Energia solară în Rusia: tehnologii și perspective. Mari centrale solare din Rusia

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

De mulți ani, omenirea a fost preocupată de obținerea de energie ieftină din resurse regenerabile alternative. Transformarea maselor de aer, mareele valurilor oceanului, apele geotermale - toate acestea sunt văzute ca un potențial suplimentar inepuizabil, spre deosebire de combustibilii fosili.

Cea mai promițătoare sursă regenerabilă este energia solară. La urma urmei, are o resursă colosală, poartă lumină și căldură, punând în mișcare toate sistemele vitale de pe planeta noastră. De aceea omul și-a prevăzut perspective uriașe pentru el însuși în acest sens. În ciuda mai multor deficiențe în această direcție, energia solară din Rusia câștigă avânt.

Cum se face electricitatea din lumină

Conversia luminii solare în energie electrică se numește efect fotoelectric. Apare atunci când o lumină puternică cade pe suprafața unui semiconductor, și în acest caz siliciu.curgere. Sub acțiunea sa, se detașează electroni, care sunt un flux de particule încărcate numit electricitate.

Soarele generează în mod constant o cantitate imensă de energie radiantă. Fiecare metru pătrat al suprafeței sale eliberează 63 MW în spațiu. Desigur, nu toată această energie are spectrul vizibil necesar pentru a genera electricitate.

După ce trece distanța dintre Soare și Pământ, fluxul luminos își pierde din intensitate, iar un metru pătrat de suprafață a planetei noastre ia doar 0,9 kW. Dar acestea nu sunt toate pierderi. Cele mai bune celule fotovoltaice pot converti 18% din puterea de lumină.

De aceea, în cele mai bune circumstanțe, celulele fotovoltaice vor produce 160 de wați pe metru pătrat.

Cine conduce piața energiei solare

Astăzi, liderul incontestabil în procesarea energiei solare este China. Cota sa este de 60% din totalul electricității primite de comunitatea mondială în acest mod. Statele Unite sunt pe locul doi. Acestea generează 10,4%. India ocupă un loc al treilea onorabil. Cota sa este de 7,8%. Urmează Japonia, Germania și Brazilia în ordine descrescătoare. Dezvoltarea energiei solare în Rusia nu îi permite încă să devină unul dintre lideri. Dar aceasta înseamnă că clima temperată nu permite utilizarea corectă a resursei celei mai puternice surse?

Este suficient soare în Rusia

Rusia are un potențial uriaș, potrivit Energy Strategy Instituteenergie solară, care este exprimată în echivalentul a 2.300 de miliarde de tone de combustibil convențional. Resursa economică este mult mai mică - 12,5 milioane de tone de combustibil de referință. Dar acest lucru este mai mult decât suficient, având în vedere că cantitatea de energie primită de la Soare în 3 zile va fi mai mare decât toată energia electrică generată într-un an prin metode tradiționale.

Cantitatea de radiație solară fluctuează foarte mult din cauza locației geografice a Rusiei. În regiunile calde, este de 1400 kWh/m2, iar în regiunile reci este de 810 kWh/m2. Depinde și de perioada anului. Este mai mare în lunile de vară și invers iarna.

Perspectivele pentru energia solară sunt foarte mari pentru unele regiuni.

Acestea includ:

• Districtul Orientului Îndepărtat;
• vestul și sudul Siberiei;
• zone din jurul Mării Negre și Caspice.

Conform operatorului Sistemului Energetic Unificat, ponderea energiei electrice produse de energia solară în Rusia este de 0,03% din total.

Astăzi, peste 10 centrale solare funcționează în Rusia, care produc o capacitate totală de 72,5 MW.

Dezvoltarea energiei solare în Rusia

Acum există o analiză activă a proiectelor pentru construcția de centrale electrice pe teritoriul peninsulei Crimeea. Pentru ca acesta să fie independent din punct de vedere energetic, este necesar să se genereze încă 2,5 miliarde kW. Este planificată acoperirea parțială a acestei necesități cu ajutorul energiei solare și eoliene, care vor fi în plusda 196 milioane kW. la rețeaua publică.

