Saulės energija Rusijoje: technologijos ir perspektyvos. Didelės saulės elektrinės Rusijoje

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Daugelį metų žmonija rūpinosi pigios energijos gavimu iš alternatyvių atsinaujinančių išteklių. Oro masių transformacija, vandenyno bangų potvyniai, geoterminiai vandenys – visa tai vertinama kaip papildomas neišsemiamas potencialas, priešingai nei iškastinis kuras.

Perspektyviausias atsinaujinantis š altinis yra saulės energija. Galų gale, jis turi milžinišką išteklių, neša šviesą ir šilumą, sukeldamas visas gyvybiškai svarbias sistemas mūsų planetoje. Štai kodėl žmogus šioje srityje sau numatė didžiules perspektyvas. Nepaisant daugybės šios krypties trūkumų, saulės energija Rusijoje įgauna pagreitį.

Kaip iš šviesos gaminama elektra

Saulės šviesos pavertimas elektros energija vadinamas fotoelektriniu efektu. Jis atsiranda, kai ant puslaidininkio, o šiuo atveju silicio, paviršiaus krenta galinga šviesa.srautas. Jai veikiant, atsiskiria elektronai, kurie yra įkrautų dalelių srautas, vadinamas elektra.

Saulė nuolat generuoja didžiulį spinduliuotės energijos kiekį. Kiekvienas jo paviršiaus kvadratinis metras į kosmosą išskiria 63 MW. Žinoma, ne visa ši energija turi matomą spektrą, reikalingą elektros energijai gaminti.

Praėjus atstumą tarp Saulės ir Žemės, šviesos srautas praranda intensyvumą, o kvadratiniam metrui mūsų planetos paviršiaus reikia tik 0,9 kW. Tačiau tai dar ne visi nuostoliai. Geriausi fotovoltiniai elementai gali konvertuoti 18 % šviesos srauto.

Todėl geriausiomis aplinkybėmis PV elementai pagamins 160 vatų vienam kvadratiniam metrui.

Kas pirmauja saulės energijos rinkoje

Šiandien neginčijama saulės energijos perdirbimo lyderė yra Kinija. Jos dalis sudaro 60% visos pasaulio bendruomenės tokiu būdu gaunamos elektros energijos. Antroje vietoje yra JAV. Jie sukuria 10,4 proc. Indija užima garbingą trečią vietą. Jo dalis – 7,8 proc. Japonija, Vokietija ir Brazilija seka mažėjančia tvarka. Saulės energetikos plėtra Rusijoje dar neleidžia jai tapti viena iš lyderių. Bet ar tai reiškia, kad vidutinio klimato klimatas neleidžia tinkamai naudoti galingiausio š altinio išteklių?

Ar pakanka saulės Rusijoje

Anot Energetikos strategijos instituto, Rusija turi didžiulį potencialąsaulės energijos, kuri išreiškiama 2300 milijardų tonų įprastinio kuro ekvivalentu. Ekonominiai ištekliai gerokai mažesni – 12,5 mln. tonų etaloninio kuro. Tačiau to yra daugiau nei pakankamai, atsižvelgiant į tai, kad energijos kiekis, gaunamas iš Saulės per 3 dienas, bus didesnis nei visa elektros energija, pagaminta per metus tradiciniais metodais.

Saulės spinduliuotės kiekis labai svyruoja dėl Rusijos geografinės padėties. Karštuose regionuose – 1400 kWh/m2, o š altuose – 810 kWh/m2. Tai taip pat priklauso nuo metų laiko. Vasaros mėnesiais jis didesnis, o žiemą atvirkščiai.

Kai kuriuose regionuose saulės energijos perspektyvos yra labai didelės.

Tai apima:

• Tolimųjų Rytų rajonas;
• vakarų ir pietų Sibiras;
• sritys, supančios Juodąją ir Kaspijos jūras.

Vieningos energetikos sistemos operatoriaus teigimu, Rusijoje saulės energija pagaminamos elektros energijos dalis sudaro 0,03 % visos.

Šiandien Rusijoje veikia daugiau nei 10 saulės elektrinių, kurių bendra galia siekia 72,5 MW.

