Saules enerģija Krievijā: tehnoloģijas un perspektīvas. Lielas saules elektrostacijas Krievijā

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Daudzus gadus cilvēce ir norūpējusies par lētas enerģijas iegūšanu no alternatīviem atjaunojamiem resursiem. Gaisa masu transformācija, okeāna viļņu plūdmaiņas, ģeotermālie ūdeņi - tas viss tiek uzskatīts par neizsmeļamu papildu potenciālu pretstatā fosilajam kurināmajam.

Daudzsološākais atjaunojamais avots ir saules enerģija. Galu galā tam ir milzīgs resurss, tas nes gaismu un siltumu, iedarbinot visas dzīvībai svarīgās sistēmas uz mūsu planētas. Tāpēc cilvēks šajā ziņā ir paredzējis sev milzīgas perspektīvas. Neskatoties uz vairākiem trūkumiem šajā virzienā, saules enerģija Krievijā uzņem apgriezienus.

Kā no gaismas rodas elektrība

Saules gaismas pārvēršanu elektroenerģijā sauc par fotoelektrisko efektu. Tas notiek, kad spēcīga gaisma nokrīt uz pusvadītāja virsmas, un šajā gadījumā uz silīcija.plūsma. Tās darbības rezultātā tiek atdalīti elektroni, kas ir lādētu daļiņu plūsma, ko sauc par elektrību.

Saule pastāvīgi rada milzīgu starojuma enerģijas daudzumu. Katrs tās virsmas kvadrātmetrs kosmosā izdala 63 MW. Protams, ne visai šai enerģijai ir redzamais spektrs, kas nepieciešams elektroenerģijas ražošanai.

Pēc attāluma starp Sauli un Zemi gaismas plūsma zaudē savu intensitāti, un mūsu planētas virsmas kvadrātmetrs aizņem tikai 0,9 kW. Bet tie nav visi zaudējumi. Labākās fotoelektriskās šūnas spēj pārveidot 18% no gaismas jaudas.

Tāpēc vislabākajos apstākļos PV elementi ražos 160 vatus uz kvadrātmetru.

Kas vada saules enerģijas tirgu

Šodien neapstrīdams līderis saules enerģijas pārstrādē ir Ķīna. Tās daļa ir 60% no kopējās elektroenerģijas, ko pasaules sabiedrība saņem šādā veidā. Otrajā vietā ir ASV. Tie rada 10,4%. Indija ieņem godpilno trešo vietu. Tās daļa ir 7,8%. Dilstošā secībā seko Japāna, Vācija un Brazīlija. Saules enerģijas attīstība Krievijā vēl neļauj tai kļūt par vienu no līderiem. Bet vai tas nozīmē, ka mērenais klimats neļauj pareizi izmantot visspēcīgākā avota resursu?

Vai Krievijā pietiek saules

Krievijai ir milzīgs potenciāls, saskaņā ar Enerģētikas stratēģijas institūta datiemsaules enerģiju, kas izteikta 2300 miljardu tonnu parastās degvielas ekvivalentā. Ekonomiskais resurss ir krietni mazāks – 12,5 miljoni tonnu etalondegvielas. Bet tas ir vairāk nekā pietiekami, ņemot vērā, ka enerģijas daudzums, kas tiek saņemts no Saules 3 dienās, būs vairāk nekā visa elektrība, kas gadā saražota ar tradicionālajām metodēm.

Saules radiācijas apjoms ļoti svārstās Krievijas ģeogrāfiskā novietojuma dēļ. Karstos reģionos tas ir 1400 kWh/m2, bet aukstajos – 810 kWh/m2. Tas ir atkarīgs arī no gada laika. Tas ir augstāks vasaras mēnešos un otrādi ziemā.

Saules enerģijas izredzes dažos reģionos ir ļoti augstas.

Tie ietver:

• Tālo Austrumu rajons;
• rietumu un dienvidu Sibīrija;
• apgabali, kas ieskauj Melno un Kaspijas jūru.

Saskaņā ar Vienotās energosistēmas operatora datiem, Krievijā saules enerģijas saražotās elektroenerģijas īpatsvars ir 0,03% no kopējās.

Šodien Krievijā darbojas vairāk nekā 10 saules elektrostacijas, kuru kopējā jauda ir 72,5 MW.

