Солнечный подогреватель воды: Солнечные водонагреватели в каждый дом!

Содержание

Солнечный водонагреватель своими руками • Ваш Солнечный Дом

Вода, ветер и солнце — самые доступные и неисчерпаемые источники энергии, которые природа дарит человеку. Не случайно к ним в последние годы снова обращается самое пристальное внимание как науки и промышленности, так и энтузиастов технического творчества, самодеятельных конструкторов. О некоторых из создаваемых ими «домашних» устройствах с использованием ветра и солнца мы уже рассказывали в наших публикациях раздела КДМ и «Малая механизация». Сегодня знакомим вас с нагревательной солнечной установкой, сконструированной болгарским инженером Станиславом Станиловым.

Источник: «Моделист-Конструктор» 1989, №10

Без горячего водоснабжения сегодня обойтись трудно. Нужно ли помыть посуду или автомобиль, принять душ или вымыть пол — во всех этих случаях нужна теплая вода. Хорошо тем, у кого дом централизованно снабжается ею; а как быть владельцам индивидуальных домиков, дач? Можно, конечно, соорудить печь-«котельную», однако она потребует немало топлива. Между тем не только летом, но даже в холодную пору весны и осени можно обеспечить дом горячей водой без затрат даже самых минимальных количеств топлива. Для этого достаточно сделать водонагреватель, работающий от… солнца.

Гелиокотельная не слишком сложна: в конструкцию входит солнечный коллектор, состоящий в данном случае из двух одинаковых блоков (при необходимости количество блоков можно увеличить), накопитель горячей воды и аванкамера.

При проектировании солнечного водонагревателя использовалось несколько хорошо известных принципов. Так, например, для самого нагревателя — «парниковый эффект», то есть свойство солнечных лучей беспрепятственно проходить сквозь прозрачную среду в замкнутое пространство и превращаться в тепловую энергию, уже не способную преодолеть обратно прозрачную «крышу» установки. А в гидравлической системе служит термосифонный эффект, то есть свойство жидкости при нагревании подниматься вверх, вытесняя при этом более холодную воду и заставляя ее перемещаться к месту нагрева. Следует также отметить, что при разработке учитывался и эффект накопления и сохранения тепловой энергии: в установке «уловленная» солнечная энергия, преобразованная в тепловую, аккумулируется и сохраняется длительное время.

Разумеется, основополагающим принципом при проектировании был «сделай сам»: все составные элементы водонагревателя должны быть доступны для изготовления своими силами и из таких полуфабрикатов или сырья, материалов, которые можно приобрести в открытой продаже либо подобрать из металлолома.

Итак, немного об устройстве солнечного водонагревателя и о принципе его работы.

Коллектор — это трубчатый радиатор, заключенный в короб, одна из сторон которого застеклена. Радиатор сварен из стальных труб, причем для подводящей и отводной используются водопроводные трубы на 1 или на 3/4 дюйма, а для решетки лучше использовать тонкостенные трубы меньшего диаметра — например, труба Ø16X1,5 мм. Всего для одной решетки требуется 15 таких труб длиной около 1600 мм.

Короб коллектора — деревянный, собран из досок толщиной 25…30 мм и шириной 120 мм. Днище короба — из фанеры или же оргалита, оно усилено рейками сечением 30X50 мм. Короб тщательно теплоизолируется; сделать это можно с помощью упаковочного или строительного пенопласта: он укладывается на дно, поверх него закрепляется лист белой жести или оцинкованного кровельного железа, и сверху укладывается радиатор. Закрепляется радиатор в коробе хомутами из стальной полосы.

Рис. 1. Солнечный водонагреватель: 1 — поплавковый клапан аванкамеры, 2 — дренажная труба накопителя, 3 — трубопровод для подвода холодной воды к аванкамере, 4 — теплоизоляционный короб накопителя, 5 — труба ввода холодной воды, 6 — труба подвода холодной воды к смесителям; 7 — труба подвода горячей воды к смесителям, 8 — труба для подвода горячей воды к накопителю, 9 — солнечные коллекторы, 10 — сливной вентиль, 11 — вентиль для залива системы, 12 — «горячая» труба солнечного коллектора, 13 — труба подпитки накопителя, 14 — аванкамера, 15 — дренажная труба аванкамеры.

