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

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Dugi niz godina čovječanstvo je zabrinuto za dobivanje jeftine energije iz alternativnih obnovljivih izvora. Transformacija zračnih masa, plime oceanskih valova, geotermalne vode - sve se to vidi kao dodatni neiscrpni potencijal za razliku od fosilnih goriva.

Najperspektivniji obnovljivi izvor je solarna energija. Uostalom, ima kolosalan resurs, nosi svjetlost i toplinu, pokrećući sve vitalne sustave na našem planetu. Zato je čovjek u tome predvidio sebi goleme izglede. Unatoč brojnim nedostacima u tom smjeru, solarna energija u Rusiji dobiva na zamahu.

Kako se električna energija proizvodi od svjetlosti

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

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

Nakon što prijeđe udaljenost između Sunca i Zemlje, svjetlosni tok gubi svoj intenzitet, a kvadratni metar površine našeg planeta oduzima samo 0,9 kW. Ali to nisu svi gubici. Najbolje fotonaponske ćelije mogu pretvoriti 18% izlazne svjetlosti.

Stoga, u najboljim okolnostima, PV ćelije će proizvoditi 160 vata po kvadratnom metru.

Tko vodi tržište solarne energije

Danas je neprikosnoveni lider u preradi solarne energije Kina. Njegov udio je 60% ukupne električne energije koju svjetska zajednica primi 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 silaznim redoslijedom. Razvoj solarne energije u Rusiji još joj ne dopušta da postane jedan od vodećih. No znači li to da umjerena klima ne dopušta 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 mnogo manji - 12,5 milijuna tona referentnog goriva. Ali to je više nego dovoljno, s obzirom da će količina energije primljene od Sunca u 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, a u hladnim 810 kWh/m2. Ovisi i o godišnjem dobu. Viši je tijekom ljetnih mjeseci i obrnuto zimi.

Izgledi za solarnu energiju su vrlo visoki za neke regije.

Ovo uključuje:

• Dalekoistočni okrug;
• zapadni i južni Sibir;
• područja koja okružuju Crno i Kaspijsko more.

Prema operateru Jedinstvenog energetskog sustava, 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 području poluotoka Krima. Kako bi bio energetski neovisan, potrebno je generirati dodatnih 2,5 milijardi kW. Planirano je djelomično pokriti ovu potrebu uz pomoć energije sunca i vjetra, što će dodatnodati 196 milijuna kW. na javnu mrežu.

U drugim dijelovima Rusije, posebice u gradu Narimanov, planira se izgradnja solarne elektrane kapaciteta 25 milijuna kWh/god. Daleki istok ne zaostaje mnogo. Kako bi se zadovoljile potrebe za energijom, planirana je izgradnja solarne elektrane snage 40 MW u Republici Sakha.

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

Autonomno napajanje za privatnu kuću

Zapadne zemlje, poput Njemačke, potiču prenamjenu privatne kuće za opskrbu električnom energijom iz solarnih panela. Štoviše, ako se formira višak resursa, oni se kupuju od stanovništva. Tako se danju prodaju elektroprivredi, a noću, kada nema sunca, struja se otkupljuje. U Rusiji takav sustav ne funkcionira. 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 tijekom mjeseca. Zatim podijelite rezultirajući broj s 30. To će biti prosječna vrijednost potrebne količine električne energije po danu. Da biste imali rezervu snage za punjenje baterija, trebate uzeti dodatni faktor 1, 6. Nakon toga možete početi birati solarne panele.

Za rad autonomnog sustava napajanja, osim 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 svjetlosti otkriven je još u 19. stoljeću. Selen je korišten kao poluvodič koji proizvodi električnu energiju. Imao je učinkovitost od oko 1%. Tijekom tog vremena tehnologija je iskoračila i moderni solarni paneli za privatne kuće imaju učinkovitost do 35%. Po svom dizajnu dijele se u 3 varijante:

1. Monokristalna. Fotoćelije ovih panela izrađene su od jednog kristala. Imaju najviše cijene i učinkovitost. Ovi se uređaji mogu prepoznati po tamnoplavoj boji.



