Slnečná energia v Rusku: technológie a perspektívy. Veľké solárne elektrárne v Rusku

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Po mnoho rokov sa ľudstvo zaujímalo o získavanie lacnej energie z alternatívnych obnoviteľných zdrojov. Transformácia vzdušných hmôt, príliv a odliv oceánskych vĺn, geotermálne vody – to všetko sa považuje za dodatočný nevyčerpateľný potenciál v porovnaní s fosílnymi palivami.

Najsľubnejším obnoviteľným zdrojom je solárna energia. Koniec koncov, má obrovský zdroj, prenáša svetlo a teplo, čím uvádza do pohybu všetky životne dôležité systémy na našej planéte. Preto v tom človek predvídal obrovské vyhliadky. Napriek množstvu nedostatkov v tomto smere slnečná energia v Rusku naberá na obrátkach.

Ako sa vyrába elektrina zo svetla

Premena slnečného svetla na elektrickú energiu sa nazýva fotoelektrický efekt. Vyskytuje sa, keď na povrch polovodiča a v tomto prípade kremíka dopadá silné svetlo.prúdiť. Pri jeho pôsobení sa oddeľujú elektróny, ktoré sú prúdom nabitých častíc nazývaných elektrina.

Slnko neustále generuje obrovské množstvo žiarivej energie. Každý štvorcový meter jej povrchu uvoľňuje do vesmíru 63 MW. Samozrejme, nie všetka táto energia má viditeľné spektrum potrebné na výrobu elektriny.

Po prejdení vzdialenosti medzi Slnkom a Zemou stráca svetelný tok na intenzite a meter štvorcový povrchu našej planéty zaberie len 0,9 kW. Ale to nie sú všetky straty. Najlepšie fotovoltaické články dokážu premeniť 18 % svetelného výkonu.

Preto za najlepších okolností budú FV články produkovať 160 wattov na meter štvorcový.

Kto vedie trh so solárnou energiou

Dnes je nesporným lídrom v spracovaní solárnej energie Čína. Jeho podiel je 60 % z celkovej elektriny prijatej svetovým spoločenstvom týmto spôsobom. Na druhom mieste sú Spojené štáty americké. Vyrábajú 10,4 %. India je na čestnom treťom mieste. Jej podiel je 7,8 %. Nasledujú Japonsko, Nemecko a Brazília v zostupnom poradí. Rozvoj slnečnej energie v Rusku zatiaľ neumožňuje stať sa jedným z lídrov. Znamená to však, že mierna klíma neumožňuje správne využitie zdroja najvýkonnejšieho zdroja?

Je v Rusku dosť slnka

Podľa Energy Strategy Institute má Rusko obrovský potenciálslnečná energia, ktorá je vyjadrená v ekvivalente 2 300 miliárd ton konvenčného paliva. Ekonomický zdroj je oveľa menší - 12,5 milióna ton referenčného paliva. Ale to je viac než dosť, ak vezmeme do úvahy, že množstvo energie prijatej zo Slnka za 3 dni bude väčšie ako všetka elektrina vyrobená za rok tradičnými metódami.

Množstvo slnečného žiarenia značne kolíše v dôsledku geografickej polohy Ruska. V horúcich oblastiach je to 1400 kWh/m2 a v studených 810 kWh/m2. Závisí to aj od ročného obdobia. V letných mesiacoch je vyššia a v zime naopak.

Vyhliadky na solárnu energiu sú v niektorých regiónoch veľmi vysoké.

Sem patria:

• Okres Ďalekého východu;
• západná a južná Sibír;
• oblasti obklopujúce Čierne a Kaspické more.

Podľa prevádzkovateľa Jednotného energetického systému je podiel elektriny vyrobenej solárnou energiou v Rusku 0,03 % z celkového počtu.

V Rusku dnes funguje viac ako 10 solárnych elektrární, ktoré produkujú celkový výkon 72,5 MW.

