Слънчевата енергия в Русия: технологии и перспективи. Големи слънчеви електроцентрали в Русия

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

В продължение на много години човечеството е загрижено за получаването на евтина енергия от алтернативни възобновяеми източници. Преобразуването на въздушните маси, приливите на океанските вълни, геотермалните води - всичко това се разглежда като допълнителен неизчерпаем потенциал за разлика от изкопаемите горива.

Най-обещаващият възобновяем източник е слънчевата енергия. В крайна сметка той има колосален ресурс, носи светлина и топлина, задвижвайки всички жизненоважни системи на нашата планета. Ето защо човекът е предвидил огромни перспективи за себе си в това. Въпреки редица недостатъци в тази посока, слънчевата енергия в Русия набира скорост.

Как се прави електричеството от светлина

Преобразуването на слънчевата светлина в електрическа енергия се нарича фотоелектричен ефект. Това се случва, когато мощна светлина падне върху повърхността на полупроводник и в този случай силиций.поток. Под неговото действие се отделят електрони, които са поток от заредени частици, наречени електричество.

Слънцето постоянно генерира огромно количество лъчиста енергия. Всеки квадратен метър от повърхността му отделя 63 MW в космоса. Разбира се, не цялата тази енергия има видимия спектър, необходим за генериране на електричество.

След преминаване на разстоянието между Слънцето и Земята, светлинният поток губи своята интензивност и квадратен метър от повърхността на нашата планета отнема само 0,9 kW. Но това не са всички загуби. Най-добрите фотоволтаични клетки могат да преобразуват 18% от светлинната мощност.

Следователно, при най-добрите обстоятелства, PV клетките ще произвеждат 160 вата на квадратен метър.

Кой ръководи пазара на слънчева енергия

Днес безспорният лидер в преработката на слънчева енергия е Китай. Делът му е 60% от общата електроенергия, получена от световната общност по този начин. Съединените щати са на второ място. Те генерират 10,4%. Индия заема почетно трето място. Делът му е 7,8%. Япония, Германия и Бразилия следват в низходящ ред. Развитието на слънчевата енергия в Русия все още не й позволява да се превърне в един от лидерите. Но означава ли това, че умереният климат не позволява правилното използване на ресурса на най-мощния източник?

Има ли достатъчно слънце в Русия

Русия има огромен потенциал, според Института по енергийна стратегияслънчева енергия, която се изразява в еквивалента на 2300 милиарда тона конвенционално гориво. Икономическият ресурс е много по-малък - 12,5 милиона тона еталонно гориво. Но това е повече от достатъчно, като се има предвид, че количеството енергия, получено от Слънцето за 3 дни, ще бъде повече от цялата електроенергия, генерирана за една година по традиционни методи.

Количеството на слънчевата радиация варира значително поради географското местоположение на Русия. В горещите региони е 1400 kWh/m2, а в студените райони е 810 kWh/m2. Зависи и от времето на годината. По-висока е през летните месеци и обратно през зимата.

Перспективите за слънчева енергия са много големи за някои региони.

Те включват:

• Далекоизточен окръг;
• западен и южен Сибир;
• зони около Черно и Каспийско море.

Според оператора на Единната енергийна система делът на електроенергията, произведена от слънчева енергия в Русия, е 0,03% от общия брой.

Днес в Русия работят над 10 слънчеви електроцентрали, които произвеждат общ капацитет от 72,5 MW.

Развитие на слънчевата енергия в Русия

Сега активно се разглеждат проекти за изграждане на електроцентрали на територията на Кримския полуостров. За да бъде енергийно независим, е необходимо да се генерират допълнителни 2,5 милиарда kW. Предвижда се частично тази нужда да се покрие с помощта на слънчева и вятърна енергия, което допълнителнодават 196 милиона kW. към обществената мрежа.

В други части на Русия, по-специално в град Нариманов, се планира изграждането на слънчева електроцентрала с мощност 25 милиона kWh/година. Далечният изток не изостава. За задоволяване на енергийните нужди се планира изграждането на слънчева електроцентрала с мощност 40 MW в Република Саха.

Още 5 проекта ще бъдат реализирани след 2018 г. По този начин изграждането на големи слънчеви електроцентрали в Русия не е далеч.

Автономно захранване за частна къща

Западните страни, като Германия, насърчават преобразуването на частна къща за доставка на електроенергия от слънчеви панели. Освен това, ако се образува излишък от ресурс, тогава те се купуват от населението. Така през деня те се продават на електрическата компания, а през нощта, когато няма слънце, токът се изкупува обратно. В Русия такава система не работи. Въпреки това, ако слънчевите панели произвеждат повече енергия, отколкото е необходимо, тя може да се съхранява в батерии.

Как се изчислява броят на слънчевите панели

За да изчислите броя на слънчевите панели за захранване на къщата, трябва да разберете колко kW са изразходвани през месеца. След това разделете полученото число на 30. Това ще бъде средната стойност на необходимото количество електроенергия на ден. За да имате резерв на мощност за зареждане на батерии, трябва да вземете допълнителен фактор 1, 6. След това можете да започнете да избирате слънчеви панели.

За работата на автономна система за захранване, освен слънчеви панели, трябва да имате поне инвертор, без който напрежението в домашната мрежа ще бъде само 12 или 24 волта.