În alte părți ale Rusiei, în special, în orașul Narimanov, este planificată construirea unei centrale solare cu o capacitate de 25 milioane kWh/an. Orientul Îndepărtat nu este departe. Pentru a satisface cererea de energie, este planificată să fie construită o centrală solară cu o capacitate de 40 MW în Republica Sakha.

Alte 5 proiecte vor fi implementate după 2018. Astfel, construcția de mari centrale solare în Rusia nu este departe.

Sursă de alimentare autonomă pentru o casă privată

Țările vestice, cum ar fi Germania, încurajează transformarea unei case private pentru a furniza energie electrică din panouri solare. Mai mult, dacă se formează un surplus al unei resurse, atunci acestea sunt cumpărate de la populație. Astfel, ziua sunt vândute către compania de energie electrică, iar noaptea, când nu este soare, curentul este răscumpărat. În Rusia, un astfel de sistem nu funcționează. Cu toate acestea, dacă panourile solare produc mai multă energie decât este necesar, aceasta poate fi stocată în baterii.

Cum se calculează numărul de panouri solare

Pentru a calcula numărul de panouri solare pentru alimentarea casei, trebuie să aflați câți kW au fost cheltuiți în cursul lunii. Apoi împărțiți numărul rezultat la 30. Aceasta va fi valoarea medie a cantității necesare de energie electrică pe zi. Pentru a avea o rezervă de putere pentru încărcarea bateriilor, trebuie să luați un factor suplimentar de 1, 6. După aceea, puteți începe să alegeți panouri solare.

Pentru funcționarea unui sistem autonom de alimentare cu energie electrică, pe lângă panourile solare, trebuie să aveți cel puțin un invertor, fără de care tensiunea în rețeaua de acasă va fi de doar 12 sau 24 volți.

Panouri solare

Fenomenul de conversie a energiei luminii solare a fost descoperit în secolul al XIX-lea. Seleniul a fost folosit ca semiconductor care generează electricitate. A avut o eficiență de aproximativ 1%. În acest timp, tehnologia a făcut un pas înainte, iar panourile solare moderne pentru case particulare au o eficiență de până la 35%. Conform designului lor, acestea sunt împărțite în 3 soiuri:

1. Monocristalin. Fotocelulele acestor panouri sunt realizate dintr-un singur cristal. Au cele mai mari prețuri și eficiență. Aceste dispozitive pot fi recunoscute după culoarea albastru intens.



2. Policristalin. Aceste baterii sunt fabricate din mai multe plachete de siliciu, ceea ce are un efect mai rău asupra conversiei luminii în electricitate. Cu toate acestea, costul mai mic a afectat distribuția lor largă. Cel mai adesea, panourile solare pentru case particulare sunt instalate de acest tip.
3. Peliculă subțire. Aceste baterii sunt o pulbere semiconductoare depusă pe un substrat flexibil. Prin urmare, ele pot fi montate pe orice suprafață. Dezavantajul este eficiența scăzută.

Costul unei baterii solare va depinde de ce principiu a fost aplicat la fabricație.

Invertor

O celulă solară este formată din multe module fotovoltaice care produc o tensiune de 0,6 volți. Indicatorul minim pe care ar trebui să-l dea bateria este 14volt, astfel încât elementele pentru conversia energiei sunt conectate în serie între ele. Această tensiune ar trebui să fie suficientă pentru a încărca bateriile, în care excesul de electricitate este deturnat. Dar cum să faci posibilă utilizarea aparatelor electrocasnice, deoarece tensiunea în rețeaua de acasă este de 220 de volți?

