Energia słoneczna w Rosji: technologie i perspektywy. Duże elektrownie słoneczne w Rosji

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Od wielu lat ludzkość troszczy się o pozyskiwanie taniej energii z alternatywnych źródeł odnawialnych. Przemiany mas powietrza, pływy fal oceanicznych, wody geotermalne – wszystko to jest postrzegane jako dodatkowy niewyczerpalny potencjał w przeciwieństwie do paliw kopalnych.

Najbardziej obiecującym źródłem odnawialnym jest energia słoneczna. W końcu ma kolosalne zasoby, przenosi światło i ciepło, wprawiając w ruch wszystkie ważne systemy na naszej planecie. Dlatego człowiek przewidział w tym dla siebie ogromne perspektywy. Pomimo wielu niedociągnięć w tym kierunku, energia słoneczna w Rosji nabiera tempa.

Jak energia elektryczna jest wytwarzana ze światła

Konwersja światła słonecznego w energię elektryczną nazywana jest efektem fotoelektrycznym. Występuje, gdy na powierzchnię półprzewodnika, a w tym przypadku krzemu, pada silne światło.pływ. Pod jego działaniem odrywane są elektrony, które są strumieniem naładowanych cząstek zwanych elektrycznością.

Słońce nieustannie wytwarza ogromne ilości energii promieniowania. Każdy metr kwadratowy jego powierzchni uwalnia w kosmos 63 MW. Oczywiście nie cała ta energia ma widmo widzialne potrzebne do wytworzenia energii elektrycznej.

Po przejściu odległości między Słońcem a Ziemią strumień świetlny traci swoją intensywność, a metr kwadratowy powierzchni naszej planety zajmuje tylko 0,9 kW. Ale to nie wszystkie straty. Najlepsze ogniwa fotowoltaiczne mogą przetwarzać 18% strumienia świetlnego.

Dlatego w najlepszych warunkach ogniwa fotowoltaiczne będą wytwarzać 160 watów na metr kwadratowy.

Kto jest liderem na rynku energii słonecznej

Dziś niekwestionowanym liderem w przetwarzaniu energii słonecznej są Chiny. Jego udział wynosi 60% całkowitej energii elektrycznej otrzymanej w ten sposób przez społeczność światową. Stany Zjednoczone są na drugim miejscu. Generują 10,4%. Indie zajmują zaszczytne trzecie miejsce. Jego udział wynosi 7,8%. W kolejności malejącej podążają Japonia, Niemcy i Brazylia. Rozwój energetyki słonecznej w Rosji nie pozwala jej jeszcze stać się jednym z liderów. Ale czy to oznacza, że klimat umiarkowany nie pozwala na właściwe wykorzystanie zasobów najpotężniejszego źródła?

Czy w Rosji jest wystarczająco dużo słońca

Rosja ma ogromny potencjał, według Energy Strategy Instituteenergia słoneczna, która wyrażona jest w równowartości 2300 miliardów ton konwencjonalnego paliwa. Zasób gospodarczy jest znacznie mniejszy - 12,5 mln ton paliwa referencyjnego. Ale to więcej niż wystarczająco, biorąc pod uwagę, że ilość energii otrzymanej od Słońca w ciągu 3 dni będzie większa niż cała energia elektryczna wytworzona w ciągu roku tradycyjnymi metodami.

Ilość promieniowania słonecznego podlega znacznym wahaniom ze względu na położenie geograficzne Rosji. W regionach gorących wynosi 1400 kWh/m2, aw regionach zimnych 810 kWh/m2. Zależy to również od pory roku. Jest wyższy w miesiącach letnich i odwrotnie zimą.

W niektórych regionach perspektywy energii słonecznej są bardzo wysokie.

Należą do nich:

• Daleki Wschód;
• zachodnia i południowa Syberia;
• obszary otaczające Morze Czarne i Kaspijskie.

Według operatora Zunifikowanego Systemu Energetycznego udział energii elektrycznej wytwarzanej przez energię słoneczną w Rosji wynosi 0,03% całości.

Dziś w Rosji działa ponad 10 elektrowni słonecznych o łącznej mocy 72,5 MW.

