Като допълнение на познатите ни слънчеви системи за подгряване на вода все по-вече общини стартират проекти и за слънчево отопление (или охлаждане). Такива системи изискват общ резервоар, който може да подхранва с топла вода мрежата на градското (кварталното) отопление за дълъг период от време. Резервоарите могат, в зависимост от размера си, да покрият към 40 - 70% от годишните отоплителни нужди на жилищен комплекс. Още по-вече, че тези системи могат да използват изобретателни техники за свързване с централната отоплителна мрежа и подхранването й, което води до огромна икономия на енергия в сравнение с индивидуалните инсталации. Във Фридрихшафен (Friedrichshafen) жилищен квартал с около 600 жилищни обекта е бил осигуряван от малогабаритна слънчева система за централно отопление още от 1996. Градът се намира в Юго-Западна Германия, на брега на езерото Констанц (Bodensee). Има 53 000 жители и е познат като туристическа дестинация. Средната годишна температура е 9,7 градуса по Целзий.

Контекст
Във Фридрихшафен, градът на търговията и цепелините, защитата на климата и спестяването на енергия влизат все по-вече във фокуса на енергийната политика. Заедно с гражданите на града, концепции за прилагането на Местен Дневен Ред 21 (Local Agenda 21) са начертани и приети. Всички заинтересувани страни получават важна информация и подтик за оптималното използване на енергия в техните домакинства и индустриални единици чрез градските Бюро за съхранение и защита на природата, в общинските енергийни консултативни инфо-центрове за граждани, чрез фирма "Техническа Работилница Фридрихшафен" и чрез много други партньори в "Кампания за Защита на Климата чрез Спестяване на Енергия в Региона на Езерото Констанц" Сред възобновяемите източници на енергия, слънчевата енергия има особено висок приоритет във Фридрихшафен. Трите слънчеви централи (съответно с 4 300, 230 и 70 квадратни метра слънчеви колектори), построени и управлявани от общинско поделение, са предоставили важни данни за построяването на други слънчево-подхранвани малогабаритни отоплителни централи в Германия. Няколко години оперативен живот на системите е демонстрирал границите и перспективите на тази технология.

Опитът на Фридрихшафен

Концепцията на градоустройствения план
Във фундаменталното решение на градския (общински - бел. ред.) съвет през Август 1994 е заложено като главен компонент за развитието на Фридрихшафен комплекс "Южен Вигенхаузен" слънчево-подпомогнатото централно отопление с дълготрайно съхранение, както и да се създадат групи, които да строят по екологосъобразни правила на планиране и дизайн на индивидуалните жилища. По това време се е смятало, че средносрочното търсене на жилища би се задоволило най-добре с блокове от апартаменти. Цялостния проект за изграждането на комплекса "Южен Вигенхаузен" е в 3 района, като първите 2 са част от слънчево-енергийния проект, докато третия район само ще бъде свързан с централното топлоснабдяване, без да се изграждат слънчеви колектори. Първия район е бил завършен през 1996 и е включвал 280 жилища и една детска градина. Изолацията на сградите е била много добра и с 20% над изисквания минимум по Немския стандарт (WschVO 95).

Финансовата концепция
Федералното правителство (по изследователска програма "Слънчева енергия 2000) субсидирала напълно изграждането на резервоара за дълготрайно топло-съхранение, което представлявало 53 % от общата проектна стойност. Клиентите (крайните потребители) са допринесли със строителни субсидии (в размер на 24 % от общите разходи) за свързването им със системата на централното отопление и на слънчевите съоръжения. Слънчевите колектори за 1-ви микрорайон са били субсидирани от Областта Баден-Вюртемберг - 9% от общите разходи. Общинската фирма "Техническа Работилница Фридрихшафен" е собственик и отговарят за функционирането на цялата слънчево-захранвана централно отоплителна система и съоръженията за дълготрайно съхранение, и също дава строителните и операционни гаранции, включително компенсации в случай на преразход на заложените средства.