Saules enerģijas attīstība Krievijā

Tagad notiek aktīva elektrostaciju būvniecības projektu izskatīšana Krimas pussalas teritorijā. Lai padarītu to neatkarīgu no enerģijas, ir nepieciešams saražot papildu 2,5 miljardus kW. Šo vajadzību daļēji plānots segt ar saules un vēja enerģijas palīdzību, kas tiks papildusdod 196 miljonus kW. uz publisko tīklu.

Citās Krievijas daļās, jo īpaši Narimanovas pilsētā, plānots būvēt saules elektrostaciju ar jaudu 25 miljoni kWh/gadā. Tālie Austrumi neatpaliek. Enerģijas pieprasījuma nodrošināšanai Sahas Republikā plānots uzbūvēt saules elektrostaciju ar jaudu 40 MW.

Vēl 5 projekti tiks īstenoti pēc 2018. gada. Līdz ar to lielo saules elektrostaciju celtniecība Krievijā nav tālu.

Autonomā barošana privātmājai

Rietumu valstis, piemēram, Vācija, mudina pārbūvēt privātmāju, lai tā piegādātu elektroenerģiju no saules paneļiem. Turklāt, ja veidojas resursa pārpalikums, tad tos pērk no iedzīvotājiem. Tādējādi pa dienu tās tiek pārdotas elektrības uzņēmumam, bet naktī, kad nav saules, elektrība tiek atpirkta. Krievijā šāda sistēma nedarbojas. Tomēr, ja saules paneļi ražo vairāk enerģijas, nekā nepieciešams, to var uzglabāt akumulatoros.

Kā tiek aprēķināts saules paneļu skaits

Lai aprēķinātu saules paneļu skaitu mājas apgādē, jānoskaidro, cik kW iztērēti mēneša laikā. Pēc tam iegūto skaitli sadaliet ar 30. Tā būs vidējā vajadzīgā elektroenerģijas daudzuma vērtība dienā. Lai būtu jaudas rezerve akumulatoru uzlādei, jāņem papildus koeficients 1, 6. Pēc tam var sākt izvēlēties saules paneļus.

Autonomas barošanas sistēmas darbībai papildus saules paneļiem jābūt vismaz invertoram, bez kura mājas tīklā spriegums būs tikai 12 vai 24 volti.

Saules paneļi

Saules gaismas enerģijas pārveidošanas fenomens tika atklāts jau 19. gadsimtā. Selēns tika izmantots kā pusvadītājs, kas ražo elektrību. Tā efektivitāte bija aptuveni 1%. Šajā laikā tehnoloģijas ir pavirzījušās uz priekšu un moderno saules paneļu privātmājām efektivitāte ir līdz 35%. Pēc dizaina tie ir sadalīti 3 šķirnēs:

1. Monokristālisks. Šo paneļu fotoelementi ir izgatavoti no viena kristāla. Viņiem ir visaugstākās cenas un efektivitāte. Šīs ierīces var atpazīt pēc to dziļi zilās krāsas.



2. Polikristālisks. Šīs baterijas ir izgatavotas no vairākām silīcija plāksnēm, kas sliktāk ietekmē gaismas pārvēršanu elektrībā. Tomēr zemākās izmaksas ietekmēja to plašo izplatību. Visbiežāk šāda veida tiek uzstādīti saules paneļi privātmājām.
3. Plānā plēve. Šīs baterijas ir pusvadītāju pulveris, kas uzklāts uz elastīga pamatnes. Tāpēc tos var uzstādīt uz jebkuras virsmas. Trūkums ir zemā efektivitāte.

Saules baterijas izmaksas būs atkarīgas no tā, kāds princips tika izmantots ražošanā.

Invertors

Saules baterija sastāv no daudziem fotoelementu moduļiem, kas rada 0,6 voltu spriegumu. Minimālais indikators, kam vajadzētu izdalīties akumulatoram, ir 14voltu, tāpēc elementi enerģijas pārveidošanai ir savienoti virknē viens ar otru. Šim spriegumam vajadzētu būt pietiekamam, lai uzlādētu akumulatorus, kuros tiek novirzīta liekā elektrība. Bet kā nodrošināt iespēju lietot sadzīves tehniku, jo spriegums mājas tīklā ir 220 volti?