Rozwój energetyki słonecznej w Rosji

Teraz trwają aktywne rozważania projektów budowy elektrowni na terenie Półwyspu Krymskiego. Aby była niezależna energetycznie, konieczne jest wygenerowanie dodatkowych 2,5 miliarda kW. Planowane jest częściowe pokrycie tego zapotrzebowania za pomocą energii słonecznej i wiatrowej, co dodatkowodać 196 milionów kW. do publicznej sieci.

W innych częściach Rosji, w szczególności w mieście Narimanov, planowana jest budowa elektrowni słonecznej o wydajności 25 mln kWh/rok. Daleki Wschód nie jest daleko w tyle. Aby zaspokoić zapotrzebowanie na energię, w Republice Sacha planowana jest budowa elektrowni słonecznej o mocy 40 MW.

Kolejnych 5 projektów zostanie zrealizowanych po 2018 roku. Tak więc budowa dużych elektrowni słonecznych w Rosji nie jest daleko.

Autonomiczne zasilanie dla prywatnego domu

Kraje zachodnie, takie jak Niemcy, zachęcają do przebudowy prywatnego domu na dostarczanie energii elektrycznej z paneli słonecznych. Co więcej, jeśli powstaje nadwyżka surowca, to są one kupowane od ludności. Tak więc w ciągu dnia sprzedaje się je przedsiębiorstwu energetycznemu, a nocą, gdy nie ma słońca, energia jest odkupywana. W Rosji taki system nie działa. Jeśli jednak panele słoneczne wytwarzają więcej energii niż potrzeba, można ją przechowywać w bateriach.

Jak obliczana jest liczba paneli słonecznych

Aby obliczyć liczbę paneli słonecznych do zasilania domu, musisz dowiedzieć się, ile kW zostało zużytych w ciągu miesiąca. Następnie podziel wynikową liczbę przez 30. Będzie to średnia wartość wymaganej ilości energii elektrycznej na dzień. Aby mieć rezerwę mocy do ładowania akumulatorów, musisz wziąć dodatkowy współczynnik 1, 6. Następnie możesz zacząć wybierać panele słoneczne.

Do działania autonomicznego systemu zasilania, oprócz paneli słonecznych, musisz mieć przynajmniej falownik, bez którego napięcie w sieci domowej będzie wynosić tylko 12 lub 24 V.

Panele słoneczne

Zjawisko przekształcania energii światła słonecznego odkryto już w XIX wieku. Selen został użyty jako półprzewodnik generujący energię elektryczną. Miał wydajność około 1%. W tym czasie technologia posunęła się naprzód i nowoczesne panele słoneczne do domów prywatnych mają sprawność do 35%. Zgodnie z ich projektem dzielą się na 3 odmiany:

1. Monokrystaliczny. Fotokomórki tych paneli wykonane są z jednego kryształu. Mają najwyższe ceny i wydajność. Urządzenia te można rozpoznać po ich ciemnoniebieskim kolorze.



2. Polikrystaliczny. Baterie te są wykonane z kilku wafli krzemowych, co ma gorszy wpływ na przemianę światła w energię elektryczną. Jednak niższy koszt wpłynął na ich szeroką dystrybucję. Najczęściej tego typu instalowane są panele słoneczne do domów prywatnych.
3. Cienki film. Baterie te są proszkiem półprzewodnikowym osadzonym na elastycznym podłożu. Dzięki temu można je montować na dowolnej powierzchni. Wadą jest niska wydajność.

Koszt baterii słonecznej będzie zależał od zasady zastosowanej w produkcji.

Inwerter

Ogniwo słoneczne składa się z wielu modułów fotowoltaicznych, które wytwarzają napięcie 0,6 wolta. Minimalny wskaźnik, który powinien wydać akumulator to 14wolt, więc elementy do konwersji energii są połączone szeregowo ze sobą. To napięcie powinno wystarczyć do naładowania akumulatorów, do których kierowany jest nadmiar energii elektrycznej. Ale jak umożliwić korzystanie ze sprzętu AGD, skoro napięcie w sieci domowej wynosi 220 woltów?