2. Polikristalni. Ove baterije su napravljene od nekoliko silikonskih vafla, što lošije utječe na pretvaranje svjetlosti u električnu energiju. Međutim, niža cijena utjecala je na njihovu široku distribuciju. Najčešće se ugrađuju solarni paneli za privatne kuće ove vrste.
3. Tanki film. Ove baterije su poluvodički prah nanijet na fleksibilnu podlogu. Stoga se mogu montirati na bilo koju površinu. Nedostatak je niska učinkovitost.

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 pokazatelj da bi baterija trebala ispustiti je 14volta, pa su elementi za pretvorbu energije međusobno serijski spojeni. Taj bi napon trebao biti dovoljan za punjenje baterija, u koje se preusmjerava višak električne energije. Ali kako omogućiti korištenje kućanskih aparata, jer je napon u kućnoj mreži 220 volti?

Za ove svrhe koristi se inverter. Zadaća mu je pretvoriti 12 volti u 220. Osim toga, mreža koristi izmjeničnu struju, dok solarni paneli generiraju istosmjernu struju. To je pretvarač koji pretvara električnu energiju na način da daje karakteristike koje odgovaraju kućnoj mreži.

Kontroler

Kontroler je glavni distribucijski uređaj u sustavu autonomnog napajanja. Na njega su spojeni inverter, baterije, električni kabel gradske mreže. Zašto se to radi?

Tijekom dana, kada solarni paneli proizvode prekomjernu električnu energiju, kontroler usmjerava višak na punjenje baterija. Zatim, navečer i noću, kada nema sunčeve energije, ovaj uređaj šalje struju iz baterija u inverter spojen na mrežu kuće. Ali postoje trenuci kada struja u takozvanim "rezervoarima" postane nedovoljna za obavljanje bilo kakvih zadataka. Tada kontrolor odlučuje uzeti potrebnu struju iz gradske mreže. Stoga on provodi učinkovito upravljanje.

Baterije

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

1. Litij-željezo-fosfatne baterije (lifepo 4). Ovo je najbolja opcija jer ima učinkovitost do 98%. To znači da on daje gotovo onoliko energije koliko i prima. Proizvođači obećavaju radni vijek 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 tisuća rubalja.
2. Vučne olovno-kiselinske baterije. Takve se baterije ugrađuju na električne automobile, električne viličare. Oni su u stanju izdržati duboko pražnjenje. Vijek trajanja je 10-12 godina. Cijene takvih baterija počinju od 30 tisuća rubalja.
3. Nikal-kadmijeve baterije. Ovo je jedna od najskupljih sorti. Trošak baterije kapaciteta 250 A / h počinje od 70 tisuća rubalja. Ove baterije su dobre jer, ako se poštuju preporuke proizvođača, dugo traju. Osim toga, kada se kapacitet s vremenom smanji, može se vratiti ciklusima pražnjenja i punjenja za trening.

Baterije su potrošni materijal za solarnu energiju. U Rusiji su cijene odgovarajućih baterija još uvijek nerazumno 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 tisuća rubalja. za kuću srednje veličine. U ovom rasponu je cijena i gotovih kompleta i pojedinačnih predmeta.

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

Ako uzmemo trošak plaćanja električne energije, tome dodamo cijenu grijanja, tada će iznos biti najmanje 50 tisuća rubalja godišnje. Ovo je za središnju Rusiju. Dakle, komplet od 300 tisuća rubalja, koji može isporučiti od 3 do 5 kW na svojoj vršnoj vrijednosti, isplati se u roku od nekoliko godina.

Ako analiziramo stopu smanjenja cijena za takve proizvode, tada je korištenje solarnih panela opravdano.