Šiem nolūkiem tiek izmantots invertors. Tās uzdevums ir pārveidot 12 voltus uz 220. Turklāt tīklā tiek izmantota maiņstrāva, savukārt saules paneļi rada līdzstrāvu. Tas ir invertors, kas pārveido elektroenerģiju tā, lai nodrošinātu mājas tīklam atbilstošus raksturlielumus.

Controller

Kontrolieris ir galvenā sadales ierīce autonomā barošanas sistēmā. Tam pievienots invertors, akumulatori, pilsētas tīkla elektrības kabelis. Kāpēc tas tiek darīts?

Dienas laikā, kad saules paneļi ražo elektroenerģiju pārmērīgi, kontrolieris novirza pārpalikumu, lai uzlādētu akumulatorus. Pēc tam vakarā un naktī, kad nav saules enerģijas, šī ierīce sūta elektrību no akumulatoriem uz invertoru, kas pieslēgts mājas tīklam. Bet ir reizes, kad strāva tā sauktajos "rezervuāros" kļūst nepietiekama, lai veiktu kādus uzdevumus. Tad kontrolieris nolemj paņemt nepieciešamo elektroenerģiju no pilsētas tīkla. Tādējādi viņš īsteno efektīvu pārvaldību.

Baterijas

Galvenā saules enerģijas problēma ir nepieciešamībaakumulatora lietojums. Šie spēkstacijas elementi ievērojami palielina sistēmas izmaksas. Lētas automašīnas šeit nav piemērotas to ātrās atteices dēļ. Pat maigā režīmā tie nedarbojas ilgāk par trim gadiem. Intensīvs darbs saīsina to kalpošanas laiku līdz gadam. Ja ir nepieciešama enerģijas uzkrāšana, tad jāapsver citas iespējas:

1. Litija dzelzs fosfāta akumulatori (lifepo 4). Šis ir labākais risinājums, jo tā efektivitāte ir līdz 98%. Tas nozīmē, ka viņš izdala gandrīz tikpat daudz enerģijas, cik saņem. Ražotāji sola aptuveni 15 gadu kalpošanas laiku, 3000 uzlādes ciklu pie 80% izlādes un 5000 ciklus pie 50% izlādes. Šāda akumulatora ar jaudu 240 A/h izmaksas ir virs 50 tūkstošiem rubļu.
2. Vilces svina-skābes akumulatori. Šādas baterijas tiek uzstādītas uz elektromobiļiem, elektriskajiem iekrāvējiem. Viņi spēj izturēt dziļu izlādi. Kalpošanas laiks ir 10-12 gadi. Šādu akumulatoru cenas sākas no 30 tūkstošiem rubļu.
3. Niķeļa-kadmija akumulatori. Šī ir viena no visdārgākajām šķirnēm. Akumulatora ar jaudu 250 A / h izmaksas sākas no 70 tūkstošiem rubļu. Šīs baterijas ir labas, jo, ievērojot ražotāja ieteikumus, tās kalpo ilgu laiku. Turklāt, ja jauda laika gaitā samazinās, to var atjaunot ar treniņu izlādes un uzlādes cikliem.

Baterijas ir saules enerģijas izejmateriāli. Krievijā piemērotu akumulatoru cenas joprojām ir nepamatoti augstas, un tas ievērojami samazina dabas resursa izmantošanas rentabilitāti. Šāda ierīce ir jāiegādājas tikai no uzticamiem ražotājiem.

Pieredze privātmājās

Cik maksā saules panelis, vai no to izmantošanas ir ekonomisks ieguvums?

Saskaņā ar dažādiem avotiem ražotāju piedāvāto iekārtu izmaksas elektroenerģijas ražošanai no saules ir 40-300 tūkstošu rubļu robežās. vidēja izmēra mājai. Šajā diapazonā ir gan gatavu komplektu, gan atsevišķu priekšmetu cena.

Iekārtas ir paredzētas 20 gadu vai vairāk kalpošanas laikam. Baterijas ir izņēmums.

Ja ņemam elektrības maksājumu izmaksas, pieskaitām apkures cenu, tad summa būs vismaz 50 tūkstoši rubļu gadā. Tas attiecas uz Krievijas vidieni. Tādējādi komplekts, kas maksā 300 tūkstošus rubļu un spēj nodrošināt no 3 līdz 5 kW pie maksimālās vērtības, atmaksājas dažu gadu laikā.

Ja analizējam cenu samazinājuma tempu šādiem produktiem, tad saules paneļu izmantošana kļūst attaisnojama.