În aceste scopuri este utilizat un invertor. Sarcina sa este de a converti 12 volți la 220. În plus, rețeaua folosește curent alternativ, în timp ce panourile solare generează curent continuu. Este invertorul care convertește energia electrică în așa fel încât să dea caracteristicile corespunzătoare rețelei de acasă.

Controller

Controlerul este principalul dispozitiv de distribuție într-un sistem autonom de alimentare. La el sunt conectate un invertor, baterii, un cablu electric al rețelei orașului. De ce se face acest lucru?

În timpul zilei, când panourile solare produc energie electrică în exces, controlerul direcționează surplusul pentru a încărca bateriile. Apoi, seara și noaptea, când nu există energie solară, acest aparat trimite energie electrică din baterii către un invertor conectat la rețeaua casei. Dar există momente în care curentul din așa-numitele „rezervoare” devine insuficient pentru a îndeplini orice sarcină. Apoi, controlorul decide să preia energia electrică necesară din rețeaua orașului. Astfel, el exercită un management eficient.

Baterie

Principala problemă a energiei solare este nevoiautilizarea bateriei. Aceste elemente ale centralei electrice cresc semnificativ costul sistemului. Opțiunile de mașini ieftine nu sunt potrivite aici din cauza eșecului lor rapid. Chiar și într-un mod blând, nu funcționează mai mult de trei ani. Munca intensivă le scurtează durata de viață la un an. Dacă este nevoie de stocarea energiei, atunci ar trebui luate în considerare alte opțiuni:

1. Baterii litiu cu fosfat de fier (lifepo 4). Aceasta este cea mai bună opțiune deoarece are o eficiență de până la 98%. Aceasta înseamnă că dă aproape la fel de multă energie cât primește. Producătorii promit o durată de viață de aproximativ 15 ani, 3000 de cicluri de încărcare la 80% descărcare și 5000 de cicluri la 50% descărcare. Costul unei astfel de baterii cu o capacitate de 240 A/h este de peste 50 de mii de ruble.
2. Baterii de tracțiune plumb-acid. Astfel de baterii sunt instalate pe mașini electrice, stivuitoare electrice. Sunt capabili să reziste la descărcare profundă. Durata de viață este de 10-12 ani. Prețurile pentru astfel de baterii încep de la 30 de mii de ruble.
3. Baterii nichel-cadmiu. Aceasta este una dintre cele mai scumpe soiuri. Costul unei baterii cu o capacitate de 250 A / h începe de la 70 de mii de ruble. Aceste baterii sunt bune pentru că, dacă sunt respectate recomandările producătorului, rezistă mult. În plus, atunci când capacitatea scade în timp, aceasta poate fi restabilită cu cicluri de antrenament descărcare-încărcare.

Bateriile sunt consumabile pentru energia solară. În Rusia, prețurile pentru bateriile adecvate sunt încă nerezonabil de ridicate și reduc foarte mult profitabilitatea utilizării unei resurse naturale. Trebuie să achiziționați un astfel de dispozitiv numai de la producători de încredere.

Experiență în case private

Cât costă un panou solar, există un beneficiu economic în folosirea lor?

Conform diferitelor surse, costul echipamentelor oferite de producători pentru generarea de energie electrică de la soare este în intervalul 40-300 de mii de ruble. pentru o casa de marime medie. În această gamă se află prețul atât al truselor gata făcute, cât și al articolelor individuale.

Echipamentul este proiectat pentru o durată de viață de 20 de ani sau mai mult. Bateriile sunt o excepție.

Dacă luăm costul plăților pentru electricitate, adăugăm prețul încălzirii, atunci suma va fi de cel puțin 50 de mii de ruble pe an. Aceasta este pentru Rusia centrală. Astfel, un kit care costă 300 de mii de ruble, care este capabil să furnizeze de la 3 la 5 kW la valoarea sa de vârf, se amortizează singur în câțiva ani.

Dacă analizăm rata de reducere a prețului pentru astfel de produse, atunci utilizarea panourilor solare devine justificată.