-35 град

— Нагретый фотоэлемент производил электроэнергию 530 Вт / кв. м

Затем я изъял фотоэлемент из усилителя, вылил воду из труб, сделал паузу 15 минут (для охлаждения фотоэлемента в тени до температуры окружающего воздуха) и замерял производительность фотоэлемента. Оказалось в 6,31 раз меньше – 84 Вт / кв. м (без усилителя, направление – точно на солнце). Переднее стекло фотоэлемента оказалось нагрето до 8-10 град

Я должен обратить внимание на то, что эксперимент отличается от реальной системы охлаждения следующим:

— Температура воды была на 20-25 град выше окружающего воздуха. В реальной системе эта разница будет 3-15 град

— В эксперименте была стоячая вода, что уменьшало эффективность охлаждения. В реальной системе вода будет двигаться по трубам (скорость – до 1-2 сантиметр в сек)

 

3) Водяное охлаждение солнечной электростанции

Установка охлаждающих труб на фотомодули в больших масштабах будет стоить порядка 25 EUR / кв. м фотомодулей (цены – крупный опт, без НДС):

1) Закупка охлаждающих труб прямоугольного сечения порядка 80 х 30 или 120 х 40 и т.п. Трубы стальные оцинкованные, толщина стенки – порядка 1,5 мм. Вес стали – около 30 кг на кв. м фотомодулей.  Ее стоимость (600 EUR / т) – около 18 EUR / кв. м  

2) Теплопроводящая паста: силикон смешивается с оксидом цинка или алюминия. Для слоя 0,5-1 мм нужно 0,5-1 литр пасты / кв. м фотомодуля, т.е. порядка 2-4 EUR / кв. м

3) Зарплаты работников для наклейки фотоячеек на трубу, их электрического соединения, сварки труб с патрубками и ухами, а также для некоторых других операций. Всего – порядка 0,3 человеко-час / кв. м фотомодулей, т.е. примерно 3-5 Е / кв. м

Таким образом, прямоугольная стальная труба (высотой стенки 8-16 см) будет одновременно и основой водяного охлаждения и корпусом фотомодуля. Его фотоячейки располагаются в один ряд по всей длине горизонтальной трубы

Проект всей системы охлаждения солнечной электростанции (и ее стоимость) зависит от выбора метода охлаждения воды из следующих альтернатив: большая башенная градирня, малая вентиляторная градирня, пруд-охладитель, брызгательный бассейн, специальный источник воды (река, скважина, колодец)

Далее описан проект на основе вентиляторной мини-градирни ГРАД-28 (производство ООО «Балтэнергомаш», С-Петербург, Россия). Ее цена 1720 EUR (без НДС). Ее характеристики в режиме «разница температур входящей и выходящей воды – 8 град» (обычно они объявляют характеристики для 5-градусной разницы): 

— Объем охлаждаемой воды – 28 тонн в час

— При температуре мокрого термометра + 19 град  (температура воздуха + 30 град при влажности 34 %): входящая вода + 39 град, выходящая вода + 31 град, мощность охлаждения – 261 кВт

— Мощность потребления вентилятора – 1,1 кВт

— Потери воды (испарение и унос) – до 50 кг в час

— Вес градирни – 288 кг

Одна градирня обслуживает 128 кв.м фотоэлементов, работающих в режиме (для 1 кв. м) 0,8 кВт производства электроэнергии (КПД – 18 %) + 2 кВт уноса тепла охлаждающей водой + 1,6 кВт рассеяния тепла в воздух (через переднюю стенку фотоэлемента и наружную стенку трубы). Таким образом, для всех 128 кв. м:

— Производство электроэнергии = 102,4 кВт

— Мощность водяного охлаждения = 256 кВт = 219,4 Мкал / час = 27,4 тонн воды в час с нагревом на 8 град

