Solarna energija u Rusiji: tehnologije i perspektive. Velike solarne elektrane u Rusiji

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Dugi niz godina, čovječanstvo je zabrinuto za dobijanje jeftine energije iz alternativnih obnovljivih izvora. Transformacija vazdušnih masa, plime i oseke okeanskih talasa, geotermalne vode - sve se to vidi kao dodatni neiscrpni potencijal za razliku od fosilnih goriva.

Najperspektivniji obnovljivi izvor je solarna energija. Na kraju krajeva, ima kolosalan resurs, nosi svjetlost i toplinu, pokrećući sve vitalne sisteme na našoj planeti. Zato je čovjek u tome predvidio za sebe ogromne izglede. Uprkos brojnim nedostacima u ovom pravcu, solarna energija u Rusiji dobija na zamahu.

Kako se električna energija proizvodi od svjetlosti

Pretvaranje sunčeve svjetlosti u električnu energiju naziva se fotoelektrični efekat. Nastaje kada moćna svjetlost padne na površinu poluvodiča, a u ovom slučaju silicija.protok. Pod njegovim djelovanjem odvajaju se elektroni, koji su tok nabijenih čestica zvan elektricitet.

Sunce konstantno stvara ogromnu količinu energije zračenja. Svaki kvadratni metar njegove površine oslobađa 63 MW u svemir. Naravno, nema sva ova energija vidljivi spektar potreban za proizvodnju električne energije.

Nakon prelaska udaljenosti između Sunca i Zemlje, svjetlosni tok gubi svoj intenzitet, a kvadratni metar površine naše planete oduzima samo 0,9 kW. Ali to nisu svi gubici. Najbolje fotonaponske ćelije mogu pretvoriti 18% izlazne svjetlosti.

Stoga, pod najboljim okolnostima, PV ćelije će proizvoditi 160 vati po kvadratnom metru.

Ko vodi tržište solarne energije

Danas je neprikosnoveni lider u preradi solarne energije Kina. Njegov udio je 60% ukupne električne energije koju svjetska zajednica dobije na ovaj način. Sjedinjene Države su na drugom mjestu. Ostvaruju 10,4%. Indija zauzima počasno treće mjesto. Njegov udio je 7,8%. Japan, Njemačka i Brazil slijede u opadajućem redoslijedu. Razvoj solarne energije u Rusiji još joj ne dozvoljava da postane jedan od lidera. Ali da li to znači da umjerena klima ne dozvoljava pravilno korištenje resursa najmoćnijeg izvora?

Ima li dovoljno sunca u Rusiji

Rusija ima ogroman potencijal, prema Institutu za energetsku strategijusolarne energije, koja je izražena u ekvivalentu od 2.300 milijardi tona konvencionalnog goriva. Ekonomski resurs je znatno manji - 12,5 miliona tona referentnog goriva. Ali ovo je više nego dovoljno, s obzirom na to da će količina energije primljene od Sunca za 3 dana biti veća od sve električne energije proizvedene u godini tradicionalnim metodama.

Količina sunčevog zračenja uvelike varira zbog geografskog položaja Rusije. U toplim regijama iznosi 1400 kWh/m2, au hladnim 810 kWh/m2. Zavisi i od doba godine. Veći je tokom ljetnih mjeseci i obrnuto zimi.

Izgledi za solarnu energiju su veoma visoki za neke regije.

Ovo uključuje:

• Dalekoistočni okrug;
• zapadni i južni Sibir;
• područja oko Crnog i Kaspijskog mora.

Prema operateru Jedinstvenog energetskog sistema, udio električne energije proizvedene solarnom energijom u Rusiji iznosi 0,03% od ukupnog broja.

Danas u Rusiji radi preko 10 solarnih elektrana koje proizvode ukupni kapacitet od 72,5 MW.

Razvoj solarne energije u Rusiji

Sada se aktivno razmatraju projekti za izgradnju elektrana na teritoriji poluostrva Krim. Da bi bio energetski nezavisan, potrebno je proizvesti dodatnih 2,5 milijardi kW. Planirano je da se ove potrebe djelimično pokriju uz pomoć energije sunca i vjetra, što će dodatnodati 196 miliona kW. na javnu mrežu.

U ostalim dijelovima Rusije, posebno u gradu Narimanov, planirana je izgradnja solarne elektrane kapaciteta 25 miliona kWh/god. Daleki istok ne zaostaje mnogo. Da bi se zadovoljile potrebe za energijom, planirana je izgradnja solarne elektrane snage 40 MW u Republici Saha.

Još 5 projekata će biti implementirano nakon 2018. Dakle, izgradnja velikih solarnih elektrana u Rusiji nije daleko.

Autonomno napajanje za privatnu kuću

Zapadne zemlje, kao što je Njemačka, ohrabruju pretvaranje privatne kuće u opskrbu električnom energijom iz solarnih panela. Štaviše, ako se formira višak resursa, onda se oni kupuju od stanovništva. Tako se danju prodaju elektroprivredi, a noću, kada nema sunca, struja se otkupljuje. U Rusiji takav sistem ne funkcioniše. Međutim, ako solarni paneli proizvode više energije nego što je potrebno, ona se može pohraniti u baterije.

Kako se izračunava broj solarnih panela

Da biste izračunali broj solarnih panela za napajanje kuće, morate saznati koliko je kW potrošeno tokom mjeseca. Zatim podijelite rezultirajući broj sa 30. Ovo će biti prosječna vrijednost potrebne količine električne energije dnevno. Da biste imali rezervu snage za punjenje baterija, potrebno je uzeti dodatni faktor 1, 6. Nakon toga možete pristupiti odabiru solarnih panela.