Трубы радиатора и металлический лист на дне короба окрашиваются черной матовой краской. Покровное стекло желательно герметизировать, с тем, чтобы потери тепла за счет конвекции были минимальными. С внешней стороны короб желательно окрасить серебрянкой, с тем чтобы уменьшить потери на теплоизлучение.

Все соединения — как сварные, так и резьбовые — должны быть строго герметичными. Соединение труб — стандартное, с помощью муфт, тройников и уголков с герметизацией пенькой и краской.

Накопителем теплоносителя может служить бак емкостью 200-300 литров. В принципе для этой цели годится и любая подходящая бочка. Если невозможно подобрать емкость нужной вместимости, используйте две-три, соединив их с помощью труб в единую систему. Накопитель также желательно теплоизолировать. Идеальным вариантом будет размещение емкости (или емкостей) в дощатом или же фанерном коробе с заполнением межстеночного пространства любым теплоизолятором — строительным пенопластом, шлаковатой, сухими опилками или даже рубленой соломой или сеном. С той же целью саму бочку (или бочки) желательно окрасить изнутри и снаружи серебрянкой. Ею же следует окрасить короб и снаружи.

Аванкамера предназначена для создания в гидросистеме постоянного, не слишком высокого давления — 800…1000 мм водного столба. Если провести аналогию с системой охлаждения автомобиля, то можно сказать, что аванкамера играет здесь роль расширительного бачка. Изготовить ее можно из любого подходящего сосуда емкостью 30-40 литров, например, большого бидона или даже алюминиевой кастрюли той же вместимости. Аванкамера оснащается подпитывающим устройством, позволяющим ей работать в автоматическом режиме. Его основа — поплавковый клапан, который применяется в быту для сливных бачков: его можно приобрести в магазинах сантехнических изделий.

Рис. 2. Гидравлическая схема солнечного водонагревателя: 1 — солнечный коллектор, 2 — «горячая» труба солнечного коллектора, 3 — заборная труба для выхода горячей воды из накопителя, 4 — дренажная труба аванкамеры, 5 — дренажная труба накопителя, 6 — поплавковый клапан аванкамеры, 7 — аванкамера, 8 — труба подвода холодной воды к аванкамере, 9 — трубопровод подпитки накопителя, 10 — водопроводный ввод, 11 — подвод холодной воды к смесителям, 12 — подвод горячей воды к смесителям, 13 — «холодная» труба солнечного коллектора.

Сборка солнечного водонагревательного устройства начинается с размещения на чердаке дома накопителя в теплоизолирующем коробе и аванкамере. Масса заполненного водой накопителя получается значительной, поэтому следует убедиться, что перекрытия потолка в выбранном месте достаточно прочны и выдержат вес массивного бака.

Аванкамера размещается поблизости от накопителя таким образом, чтобы уровень воды в ней превышал уровень воды в накопителе на 0,8-1 м.

Солнечные коллекторы располагаются с южной стороны дома под углом от 35 до 45° к горизонту. Размещать их лучше всего так, чтобы эти панели стали естественной кровлей дома или небольшой веранды.

Для того чтобы соединить все элементы солнечного водонагревателя в единую систему, понадобятся трубы двух сортаментов: «дюймовые» и «полудюймовые». С помощью последних монтируется высоконапорная часть системы — от водопроводного ввода до аванкамеры, а также вывод нагретой воды из накопителя: «дюймовые» используются для низконапорной части нагревателя.

Следует отметить, что работоспособность системы в значительной степени зависит от ее герметичности и от отсутствия воздушных пробок, поэтому к монтажу трубопроводов следует отнестись особенно аккуратно. Все трубы желательно также окрасить серебрянкой и тщательно теплоизолировать — например, с помощью поролона и полиэтиленовой ленты, которой полосы поролона прибинтовываются к трубе. Завершив эту операцию, лучше покрыть «забинтованную трубу серебрянкой.

Заполнение системы водой осуществляется через дренажные вентили в нижней части радиаторов — в этом случае будет гарантия от появления в системе воздушных пробок. Процесс заполнения заканчивается, когда из дренажной трубы аванкамеры польется вода.

Теперь подсоединяем аванкамеру к водопроводному вводу и открываем расходный вентиль; при этом уровень воды в аванкамере начнет снижаться до тех пор, пока не сработает поплавковый клапан. Подгибая держатель поплавка, можно добиться оптимального уровня воды в аванкамере.