Do tych celów używany jest falownik. Jego zadaniem jest zamiana 12 woltów na 220. Dodatkowo sieć wykorzystuje prąd zmienny, a panele słoneczne generują prąd stały. To właśnie falownik przetwarza energię elektryczną w taki sposób, aby nadać charakterystykę odpowiadającą sieci domowej.

Kontroler

Sterownik jest głównym urządzeniem dystrybucyjnym w autonomicznym systemie zasilania. Podłączony jest do niego falownik, akumulatory, kabel elektryczny sieci miejskiej. Dlaczego tak się dzieje?

W ciągu dnia, kiedy panele słoneczne wytwarzają nadmiar energii elektrycznej, sterownik kieruje nadwyżkę na ładowanie akumulatorów. Następnie wieczorem i w nocy, gdy nie ma energii słonecznej, urządzenie to przesyła prąd z akumulatorów do falownika podłączonego do sieci domowej. Ale zdarzają się chwile, kiedy prąd w tzw. „zbiornikach” staje się niewystarczający do wykonywania jakichkolwiek zadań. Następnie sterownik decyduje o pobraniu niezbędnej energii elektrycznej z sieci miejskiej. W ten sposób sprawuje efektywne zarządzanie.

Baterie

Głównym problemem energii słonecznej jest potrzebazużycie baterii. Te elementy elektrowni znacznie podnoszą koszt systemu. Tanie opcje samochodów nie są tutaj odpowiednie ze względu na ich szybką awarię. Nawet w łagodnym trybie nie działają dłużej niż trzy lata. Intensywna praca skraca ich żywotność do roku. Jeśli istnieje potrzeba magazynowania energii, należy rozważyć inne opcje:

1. Akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe (lifepo 4). To najlepsza opcja, ponieważ ma wydajność do 98%. Oznacza to, że oddaje prawie tyle energii, ile otrzymuje. Producenci obiecują żywotność około 15 lat, 3000 cykli ładowania przy 80% rozładowaniu i 5000 cykli przy 50% rozładowaniu. Koszt takiego akumulatora o wydajności 240 A/h to ponad 50 tysięcy rubli.
2. Akumulatory kwasowo-ołowiowe trakcyjne. Takie akumulatory są instalowane w samochodach elektrycznych, elektrycznych wózkach widłowych. Są w stanie wytrzymać głębokie rozładowanie. Żywotność wynosi 10-12 lat. Ceny takich baterii zaczynają się od 30 tysięcy rubli.
3. Baterie niklowo-kadmowe. To jedna z najdroższych odmian. Koszt akumulatora o wydajności 250 A / h zaczyna się od 70 tysięcy rubli. Te baterie są dobre, ponieważ przy przestrzeganiu zaleceń producenta wytrzymują długo. Ponadto, gdy pojemność spada z czasem, można ją przywrócić za pomocą cykli treningu rozładowania-ładowania.

Baterie to materiały eksploatacyjne do energii słonecznej. W Rosji ceny odpowiednich baterii są wciąż nieracjonalnie wysokie i znacznie obniżają opłacalność korzystania z zasobów naturalnych. Takie urządzenie należy kupować tylko od zaufanych producentów.

Doświadczenie w prywatnych domach

Ile kosztuje panel słoneczny, czy istnieje korzyść ekonomiczna z jego używania?

Według różnych źródeł koszt oferowanego przez producentów sprzętu do wytwarzania energii elektrycznej ze słońca waha się w granicach 40-300 tysięcy rubli. dla średniej wielkości domu. W tym przedziale jest cena zarówno gotowych zestawów, jak i pojedynczych elementów.

Sprzęt jest zaprojektowany na 20 lat lub więcej. Wyjątkiem są baterie.

Jeśli weźmiemy pod uwagę koszty opłat za prąd, dodamy do tego cenę ogrzewania, to kwota wyniesie co najmniej 50 tysięcy rubli rocznie. To dotyczy centralnej Rosji. Tak więc zestaw kosztujący 300 tys. rubli, który w szczytowej wartości jest w stanie dostarczyć od 3 do 5 kW, zwraca się w ciągu kilku lat.

Jeżeli przeanalizujemy tempo obniżek cen takich produktów, wówczas zastosowanie paneli słonecznych staje się uzasadnione.