Saulės energijos plėtra Rusijoje

Dabar aktyviai svarstomi elektrinių statybos projektai Krymo pusiasalio teritorijoje. Kad jis būtų nepriklausomas nuo energijos, būtina papildomai pagaminti 2,5 mlrd. kW. Šį poreikį iš dalies planuojama padengti pasitelkus saulės ir vėjo energiją, kuri bus papildomaiduoti 196 mln kW. į viešąjį tinklą.

Kitose Rusijos vietose, ypač Narimanovo mieste, planuojama statyti saulės elektrinę, kurios galia sieks 25 mln. kWh per metus. Neatsilieka ir Tolimieji Rytai. Energijos poreikiui patenkinti Sachos Respublikoje planuojama pastatyti 40 MW saulės elektrinę.

Dar 5 projektai bus įgyvendinti po 2018 m. Taigi didelių saulės elektrinių statyba Rusijoje nėra toli.

Autonominis maitinimas privačiam namui

Vakarų šalys, pavyzdžiui, Vokietija, skatina privačių namų pertvarką, kad elektros energija būtų tiekiama iš saulės baterijų. Be to, jei susidaro išteklių perteklius, jie perkami iš gyventojų. Taigi dienos metu jie parduodami elektros įmonei, o naktį, kai nėra saulės, elektra atperkama. Rusijoje tokia sistema neveikia. Tačiau jei saulės baterijos gamina daugiau energijos nei reikia, ją galima laikyti baterijose.

Kaip apskaičiuojamas saulės kolektorių skaičius

Norint apskaičiuoti saulės baterijų skaičių namui aprūpinti, reikia išsiaiškinti, kiek kW buvo sunaudota per mėnesį. Tada gautą skaičių padalinkite iš 30. Tai bus vidutinė reikiamo elektros kiekio per dieną vertė. Norint turėti galios rezervą akumuliatorių įkrovimui, reikia paimti papildomą koeficientą 1, 6. Po to galite pradėti rinktis saulės baterijas.

Autonominės elektros energijos tiekimo sistemos veikimui, be saulės baterijų, turite turėti bent keitiklį, be kurio įtampa namų tinkle bus tik 12 arba 24 voltai.

Saulės baterijos

Saulės šviesos energijos konvertavimo reiškinys buvo atrastas dar XIX amžiuje. Selenas buvo naudojamas kaip puslaidininkis, gaminantis elektros energiją. Jo efektyvumas buvo apie 1%. Per šį laiką technologijos pažengė į priekį ir modernių saulės baterijų, skirtų privatiems namams, efektyvumas siekia iki 35%. Pagal dizainą jie skirstomi į 3 rūšis:

1. Monokristalinis. Šių plokščių fotoelementai pagaminti iš vieno kristalo. Jie turi aukščiausią kainą ir efektyvumą. Šiuos įrenginius galima atpažinti iš sodrios mėlynos spalvos.



2. Polikristalinis. Šios baterijos yra pagamintos iš kelių silicio plokštelių, kurios blogiau veikia šviesą paverčiant elektra. Tačiau mažesnė kaina paveikė platų jų platinimą. Dažniausiai tokio tipo saulės kolektoriai montuojami privatiems namams.
3. Plona plėvelė. Šios baterijos yra puslaidininkiniai milteliai, nusodinti ant lankstaus pagrindo. Todėl juos galima montuoti ant bet kokio paviršiaus. Trūkumas yra mažas efektyvumas.

Saulės baterijos kaina priklausys nuo to, koks principas buvo taikomas gaminant.

Inverteris

Saulės elementą sudaro daugybė fotovoltinių modulių, kurie sukuria 0,6 volto įtampą. Minimalus indikatorius, kurį turi išsikrauti baterija, yra 14voltų, todėl elementai energijai konvertuoti nuosekliai sujungti vienas su kitu. Šios įtampos turėtų pakakti įkrauti baterijas, į kurias nukreipiamas elektros perteklius. Bet kaip padaryti, kad būtų galima naudotis buitine technika, nes įtampa namų tinkle yra 220 voltų?