После заполнения системы водой радиаторы тут же начнут нагревать ее — это происходит даже в облачную погоду. Теплая вода станет подниматься вверх, заполняя собой накопитель и вытесняя при этом холодную, которая поступит в радиатор. Процесс происходит непрерывно — до тех пор, пока температура воды, поступающей в радиатор, не сравняется с температурой воды, поступающей из радиатора. При расходовании воды из накопителя уровень ее в аванкамере понизится; тогда сработает поплавковый клапан и дольет воду в аванкамеру. Холодная вода из аванкамеры поступит в нижнюю часть накопительной емкости, поэтому перемешивания воды практически не происходит. Теплая же вода забирается из самой верхней части накопителя.

Рис. 3. Солнечный коллектор: 1 — защитное стекло, 2 — рама (стальной уголок), 3 — дно (оргалит толщиной 5 мм), 4, 7 — стенки короба коллектора (доска сечением 120X25 мм), 5 — стальная накладка (полоса сечением 2,5X20 мм), 6 — накладка-уголок, 8 — усиление днища (деревянный брусок сечением 30X50 мм), 9 — соединительная муфта, 10 — трубка радиатора, 11 — приемная труба радиатора, 12 — хомут крепления радиатора, 13 — теплоотражатель (оцинкованное кровельное железо или белая жесть), 14 — теплоизолятор (пенопласт, стекло- или шлаковата).

Следует помнить, что в ночное время, когда температура на улице меньше, чем температура нагретой воды, солнечный водонагреватель с помощью радиатора начнет отапливать улицу — термосифонный эффект работает и в этом случае, перекачивая тепло в обратном направлении. Поэтому в гидросистеме должен быть предусмотрен вентиль, препятствующий обратной циркуляции воды из радиаторов в накопитель, который имеет смысл перекрывать в вечернее и ночное время.

Подводку воды к мойке или к душу можно произвести с помощью стандартных смесителей. Мера эта отнюдь не лишняя: в солнечную погоду температура воды может достигать 80°, и пользоваться такой водой затруднительно. К тому же смесители позволят существенно экономить горячую воду.

В случае, если производительность солнечного водонагревателя не устроит вас, ее можно значительно увеличить, вводя в тепловую цепь дополнительные секции солнечных коллекторов — блочная конструкция установки вполне позволяет сделать это.

По материалам журнала «Направи сам» (НРБ)

OCR: mkmagazin. almanacwhf.ru

Эта статья прочитана 7689 раз(а)!

Эффективность солнечных водонагревателей
69
Эффективность применения солнечных водонагревателей в климатических условиях средней полосы России Автор: О. С. Попель Институт высоких температур Российской академии наук АННОТАЦИЯ На основе математического моделирования простейшей солнечной водонагревательной установки с использованием современных программных средств и данных типичного метеогода показано, что…
Путеводитель по теме «Солнечное тепло»
69
Раздел «Оборудование — Солнечные коллекторы» Раздел «Основы — Солнечное тепло» Раздел «Библиотека — про солнце» См. также полную карту нашего сайта со списком всех статей.
Солнечные системы теплоснабжения
63
Литература по солнечному теплоснабжению В данном разделе публикуются различные статьи по теме применения солнечной энергии для целей горячего водоснабжения и отопления. Переход к статьям, размещенным на нашем сайте. Также, вы можете скачать литературу по ссылкам ниже Коллекторы солнечные. Общие технические…
Расчеты систем ГВС
63
Расчеты систем солнечного горячего водоснабжения Нагреть 1 кг воды на 1 градус можно, затратив 1,16 Вт*ч. Значит, нагреть тонну воды на 30 градусов (от 20 до 50) можно, затратив 1,16х1000х30=34800 Вт*ч. Считается, что минимальная мощность, при которой еще более-менее будет…
Солнечное теплоснабжение
61
Солнечное тепло: горячее водоснабжение и отопление В среднем по году, в зависимости от климатических условий и широты местности, поток солнечного излучения на земную поверхность составляет от 100 до 250 Вт/м2, достигая пиковых значений в полдень при ясном небе, практически в…
Нагрев воды солнечными коллекторами
59
Энергия Солнца на все случаи жизни Источник: Аква-терм №3 (19) май 2004 Самым простым и наиболее дешевым способом использования солнечной энергии является нагрев воды в плоских солнечных коллекторах. Принцип действия такого устройства весьма прост: видимые лучи солнца, проникая сквозь стекло (проходит…