Rozvoj solárnej energie v Rusku

Teraz sa aktívne zvažujú projekty na výstavbu elektrární na území Krymského polostrova. Aby bol energeticky nezávislý, je potrebné vyrobiť ďalších 2,5 miliardy kW. Plánuje sa čiastočné pokrytie tejto potreby pomocou solárnej a veternej energie, ktorá bude dodatočnedať 196 miliónov kW. do verejnej siete.

V iných častiach Ruska, najmä v meste Narimanov, sa plánuje výstavba solárnej elektrárne s kapacitou 25 miliónov kWh/rok. Ďaleký východ nezaostáva. Na uspokojenie dopytu po energii sa v Republike Sakha plánuje výstavba solárnej elektrárne s kapacitou 40 MW.

Po roku 2018 bude realizovaných ďalších 5 projektov. Výstavba veľkých solárnych elektrární v Rusku teda nie je ďaleko.

Autonómne napájanie pre súkromný dom

Západné krajiny, ako napríklad Nemecko, podporujú prestavbu súkromného domu na dodávku elektriny zo solárnych panelov. Navyše, ak sa vytvorí prebytok zdroja, potom sa kúpi od obyvateľstva. Cez deň sa teda predávajú elektrárenskej spoločnosti a v noci, keď nie je slnko, sa elektrina vykupuje späť. V Rusku takýto systém nefunguje. Ak však solárne panely vyrobia viac energie, ako je potrebné, možno ju uložiť do batérií.

Ako sa vypočítava počet solárnych panelov

Ak chcete vypočítať počet solárnych panelov na zásobovanie domu, musíte zistiť, koľko kW sa minulo za mesiac. Potom rozdeľte výsledné číslo o 30. Toto bude priemerná hodnota požadovaného množstva elektriny za deň. Aby ste mali výkonovú rezervu na nabíjanie batérií, musíte si vziať dodatočný faktor 1, 6. Potom môžete začať vyberať solárne panely.

Pre fungovanie systému autonómneho napájania musíte mať okrem solárnych panelov aspoň menič, bez ktorého bude napätie v domácej sieti len 12 alebo 24 voltov.

solárne panely

Fenomén premeny energie slnečného svetla bol objavený už v 19. storočí. Selén sa používal ako polovodič, ktorý vyrába elektrinu. Jeho účinnosť bola asi 1%. Za túto dobu technika pokročila vpred a moderné solárne panely pre súkromné domy majú účinnosť až 35 %. Podľa dizajnu sa delia na 3 odrody:

1. Monokryštalický. Fotobunky týchto panelov sú vyrobené z monokryštálu. Majú najvyššie ceny a účinnosť. Tieto zariadenia možno rozpoznať podľa ich tmavomodrej farby.



2. Polykryštalický. Tieto batérie sú vyrobené z niekoľkých kremíkových plátkov, čo má horší vplyv na premenu svetla na elektrinu. Nižšie náklady však ovplyvnili ich širokú distribúciu. Najčastejšie sú solárne panely pre súkromné domy inštalované tohto typu.
3. Tenký film. Tieto batérie sú polovodičový prášok nanesený na pružnom substráte. Preto je možné ich namontovať na akýkoľvek povrch. Nevýhodou je nízka účinnosť.

Náklady na solárnu batériu budú závisieť od toho, aký princíp bol použitý pri výrobe.

Invertor

Solárny článok sa skladá z mnohých fotovoltaických modulov, ktoré produkujú napätie 0,6 voltu. Minimálny indikátor, ktorý by mala batéria vydať, je 14volt, takže prvky na premenu energie sú navzájom zapojené do série. Toto napätie by malo stačiť na nabitie batérií, do ktorých sa odvádza prebytočná elektrina. Ako však umožniť používanie domácich spotrebičov, pretože napätie v domácej sieti je 220 voltov?