Za rad autonomnog sistema napajanja, pored solarnih panela, morate imati barem inverter, bez kojeg će napon u kućnoj mreži biti samo 12 ili 24 volta.

Solarni paneli

Fenomen pretvaranja energije sunčeve svetlosti otkriven je još u 19. veku. Selen je korišten kao poluvodič koji proizvodi električnu energiju. Imao je efikasnost od oko 1%. Za to vrijeme tehnologija je iskoračila i moderni solarni paneli za privatne kuće imaju efikasnost do 35%. Prema svom dizajnu, podijeljeni su u 3 varijante:

1. Monocrystalline. Fotoćelije ovih panela su napravljene od jednog kristala. Imaju najviše cijene i efikasnost. Ovi uređaji se mogu prepoznati po tamno plavoj boji.



2. Polycrystalline. Ove baterije su napravljene od nekoliko silikonskih pločica, što lošije utiče na pretvaranje svjetlosti u električnu energiju. Međutim, niža cijena je utjecala na njihovu široku distribuciju. Najčešće se ugrađuju solarni paneli za privatne kuće ovog tipa.
3. Thin-film. Ove baterije su poluprovodnički prah nanesen na fleksibilnu podlogu. Stoga se mogu montirati na bilo koju površinu. Nedostatak je niska efikasnost.

Cijena solarne baterije ovisit će o principu koji je primijenjen u proizvodnji.

Inverter

Solarna ćelija se sastoji od mnogih fotonaponskih modula koji proizvode napon od 0,6 volti. Minimalni indikator koji baterija treba da ispusti je 14volta, pa su elementi za konverziju energije međusobno povezani serijski. Ovaj napon bi trebao biti dovoljan za punjenje baterija, u koje se prebacuje višak električne energije. Ali kako omogućiti korištenje kućnih aparata, jer je napon u kućnoj mreži 220 volti?

U ove svrhe se koristi inverter. Njegov zadatak je da pretvori 12 volti u 220. Osim toga, mreža koristi naizmjeničnu struju, dok solarni paneli generiraju jednosmjernu struju. To je pretvarač koji pretvara električnu energiju na način da daje karakteristike koje odgovaraju kućnoj mreži.

Kontroler

Kontroler je glavni distributivni uređaj u sistemu autonomnog napajanja. Na njega su priključeni inverter, baterije, električni kabl gradske mreže. Zašto se to radi?

Tokom dana, kada solarni paneli proizvode višak električne energije, kontroler usmjerava višak na punjenje baterija. Zatim, uveče i noću, kada nema solarne energije, ovaj uređaj šalje struju iz baterija u inverter priključen na mrežu kuće. Ali ima trenutaka kada struja u takozvanim "rezervoarima" postane nedovoljna za obavljanje bilo kakvih zadataka. Tada kontrolor odlučuje da preuzme potrebnu struju iz gradske mreže. Na taj način, on vrši efikasno upravljanje.

Baterije

Glavni problem solarne energije je potrebapotrošnja baterije. Ovi elementi elektrane značajno povećavaju cijenu sistema. Jeftine opcije automobila ovdje nisu prikladne zbog brzog kvara. Čak i u nježnom načinu rada ne rade duže od tri godine. Intenzivan rad skraćuje njihov vijek trajanja na godinu dana. Ako postoji potreba za skladištenjem energije, treba razmotriti druge opcije:

1. Litijum-gvožđe-fosfatne baterije (lifepo 4). Ovo je najbolja opcija jer ima efikasnost do 98%. To znači da on daje skoro onoliko energije koliko i prima. Proizvođači obećavaju radni vek od oko 15 godina, 3000 ciklusa punjenja pri 80% pražnjenja i 5000 ciklusa pri 50% pražnjenja. Cijena takve baterije kapaciteta 240 A/h je preko 50 hiljada rubalja.
2. Trakcijske olovno-kiselinske baterije. Takve baterije se ugrađuju na električne automobile, električne viljuškare. Oni su u stanju da izdrže duboko pražnjenje. Vijek trajanja je 10-12 godina. Cijene takvih baterija počinju od 30 hiljada rubalja.
3. Nikl-kadmijum baterije. Ovo je jedna od najskupljih sorti. Cijena baterije kapaciteta 250 A / h počinje od 70 hiljada rubalja. Ove baterije su dobre jer, ako se poštuju preporuke proizvođača, traju dugo. Osim toga, kada se kapacitet smanji tokom vremena, može se vratiti ciklusima treninga pražnjenje-punjenje.

Baterije su potrošni materijal za solarnu energiju. U Rusiji su cijene odgovarajućih baterija još uvijek neopravdano visoke i uvelike smanjuju isplativost korištenja prirodnog resursa. Takav uređaj trebate kupiti samo od provjerenih proizvođača.

Iskustvo u privatnim kućama

Koliko košta solarni panel, ima li ekonomske koristi od njihovog korištenja?

Prema različitim izvorima, cijena opreme koju nude proizvođači za proizvodnju električne energije od sunca kreće se u rasponu od 40-300 hiljada rubalja. za kuću srednje veličine. U ovom rangu je i cijena gotovih kompleta i pojedinačnih artikala.

Oprema je dizajnirana za radni vijek od 20 godina ili više. Baterije su izuzetak.

Ako uzmemo trošak plaćanja električne energije, tome dodamo cijenu grijanja, tada će iznos biti najmanje 50 hiljada rubalja godišnje. Ovo je za centralnu Rusiju. Dakle, komplet koji košta 300 hiljada rubalja, koji može da isporuči od 3 do 5 kW na svojoj vršnoj vrednosti, isplati se za nekoliko godina.

Ako analiziramo stopu smanjenja cijena za takve proizvode, onda upotreba solarnih panela postaje opravdana.