Солнечный водонагреватель в категории «Промышленное оборудование и станки»

Водонагреватель солнечный сезонный Altek SD-T2L-15 (150 литров)

Доставка из г. Киев

27 920 грн

23 730 грн

Купить

Латунный электрический электромагнитный клапан 1PC DC 12V 24V AC 220V G1/2 » для солнечного водонагревателя

Заканчивается

Доставка по Украине

400 грн

Купить

Вакуумный солнечный коллектор ALTEK AC-VG-50

Доставка по Украине

36 586 грн

Купить

Вакуумный солнечный коллектор ALTEK AC-VGL-25

Доставка по Украине

21 663 грн

Купить

PVSC70A 70А 12/24В Контроллер заряда солнечных батарей (модулей) с Дисплеем + 2USB Контролер заряду

Заканчивается

Доставка по Украине

4 697 грн

Купить

30А 12/24В Контролер заряду АКБ від сонячних батарей (модулів) ШИМ (PWM) з Дисплеєм +2USB Солнечный контроллер

Доставка по Украине

850 грн

807. 50 грн

Купить

Контроллер заряду Рowmr mppt 60a 12v 24v 36v 48v до 190 вольт

На складе

Доставка по Украине

15 990 грн

Купить

Контроллер заряду Рowmr mppt 60a 12v 24v 36v 48v до 160 вольт

На складе

Доставка по Украине

8 200 грн

Купить

Контроллер заряду KLD mppt 60a 12v 24v 36v 48v до 100 вольт

На складе

Доставка по Украине

6 800 грн

Купить

Контроллер заряду Рowmr mppt 30a 12v 24v до 96 вольт

На складе

Доставка по Украине

6 400 грн

Купить

Контроллер M8 для термосифонных (сезонных) систем

Доставка по Украине

2 952 грн

Купить

Всесезонная гелиосистема на основе трубчатого коллектора 150 л/сутки

Доставка по Украине

от 76 540 грн

Купить

Всесезонная гелиосистема на основе плоского коллектора 150 л/сутки

Доставка по Украине

от 58 910 грн/комплект

Купить

60А 12/24В Контролер заряду АКБ від сонячних батарей (модулів) ШИМ (PWM) з Дисплеєм +2USB Солнечный контроллер

Доставка по Украине

1 590 грн

Купить

Всесезонная гелиосистема на основе трубчатого коллектора 200 л/сутки

Доставка по Украине

от 101 480 грн

Купить

Смотрите также

Всесезонная гелиосистема на основе трубчатого коллектора 300 л/сутки

Доставка по Украине

от 123 840 грн

Купить

Всесезонная гелиосистема на основе трубчатого коллектора 500 л/сутки

Доставка по Украине

от 181 030 грн

Купить

Регулируемый термостатический смеситель 1/2″ для солнечных тепловых систем Caleffi Solar 252140

Под заказ

Доставка по Украине

6 049. 90 грн

Купить

Регулируемый термостатический смеситель 3/4″ для солнечных тепловых систем Caleffi Solar 252150

Под заказ

Доставка по Украине

6 049.90 грн

Купить

Регулируемый термосмеситель с обратным клапаном 3/4″ для солнечных тепловых систем Caleffi Solar 252153

Под заказ

Доставка по Украине

7 222.10 грн

Купить

Регулируемый термостатический смесительный клапан 1/2″ для солнечных тепловых систем Caleffi Solar 252714

Под заказ

Доставка по Украине

4 109.60 грн

Купить

Регулируемый термостатический смесительный клапан 3/4″ для солнечных тепловых систем Caleffi Solar 252713

Под заказ

Доставка по Украине

5 345.80 грн

Купить

Всесезонная гелиосистема на основе трубчатого коллектора 800 л/сутки

Доставка по Украине

от 316 480 грн

Купить

Теплоноситель ALTEK SOLAR-30 (пропиленгликоль)