Слънчеви панели

Феноменът на преобразуване на енергията на слънчевата светлина е открит още през 19-ти век. Селенът е бил използван като полупроводник, който генерира електричество. Имаше ефективност от около 1%. През това време технологиите стъпват напред и съвременните слънчеви панели за частни домове имат ефективност до 35%. Според дизайна си те са разделени на 3 разновидности:

1. Монокристална. Фотоклетките на тези панели са изработени от един кристал. Те имат най-високи цени и ефективност. Тези устройства могат да бъдат разпознати по техния наситен син цвят.



2. Поликристална. Тези батерии са направени от няколко силициеви пластини, което има по-лош ефект върху превръщането на светлината в електричество. По-ниската цена обаче се отрази на широкото им разпространение. Най-често от този тип се монтират слънчеви панели за частни къщи.
3. Тънкослой. Тези батерии са полупроводников прах, отложен върху гъвкав субстрат. Следователно те могат да бъдат монтирани на всяка повърхност. Недостатъкът е ниската ефективност.

Цената на слънчева батерия ще зависи от това какъв принцип е приложен при производството.

Инвертор

Слънчевата клетка се състои от много фотоволтаични модули, които произвеждат напрежение от 0,6 волта. Минималният индикатор, който батерията трябва да издаде е 14волта, така че елементите за преобразуване на енергия са свързани последователно един с друг. Това напрежение трябва да е достатъчно за зареждане на батериите, в които се отклонява излишната електроенергия. Но как да направите възможно използването на домакински уреди, тъй като напрежението в домашната мрежа е 220 волта?

За тези цели се използва инвертор. Неговата задача е да преобразува 12 волта в 220. Освен това мрежата използва променлив ток, докато слънчевите панели генерират постоянен ток. Това е инверторът, който преобразува електрическата енергия по такъв начин, че да даде характеристиките, съответстващи на домашната мрежа.

Контролер

Контролерът е основното разпределително устройство в автономна система за захранване. Към него са свързани инвертор, батерии, електрически кабел от градската мрежа. Защо се прави това?

През деня, когато слънчевите панели произвеждат електричество в излишък, контролерът насочва излишъка за зареждане на батериите. След това, вечер и през нощта, когато няма слънчева енергия, това устройство изпраща електричество от батериите към инвертор, свързан към мрежата на къщата. Но има моменти, когато течението в така наречените "резервоари" става недостатъчно за изпълнение на каквито и да било задачи. Тогава контролерът решава да вземе необходимото електричество от градската мрежа. По този начин той упражнява ефективно управление.

батерии

Основният проблем на слънчевата енергия е нуждатаизползване на батерията. Тези елементи на електроцентралата значително увеличават цената на системата. Евтините опции за автомобили не са подходящи тук поради бързия им отказ. Дори в нежен режим те не работят повече от три години. Интензивната работа скъсява експлоатационния им живот до една година. Ако има нужда от съхранение на енергия, тогава трябва да се обмислят други опции:

1. Литиево-желязо-фосфатни батерии (lifepo 4). Това е най-добрият вариант, защото има ефективност до 98%. Това означава, че той издава почти толкова енергия, колкото получава. Производителите обещават експлоатационен живот от около 15 години, 3000 цикъла на зареждане при 80% разреждане и 5000 цикъла при 50% разреждане. Цената на такава батерия с капацитет 240 A/h е над 50 хиляди рубли.
2. Тракционни оловно-киселинни батерии. Такива батерии са инсталирани на електрически автомобили, електрически мотокари. Те са в състояние да издържат на дълбоко разреждане. Срокът на експлоатация е 10-12 години. Цените за такива батерии започват от 30 хиляди рубли.
3. Никел-кадмиеви батерии. Това е един от най-скъпите сортове. Цената на батерия с капацитет 250 A / h започва от 70 хиляди рубли. Тези батерии са добри, защото, ако се спазват препоръките на производителя, издържат дълго време. Освен това, когато капацитетът намалява с течение на времето, той може да бъде възстановен с тренировъчни цикли разреждане-зареждане.

Батериите са консумативи за слънчева енергия. В Русия цените на подходящите батерии все още са неоправдано високи и значително намаляват рентабилността от използването на природен ресурс. Трябва да закупите такова устройство само от доверени производители.

Опит в частни домове

Колко струва слънчев панел, има ли икономическа полза от използването им?

Според различни източници цената на оборудването, предлагано от производителите за генериране на електроенергия от слънцето, е в диапазона от 40-300 хиляди рубли. за средно голям дом. В този диапазон е цената както на готови комплекти, така и на отделни артикули.

Оборудването е проектирано за експлоатационен живот от 20 години или повече. Батериите са изключение.

Ако вземем разходите за плащания за електроенергия, добавим към нея цената на отоплението, тогава сумата ще бъде най-малко 50 хиляди рубли годишно. Това е за централна Русия. По този начин комплект на стойност 300 хиляди рубли, който е в състояние да достави от 3 до 5 kW при пиковата си стойност, се изплаща за няколко години.

Ако анализираме скоростта на намаляване на цените за такива продукти, тогава използването на слънчеви панели става оправдано.