Na tieto účely sa používa invertor. Jeho úlohou je previesť 12 voltov na 220. Okrem toho sieť využíva striedavý prúd, zatiaľ čo solárne panely generujú jednosmerný prúd. Je to invertor, ktorý premieňa elektrickú energiu tak, aby mala vlastnosti zodpovedajúce domácej sieti.

Controller

Regulátor je hlavným distribučným zariadením v autonómnom systéme napájania. Je naň pripojený menič, batérie, elektrický kábel mestskej siete. Prečo sa to robí?

Počas dňa, keď solárne panely produkujú elektrickú energiu v prebytku, ovládač nasmeruje prebytok na nabíjanie batérií. Toto zariadenie potom večer a v noci, keď nie je slnečná energia, posiela elektrinu z batérií do meniča pripojeného do siete domu. Sú však chvíle, keď prúd v takzvaných "nádržiach" nestačí na vykonávanie akýchkoľvek úloh. Potom sa kontrolór rozhodne odobrať potrebnú elektrinu z mestskej siete. Takto vykonáva efektívne riadenie.

Baterie

Hlavným problémom solárnej energie je jej potrebavyužitie batérie. Tieto prvky elektrárne výrazne zvyšujú náklady na systém. Lacné možnosti áut tu nie sú vhodné z dôvodu ich rýchleho zlyhania. Ani v šetrnom režime nefungujú dlhšie ako tri roky. Intenzívna práca skracuje ich životnosť na rok. Ak existuje potreba skladovania energie, mali by sa zvážiť iné možnosti:

1. Lítium-železofosfátové batérie (lifepo 4). Toto je najlepšia možnosť, pretože má účinnosť až 98%. To znamená, že vydáva takmer toľko energie, koľko prijíma. Výrobcovia sľubujú životnosť cca 15 rokov, 3000 nabíjacích cyklov pri 80% vybití a 5000 cyklov pri 50% vybití. Cena takejto batérie s kapacitou 240 A/h je viac ako 50 tisíc rubľov.
2. Trakčné olovené batérie. Takéto batérie sa inštalujú na elektrické autá, elektrické vysokozdvižné vozíky. Sú schopní vydržať hlboké vybitie. Životnosť je 10-12 rokov. Ceny takýchto batérií začínajú na 30 000 rubľov.
3. Niklo-kadmiové batérie. Toto je jedna z najdrahších odrôd. Náklady na batériu s kapacitou 250 A / h začínajú od 70 000 rubľov. Tieto batérie sú dobré, pretože ak sa dodržiavajú odporúčania výrobcu, vydržia dlho. Navyše, keď sa kapacita časom zníži, možno ju obnoviť pomocou tréningových cyklov vybitia a nabitia.

Batérie sú spotrebný materiál pre solárnu energiu. V Rusku sú ceny za vhodné batérie stále neprimerane vysoké a výrazne znižujú ziskovosť využívania prírodného zdroja. Takéto zariadenie si musíte zakúpiť iba od dôveryhodných výrobcov.

Skúsenosti v súkromných domoch

Koľko stojí solárny panel, má ich používanie ekonomický prínos?

Podľa rôznych zdrojov sú náklady na zariadenia ponúkané výrobcami na výrobu elektriny zo slnka v rozmedzí 40-300 tisíc rubľov. pre stredne veľký dom. V tomto rozmedzí je cena hotových súprav aj jednotlivých položiek.

Zariadenie je navrhnuté na životnosť 20 rokov alebo viac. Výnimkou sú batérie.

Ak vezmeme náklady na platby za elektrinu, pripočítame k tomu cenu vykurovania, potom suma bude najmenej 50 tisíc rubľov ročne. Toto je pre stredné Rusko. Súprava v hodnote 300 000 rubľov, ktorá je schopná dodať výkon od 3 do 5 kW pri svojej špičkovej hodnote, sa teda vyplatí v priebehu niekoľkých rokov.

Ak analyzujeme mieru zníženia ceny takýchto produktov, potom je použitie solárnych panelov opodstatnené.