Доставка по Украине

186 грн/л

Купить

Солнечный напорный водонагреватель с медным теплообменником Suntime (ST-250L-25T-KCТ)

Доставка по Украине

48 075. 30 грн

Купить

Солнечный напорный водонагреватель с медным теплообменником Suntime (ST-300L-30T-KCТ)

Доставка по Украине

56 470.05 грн

Купить

Солнечный напорный водонагреватель с медным теплообменником STS (STS-200L-20T-KCТ)

Доставка по Украине

38 861.55 грн

Купить

Солнечный напорный водонагреватель с медным теплообменником STS (STS-250L-25T-KCТ)

Доставка по Украине

45 290.70 грн

Купить

Солнечный напорный водонагреватель с медным теплообменником STS (STS-300L-30T-KCТ)

Доставка по Украине

53 808.30 грн

Купить

Размещение вашей солнечной системы нагрева воды

Изображение

Прежде чем купить и установить солнечную систему нагрева воды, вам необходимо сначала рассмотреть характеристики вашего участка: доступную площадь крыши или участка, солнечный ресурс, затенение деревьями или зданиями, а также оптимальную ориентацию и наклон вашей солнечной системы. коллектор. Эффективность и конструкция солнечной системы нагрева воды зависят от того, сколько солнечной энергии достигает вашей строительной площадки.

Солнечные водонагревательные системы используют как прямое, так и рассеянное солнечное излучение. Даже если вы не живете в теплом и солнечном климате большую часть времени, как на юго-западе США, на вашем участке все равно может быть достаточно солнечного ресурса. Если на вашей строительной площадке есть незатененные участки, которые обычно обращены к экватору (на юг в США), это хороший кандидат на солнечную систему нагрева воды. Ваш местный поставщик или установщик солнечной системы может выполнить анализ солнечной установки.

Следует избегать затенения окружающими деревьями или другими зданиями. Невозможно полностью избежать затенения, но следует приложить все усилия, чтобы избежать затенения между 10:00 и 14:00, а также зимой, когда солнце находится в самой низкой точке южного неба (летом солнце находится почти прямо над головой и там меньше теней).

Важны тип, возраст и состояние крыши. Крыши, покрытые композитной черепицей, проще и дешевле устанавливать солнечные батареи, чем крыши, такие как деревянная черепица или черепичные крыши. Возможна повторная кровля вокруг солнечных водонагревательных коллекторов, но новые солнечные системы должны быть установлены на новых или прочных крышах, которые не нужно будет заменять в течение 25-летнего срока службы солнечной системы. Часто бывает необходимо усилить конструкцию крыши блокировкой между стропилами. Следует соблюдать осторожность при установке стоек багажника на крыше и водонепроницаемой гидроизоляции, и эту работу часто выполняет профессиональный кровельщик. Хотя крыша является естественным местом для размещения солнечных коллекторов, некоторые из них устанавливаются на грунтовые фундаменты (сваи), чтобы избежать проблем с крышей.

Как ориентация, так и наклон коллектора влияют на производительность вашей солнечной системы нагрева воды. Ваш подрядчик должен учитывать оба фактора при оценке солнечных ресурсов на вашем участке и выборе размера вашей системы.

Ориентация коллектора

Солнечные коллекторы горячей воды должны быть ориентированы географически, чтобы максимизировать количество ежедневной и сезонной солнечной энергии, которую они получают. В общем, оптимальной ориентацией солнечного коллектора в северном полушарии является истинный юг. Однако исследования показали, что, в зависимости от вашего местоположения и наклона коллектора, ваш коллектор может быть направлен до 45º к востоку или западу от истинного юга без значительного снижения его производительности.

Вы также должны учитывать такие факторы, как ориентация крыши (если вы планируете установить коллектор на крыше), местные особенности ландшафта, которые ежедневно или сезонно затеняют коллектор, и местные погодные условия (туманное утро или облачный день), поскольку эти факторы могут повлиять на оптимальную ориентацию вашего коллектора.

Наклон коллектора

Сегодня большинство коллекторов солнечного нагрева воды монтируются на крыше. Это более эстетично, чем стоечные коллекторы, торчащие из крыши под странными углами. Таким образом, большинство коллекторов имеют такой же наклон, как и крыша.