Šiems tikslams naudojamas keitiklis. Jo užduotis – konvertuoti 12 voltų į 220. Be to, tinkle naudojama kintamoji srovė, o saulės baterijos generuoja nuolatinę srovę. Būtent keitiklis paverčia elektros energiją taip, kad suteiktų namų tinklą atitinkančias charakteristikas.

Valdiklis

Valdiklis yra pagrindinis paskirstymo įrenginys autonominėje maitinimo sistemoje. Prie jo prijungtas inverteris, akumuliatoriai, miesto tinklo elektros laidas. Kodėl tai daroma?

Dienos metu, kai saulės baterijos gamina per daug elektros energijos, valdiklis nukreipia perteklių į akumuliatorių įkrovimą. Tada vakare ir naktį, kai nėra saulės energijos, šis prietaisas siunčia elektrą iš baterijų į keitiklį, prijungtą prie namo tinklo. Tačiau būna atvejų, kai srovės vadinamuosiuose „rezervuaruose“tampa nepakankamos bet kokioms užduotims atlikti. Tada kontrolierius nusprendžia paimti reikiamą elektros energiją iš miesto tinklo. Taigi jis efektyviai valdo.

Baterijos

Pagrindinė saulės energijos problema yra poreikisbaterijos naudojimas. Šie jėgainės elementai gerokai padidina sistemos savikainą. Pigūs automobilių variantai čia netinka dėl greito jų gedimo. Net ir švelniu režimu jie neveikia ilgiau nei trejus metus. Intensyvus darbas sutrumpina jų tarnavimo laiką iki metų. Jei reikia kaupti energiją, reikėtų apsvarstyti kitas galimybes:

1. Ličio geležies fosfato baterijos (lifepo 4). Tai geriausias pasirinkimas, nes jo efektyvumas siekia iki 98%. Tai reiškia, kad jis išduoda beveik tiek pat energijos, kiek gauna. Gamintojai žada apie 15 metų tarnavimo laiką, 3000 įkrovimo ciklų esant 80% iškrovai ir 5000 ciklų esant 50% iškrovai. Tokios 240 A/h talpos baterijos kaina viršija 50 tūkstančių rublių.
2. Traukos švino rūgšties akumuliatoriai. Tokie akumuliatoriai montuojami ant elektromobilių, elektrinių krautuvų. Jie gali atlaikyti gilų iškrovimą. Tarnavimo laikas yra 10-12 metų. Tokių baterijų kainos prasideda nuo 30 tūkstančių rublių.
3. Nikelio-kadmio baterijos. Tai viena brangiausių veislių. Akumuliatoriaus, kurio talpa 250 A / h, kaina prasideda nuo 70 tūkstančių rublių. Šie akumuliatoriai yra geri, nes, laikantis gamintojo rekomendacijų, jie tarnauja ilgai. Be to, laikui bėgant pajėgumui mažėjant, jį galima atkurti atliekant treniruočių iškrovimo ir įkrovimo ciklus.

Baterijos yra saulės energijos vartojimo reikmenys. Rusijoje tinkamų baterijų kainos vis dar yra nepagrįstai didelės ir labai sumažina gamtos išteklių naudojimo pelningumą. Tokį įrenginį turite įsigyti tik iš patikimų gamintojų.

Patirtis privačiuose namuose

Kiek kainuoja saulės baterijos, ar jų naudojimas turi ekonominės naudos?

Įvairių š altinių duomenimis, gamintojų siūlomos įrangos, gaminančios elektrą iš saulės, kaina svyruoja nuo 40 iki 300 tūkstančių rublių. vidutinio dydžio namams. Šiame diapazone yra ir paruoštų rinkinių, ir atskirų prekių kaina.

Įranga skirta 20 ar daugiau metų tarnavimo laikui. Baterijos yra išimtis.

Jei paimsime mokėjimų už elektrą kainą, pridėsime prie jos šildymo kainą, tada suma bus mažiausiai 50 tūkstančių rublių per metus. Tai skirta centrinei Rusijai. Taigi 300 tūkstančių rublių kainuojantis rinkinys, galintis tiekti nuo 3 iki 5 kW maksimalia verte, atsiperka per kelerius metus.

Jei išanalizuotume tokių gaminių kainų mažinimo tempą, saulės baterijų naudojimas tampa pateisinamas.