— Стоимость охлаждения фотоэлементов (х 25 EUR / кВ. м) – 3200 EUR

— Порядка 2000 кв. м зеркал усилителей на «зоне» 0,5 га земли

Каждая «зона» снабжается также следующим:

1) Трубы соединения градирни с рядами фотомодулей (подвод холодной воды и отвод теплой) – 120 метров пластиковых труб с внутренним диаметром 60 мм в среднем. Стоимость (по 2 EUR / м без НДС, с учетом трубопроводной арматуры) – порядка 240 EUR

2) Бак 600 литров (на выходе градирни). Его емкость – порядка 20 % от емкости труб фотоэлементов и труб п.1 (или 12 час потерь воды в градирне). Его стоимость – 90 EUR вместе с механическим поплавком, открывающим (в случае достижении минимального уровня воды в баке) доступ воды из системы п.3 

3) Система компенсации потерь воды в градирнях. Одна на 16 шт. градирен. Состоит из скважины (глубиной 15-20 метров), насосной станции мощностью 0,8 тонн воды в час (около 0,3 кВт) и 1,1 км пластиковых труб (внутренний диаметр 20-25 мм) для соединения насосной станции с 16 шт. градирен, точнее с их баками п.2. Общая стоимость системы – 1400 EUR, т.е. около 90 EUR на одну градирню 

4) 1-2 шт. насосов общей производительностью 28 тонн в час. Они качают воду по маршруту «Бак п.2» — «Подводящие трубы п.1» — «Трубы охлаждения фотоэлементов» — «Отводящие трубы п.1» — «Форсунки градирни». Их потребляемая мощность 1,1 кВт (напор – 7 метров при КПД 50 %). Их стоимость – около 200 EUR

Таким образом:

— Общая стоимость охлаждения одной «зоны» = 1720 + 3200 + 240 + 90 + 90 + 200 = 5540 EUR, т.е. около 43 EUR на 1 кв. м фотоэлементов (без НДС)

— Потери электроэнергии (1,1 кВт вентилятора градирни + 1,1 кВт насосов п.4 + 0,1 кВт насоса п.3 и др. потерь) – 2,3 кВт, т.е. 2,2 % производства фотоэлементов

Если насосы п.4 отключаются, то вода остается в трубах п.1 и трубах охлаждения фотоэлементов. Если температура окружающего воздуха опустится ниже нуля, то вода может замерзнуть. В результате, эти трубы могут разрушиться. Эта проблема может быть решена одним из следующих трех методов: 

А) В конце осени вода сливается из системы охлаждения. Т.е. зимой фотоэлементы охлаждаются только окружающим воздухом. Этот вариант подходит по следующим причинам: 

— низкая температура воздуха зимой исключает большой перегрев фотоэлементов

— зимой солнце слабое (порядка 600 Вт / кв. м вместо 900 Вт летом)

— зимой солнца мало, т.е. снижение КПД зимой снизит годовое производство электроэнергии только до нескольких процентов

Б) В конце осени вода сливается и трубы заливаются антифризом (В начале весны он будет собран для использования в последующих сезонах). Кроме этого система отключается от градирни и подключается к радиатору охлаждения антифриза окружающим воздухом 

В) Зимой вода не сливается. Однако система делается так, чтобы вся вода из труб автоматически уходила в бак п.2 при выключении насосов п.4 (Аналогичная самодельная система работает зимой на коллекторах моего дома). Объем бака п.2 увеличивается до 2-4 тонн (это объем всей воды «зоны»). Кроме этого:

— все наивысшие точки труб снабжаются обратными клапанами, которые пропускают из атмосферы в трубы. Эти клапаны начнут пропускать воздух в трубы автоматически сразу после выключения насосов

— каждая труба охлаждения фотоэлементов наклоняется на несколько градусов (край, который ближе к градирне, имеет меньшую высоту)

— трубы п. 1 тоже наклоняются по принципу «чем ближе к градирне, тем меньше высота»

— бак и градирня защищаются от замерзания: теплоизоляция и система отопления