Оптимальный угол наклона вашего коллектора, обеспечивающий максимальную годовую подачу энергии с максимальной подачей весной и осенью, равен углу вашей широты. Однако, поскольку зимой нам часто требуется больше тепла (поступает более холодная вода), часто рекомендуется наклонять солнечные коллекторы для нагрева воды до более крутого угла наклона. Это отличается от солнечных систем фотоэлектрического типа, которые часто устанавливаются на плоской крыше или с малым углом наклона. Тем не менее, вы захотите принять во внимание угол крыши при выборе размера вашей системы.

Учить больше
Ссылки
использованная литература

Размещение вашей солнечной системы нагрева воды

Солнечные водонагреватели

Оценка стоимости и энергоэффективности солнечного водонагревателя

Строительные нормы и правила для систем солнечного водонагрева

Жидкие теплоносители для систем солнечного водонагрева

Техническое обслуживание и ремонт системы солнечного водонагрева

Руководство по данным солнечного излучения для плоских и концентрирующих коллекторов
Модель проекта солнечного нагрева воды
Солнечные карты
Солнечные водонагреватели ENERGY STAR
Установка системы солнечного нагрева воды

Размещение активных солнечных коллекторов и фотоэлектрических модулей. Солнечный центр Северной Каролины
Нагрейте воду с помощью солнца (PDF). Министерство энергетики США

Почему солнечные водонагреватели не пользуются большей популярностью в США?

28 октября 2020 г. — Для Гершона Гроссмана и Эда Мюррея 1978 год был важным годом. Гроссман, в то время пионер солнечной энергетики в Технионе, главном технологическом институте Израиля, открывал первую международную конференцию по применению солнечной энергии. Мюррей, идеалист, учащийся колледжа, присоединился к новой компании по производству солнечных батарей в Сакраменто, столице Калифорнии, движимый прозорливой заботой об изменении климата и, как он выразился, импульсом «спасти мир». Для обоих волнение было ощутимым. Солнечные водонагреватели хлынули на рынок, солнечная тепловая энергия продемонстрировала широкий потенциал, и эти двое были на волне.

Однако четыре десятилетия спустя они живут в двух разных мирах. В Израиле 85% домохозяйств получают горячую воду от дуд шемеш , или «солнечного котла». Но в США, несмотря на десятилетия адвокации Мюррея и других, количество домохозяйств, имеющих солнечный водонагреватель, составляет менее 1%. В Калифорнии многие люди даже не знают о существовании такой технологии.

Дефицит солнечного нагрева воды в Америке часто изображается как историческая случайность, вызванная капризами политики и сравнительно дешевым ископаемым топливом. Тем не менее, интервью с академическими и коммерческими игроками на переднем крае солнечной теплоэнергетики, а также недавний подробный отчет о программе California Solar Initiative-Thermal (CSI-T), срок действия которой истек, свидетельствуют о том, что стремление к простому « Волшебные решения для борьбы с изменением климата также сыграли значительную роль в отодвигании этой практической технологии на второй план.

Во всем мире на воду для отопления приходится 25% потребления энергии жилыми домами, в основном за счет сжигания ископаемого топлива. Солнечные водонагреватели работают без сгорания. В отличие от солнечных фотоэлектрических (PV) систем, которые преобразуют солнечный свет в электричество, солнечные тепловые системы собирают солнечную энергию в виде тепла. Солнечные водонагреватели передают это тепло воде в накопительном баке. Другие источники энергии, такие как природный газ или электроэнергия из электросети, служат резервом в пасмурные дни.

Используя солнечный свет, солнечные водонагреватели могут снизить потребление топлива для нагрева воды в домашних хозяйствах на 50-70%. И Израиль — лишь одна из десятков стран с разнообразным климатом, где была развернута эта технология. Надежная производительность и широкая применимость сделали эту технологию одной из 50 лучших решений Project Drawdown в области изменения климата.

Так почему же солнечные тепловые технологии взлетели до небес в Израиле и потерпели крах в Калифорнии, поставив Гроссмана и Мюррея на такие разные жизненные пути? Пара политических решений в 1970-е и 1980-е годы оказали сильное влияние.