Концепцията за топлоснабдяване в слънчевия производствен комплекс на "Южен Вигенхаузен"
На покривите на блокове от 1-ви и 2-ри микрорайон са предвидени за инсталиране около 4300 м2 слънчеви колектори. Слънчевата толина генерирана от колекторите през лятото се акумулира в резервоара за дълготрайно топло-съхранение чрез отделна топло-преносна мрежа ("слънчева мрежа") и топлообменник. Резервоара за дълготрайно топло-съхранение се загрява от "слънчевата мрежа" между 40 и 90 градуса Целзий, когато слънцето грее. Тази топлина се пренася по централно-отоплителната мрежа ("топлинна мрежа") посредством друг топлообменник. Количествата топлина нужни за отопление и топла вода в отделните жилищни блокове се разпределя, последователно, чрез топлообменници в разпределителните топлостанции във всяка сграда. Целта на пилотния проект на Южен Вигенхаузен е да покрие почти половината от всички топлинни нужди за отопление и топла вода на 570 жилища с помощта на слънчева енергия. Другата половина ще се покрива от котли на газ.

Слънчевите колектори
Основният компонент са плоски слънчеви колектори с обща площ от 2700 м2. Площта колекторите за отделно жилище варира от 7,5 до 12,5 м2 в зависимост от производителя. Цената, включително крайното свързване със "слънчевата мрежа", е между 175 и 235 Евро за квадратен метър в зависимост от модела на колектора.

Съоръжението за дълготрайно съхранение на топлината
Съоръжението за дълготрайно съхранение на топлината е проектиран като цилиндричен резервоар (вижда се на схемата). Формата му е оптимална от гледна точка съотношението обем-повърхност с цел намаляване разходите по изграждането му. Горната и странични стени на резервоара са изолирани от минерална вата с дебелина 20 - 30 см. Резервоара (за 12 000 кубични метра вода) е изграден от бетон, а отвътре е опасан с обшивка от неръждаема стомана с дебелина 1,25 мм като защита срещу дифузия на пари. Цялото съоръжение е напълно заровено в земята.

Обща себестойност и икономическа oценка
Общата стойност на слънчевoото централно опопление е около 3 милиона Евро. За 280 жилища това прави 8600 Евро за жилище. Общите годишни разходи за енергия 90 000 Евро и производство от 1980 MWh (Мега Ват часа) резултира в цена от около 45 Евро за Мегават час (около 9 стотинки за киловат час). Средната енергийна консумация за квадратен метър застроена площ е 94 kWh/m².

Оценка и перспективи
Градчето Южен Вигенхаузен станало известно далеч извън пределите на Германия като "Слънчевият град" и станало място, което хората и специалисти масово посещевали, за да изучават използването на слънчевите и конвенционални системи за отопление.

Няколко годишните наблюдения върху функционирането на системите показало, че по принцип концепцията работи. Все пак от работата на системата за първи район станало ясно, че технологията за сезонно акумулиране на енергията е нужно да бъде пречистена. Планираните 100% задоволяване на нуждите от топлоенергия през лятото ранната есен не били достигнати.

Сравнителния анализ на 3 такива големи системи за слънчево-подпомагано централно отопление със сезонно акумулиране на топлина построени в Фридрихшафен, Хамбург и Рощок показал по-ниската себестойност за единица произведена енергия от тази от индивидуалните малогабаритни системи за слънчево отопление с краткосрочно съхранение на топлината. Все пак обаче се оказва, че почти два пъти по-ниска е себестойността на енергията от големи системи за слънчево отопление, които са с краткосрочно акумулиране на топлината. Това се дължи на факта, че все още системите за дългосрочно (сезонно) съхранение на топлината имат високи конструкционни разходи за изграждането на големите резервоари. Общо в Европа към края на 1999 са оперирали 51 централи на слънчево отопление (лидер е Швеция).
http://main.hvac.chalmers.se/cshp/ELSSHN.pdf

Дори да имаме в предвид, че себестойността в България на подобни системи ще е значително по-ниска и че слънчевото лъчение е по-вече, все пак бихме препоръчали на общините да инвестират в проекти за локални системи на слънчево отопление с краткотрайно акумулиране (с обща колекторна площ над 100 м²).