Война Судного дня 1973 года и последующее нефтяное эмбарго сделали энергетическую независимость вопросом национальной безопасности во всем мире, но особенно болезненно это было в странах, где не было добычи нефти. Для Израиля угроза была экзистенциальной; как однажды заметила бывший премьер-министр Израиля Голда Меир, «[Моисей] провел нас 40 лет через пустыню, чтобы привести нас к единственному месту на Ближнем Востоке, где нет нефти». В 1976 году Израиль ввел обязательное использование солнечных водонагревателей для всех новых жилых домов высотой до восьми этажей — в декабре 2019 года это требование было распространено на все жилые дома..

Для Гроссмана, ныне почетного профессора Техниона и главы Энергетического форума в Неаманском институте исследований национальной политики, использование солнечных водонагревателей имело смысл с экологической точки зрения, даже вне политической повестки дня Израиля. «Вы просто не можете спорить с цифрами о том, сколько [энергии] вы можете сэкономить, используя солнечное водонагревание вместо электрического».

Соединенные Штаты также почувствовали удар от нефтяного эмбарго и опасались исчерпания отечественной нефти. При поддержке президента Джимми Картера 1978 федеральных налоговых льгот на возобновляемые источники энергии, к 1990 году американцы установили почти 1 миллион солнечных тепловых систем, поставленных более чем 200 производителями США, включая ведущие корпорации, такие как Grumman Aerospace Corporation и Sears Roebuck.

В Израиле 85% домохозяйств получают горячую воду из дуд шемеш, или «солнечного котла». В США другая история. Фото предоставлено Янивом Хасидофом

Однако, в отличие от Израиля, приверженность Америки возобновляемым источникам энергии оказалась эфемерной. При президенте Рональде Рейгане федеральные стимулы утратили силу, что нанесло гелиотермальной отрасли сокрушительный удар. «Мы перешли от 650 компаний в Калифорнии, которые устанавливали солнечные [водонагреватели], до примерно 37 за одну ночь», — вспоминает Мюррей, который в настоящее время является президентом и генеральным директором двух калифорнийских компаний, занимающихся производством, распространением и установкой солнечных тепловых систем, а также президент Калифорнийской ассоциации солнечной энергетики и систем хранения.

Недавние попытки возродить производство солнечных водонагревателей для жилых помещений имели ограниченный успех. Согласно отчету программы за декабрь 2019 года, программа CSI-T, начатая в 2010 году в качестве более крупного стимула для стимулирования солнечных установок по всему штату, была направлена на добавление 200 000 систем, но за 10 лет было получено только 6 237 заявок на модернизацию жилых помещений. «Я мог бы повесить над входной дверью своего офиса табличку с надписью «Бесплатный нагрев воды с помощью солнечной энергии», и они, вероятно, все равно толпами держались бы подальше», — говорит Мюррей с кривой ухмылкой.

Более крупные установки для жилых комплексов, отелей и университетов, а также обогрев домашних бассейнов помогли Мюррею удержаться на плаву, несмотря на отсутствие спроса со стороны других жилых домов. По иронии судьбы, коммерческий сектор в Израиле не так силен, потому что первоначальный мандат страны распространялся только на жилую недвижимость — шаг, который Гроссман считает серьезным упущением. Действительно, Гроссман считает, что промышленный мандат может увеличить использование возобновляемых источников энергии в Израиле в пять раз.

Ограниченная психология возобновляемых источников энергии

Однако беды американской индустрии солнечных водонагревателей выходят далеко за рамки политики. Отрасль также сталкивается с более коварной проблемой: для среднего потребителя «переход на солнечную энергию» означает только одно: фотоэлектрическую солнечную энергию.

Солнечные тепловые технологии, включая солнечное водонагревание, обеспечивают прямой, термодинамически эффективный и экономичный метод обезуглероживания отопления. А для домохозяйств в мягком климате с низкими счетами за электроэнергию «солнечный нагрев воды может быть одним из самых простых способов… использовать возобновляемую энергию и экономить на счетах за электроэнергию», — говорится в отчете CSI-T.

Но благодаря инновациям в производстве и мощной поддержке со стороны правительства глобальный электроэнергетический сектор прорвался благодаря фотоэлектрическим солнечным батареям. Благодаря эффекту масштаба цена фотоэлектрических панелей за последнее десятилетие упала более чем на порядок. В Калифорнии дополнительные стимулы были получены за счет установленных правительством тарифов на солнечную энергию, дешевых планов финансирования и инвестиций частного сектора. И, совершив крупный переворот в отрасли, Калифорния ввела обязательное использование солнечной фотоэлектрической энергии в новых жилых домах высотой до трех этажей, начиная с 2020 года9.0003

С другой стороны, индустрия солнечных водонагревателей в Калифорнии оказалась в порочном круге низкого потребительского спроса и высоких цен. Как отмечается в отчете CSI-T: «В отличие от обычных газовых и электрических водонагревателей, которые обычно устанавливаются сантехниками, солнечные водонагреватели устанавливаются рядом фирм и государственных организаций». Другими словами, потребители должны активно искать солнечные водонагреватели, опираясь на нестандартные каналы сбыта.

Это дополнительное трение снижает потребительский спрос среди всех, кроме наиболее мотивированных потребителей, что приводит к более высоким затратам на маркетинг, которые увеличивают чистую прибыль клиента. По словам Мюррея, цены в Калифорнии еще больше усугубляются прошлыми неудачами в отрасли, которые привели к строгим, добровольным правилам во имя удовлетворения потребителей. Например, после того, как многие более дешевые солнечные водонагревательные системы замерзли во время беспрецедентного 1990 заморозили в Калифорнии, по программе CSI-T разрешили только более дорогие системы.

В общей сложности средняя стоимость солнечного водонагревателя, проданного в Калифорнии в рамках программы CSI-T, составляла 7400 долларов США по сравнению с менее чем 1000 долларов США за альтернативу, работающую на ископаемом топливе. Напротив, солнечный водонагреватель в Израиле может стоить всего 700 долларов США.

Вместо того, чтобы охватить растущий портфель технологий, доступных для решения проблемы выбросов углекислого газа, всецело удовлетворит самую человеческую потребность в «волшебных пулях».

Сегодня по-прежнему сложно вызвать интерес к солнечному теплу. Согласно отчету CSI-T об интервью с пользователями солнечных водонагревателей, «некоторые респонденты отметили, что было сложно заинтересовать других, предположив, что фотоэлектрическая энергия была настолько доминирующей в умах соседей, что нагрев воды с помощью солнечной энергии почти не воспринимался».

«Это просто обжигающий, сексуальный клип, [который] действительно очаровывает аудиторию», — говорит Мюррей.

Портфели, а не волшебные пули

Предприниматели регулярно предупреждают: «Влюбляйтесь в проблему, а не в решение». В данном случае проблема заключается в выбросах углерода, и, вопреки советам предпринимателей, отдельные правительства склонны влюбляться только в одно решение. Для Израиля, Кипра, Гавайев и других стран таким решением были солнечные водонагреватели. Для Калифорнии это фотоэлектрические солнечные батареи.

Выбирая конкретную технологию, правительства становятся жертвами концептуальной ошибки, которую научный журналист Эд Йонг недавно назвал «моногамией решений» . » (Интересно, что он утверждает, что это заблуждение также формирует реакцию правительства на Covid-19.) Вместо того, чтобы охватить растущий портфель технологий, доступных для решения проблемы выбросов углерода, ставка ва-банк на одну удовлетворяет саму человеческую потребность в «волшебной пули».

Европейский «Зеленый курс» может смоделировать такой «портфельный» подход для остального мира, считает Бербель Эпп, немецкий физик, ставший журналистом, с почти двадцатилетним опытом изучения мирового рынка солнечной тепловой энергии. По словам Эппа, представители европейского рынка солнечного теплоснабжения более десяти лет лоббировали Европейскую комиссию с целью использования солнечных тепловых технологий для обезуглероживания сектора отопления. «Не знаю, сколько лет, по крайней мере, 10, потребовалось [солнечной тепловой промышленности], чтобы просто постоянно повторять предложение о том, что тепло составляет 50% нашего конечного потребления энергии в Европе. … Лоббировать в Европе было сложно, но теперь очевидно, что мы должны что-то делать для тепла». Удастся ли эти усилия обеспечить солнечным тепловым энергиям место за столом, еще неизвестно.

Для Grossman солнечные водонагреватели — первая часть израильского портфолио. Поскольку Израиль изо всех сил пытается достичь своих целей Парижского соглашения, Гроссман считает, что солнечные фотоэлектрические панели займут свое место наряду с солнечными водонагревателями на крышах Израиля.