Päikeseenergia Venemaal: tehnoloogiad ja väljavaated. Suured päikeseelektrijaamad Venemaal

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Palju aastaid on inimkond muretsenud alternatiivsetest taastuvatest ressurssidest odava energia hankimise pärast. Õhumasside muutumine, ookeanilainete tõusud, geotermilised veed – seda kõike nähakse fossiilkütuste asemel ammendamatu täiendava potentsiaalina.

Kõige lootustandvam taastuv allikas on päikeseenergia. Lõppude lõpuks on sellel kolossaalne ressurss, see kannab valgust ja soojust, pannes käima kõik meie planeedi elutähtsad süsteemid. Seetõttu on inimene endale selles suuri väljavaateid ette näinud. Vaatamata mitmetele selles suunas esinevatele puudujääkidele on päikeseenergia Venemaal üha hoogu juurde saamas.

Kuidas valgusest elektrit saadakse

Päikesevalguse muundamist elektrienergiaks nimetatakse fotoelektriliseks efektiks. See tekib siis, kui võimas valgus langeb pooljuhi, antud juhul räni, pinnale.voolu. Selle toimel eralduvad elektronid, mis on laetud osakeste voog, mida nimetatakse elektriks.

Päike tekitab pidev alt tohutul hulgal kiirgusenergiat. Iga selle pinna ruutmeeter vabastab kosmosesse 63 MW. Muidugi ei ole kogu sellel energial elektri tootmiseks vajalikku nähtavat spektrit.

Pärast Päikese ja Maa vahelise vahemaa läbimist kaotab valgusvoog oma intensiivsuse ja meie planeedi pinna ruutmeetrile kulub vaid 0,9 kW. Kuid see pole veel kõik kaotused. Parimad fotogalvaanilised elemendid suudavad teisendada 18% valgusvõimsusest.

Seetõttu toodavad PV-elemendid parimatel tingimustel 160 vatti ruutmeetri kohta.

Kes juhib päikeseenergia turgu

Täna on päikeseenergia töötlemisel vaieldamatu liider Hiina. Selle osakaal on 60% kogu elektrienergiast, mille maailma üldsus sel viisil saab. Teisel kohal on USA. Need toodavad 10,4%. India on auväärsel kolmandal kohal. Selle osakaal on 7,8%. Järgnevad Jaapan, Saksamaa ja Brasiilia kahanevas järjekorras. Päikeseenergia areng Venemaal ei võimalda tal veel üheks liidriks tõusta. Kuid kas see tähendab, et parasvöötme kliima ei võimalda õigesti kasutada kõige võimsama allika ressurssi?

Kas Venemaal on piisav alt päikest

Energiastrateegia instituudi andmetel on Venemaal tohutu potentsiaalpäikeseenergia, mida väljendatakse 2300 miljardi tonni tavakütuse ekvivalendis. Majandusressurss on palju väiksem - 12,5 miljonit tonni etalonkütust. Kuid see on enam kui piisav, arvestades, et Päikeselt 3 päeva jooksul saadav energiakogus on suurem kui kogu traditsiooniliste meetoditega aastas toodetud elektrienergia.

Päikesekiirguse hulk kõigub suuresti tulenev alt Venemaa geograafilisest asukohast. Kuumades piirkondades on see 1400 kWh/m2 ja külmades 810 kWh/m2. Oleneb ka aastaajast. Suvekuudel on see kõrgem ja talvel vastupidi.

Päikeseenergia väljavaated on mõnes piirkonnas väga suured.

Nende hulka kuuluvad:

• Kaug-Ida piirkond;
• Lääne- ja Lõuna-Siber;
• Musta ja Kaspia merd ümbritsevad alad.

Ühtse energiasüsteemi operaatori andmetel moodustab Venemaal päikeseenergia abil toodetud elektrienergia osa 0,03% koguenergiast.

Täna töötab Venemaal üle 10 päikeseelektrijaama, mille koguvõimsus on 72,5 MW.

Päikeseenergia areng Venemaal

Nüüd kaalutakse aktiivselt Krimmi poolsaare territooriumile elektrijaamade ehitamise projekte. Energiasõltumatuks muutmiseks on vaja täiendav alt toota 2,5 miljardit kW. See vajadus on plaanis osaliselt katta päikese- ja tuuleenergia abil, mis lisaksanda 196 miljonit kW. avalikku võrku.

Mujal Venemaal, eelkõige Narimanovi linna, on kavas ehitada päikeseelektrijaam võimsusega 25 miljonit kWh/aastas. Kaug-Ida ei jää kaugele maha. Energiavajaduse rahuldamiseks plaanitakse Sakha Vabariiki rajada päikeseelektrijaam võimsusega 40 MW.

Veel 5 projekti viiakse ellu pärast 2018. aastat. Seega pole suurte päikeseelektrijaamade ehitamine Venemaal enam kaugel.

Eramu autonoomne toiteallikas

Lääne riigid, näiteks Saksamaa, soodustavad eramajade ümberehitamist päikesepaneelide elektriga varustamiseks. Veelgi enam, kui tekib ressursi ülejääk, ostetakse need elanikkonn alt. Nii müüakse päeval need elektrifirmale ja öösel, kui päikest pole, ostetakse elekter tagasi. Venemaal selline süsteem ei tööta. Kui aga päikesepaneelid toodavad rohkem energiat kui vaja, saab seda akudesse salvestada.

Kuidas päikesepaneelide arvu arvutatakse

Selleks, et arvutada välja maja varustamiseks kasutatavate päikesepaneelide arv, tuleb välja selgitada, mitu kW kuus kulutati. Seejärel jagage saadud arv 30-ga. See on ööpäevas vajaliku elektrienergia koguse keskmine väärtus. Akude laadimise võimsusreservi saamiseks tuleb võtta lisategur 1, 6. Pärast seda saab hakata päikesepaneele valima.

Autonoomse toitesüsteemi tööks peab lisaks päikesepaneelidele olema vähem alt inverter, ilma milleta on koduvõrgu pinge vaid 12 või 24 volti.

Päikesepaneelid

Päikesevalguse energia muundamise nähtus avastati juba 19. sajandil. Seleeni kasutati pooljuhina, mis toodab elektrit. Selle efektiivsus oli umbes 1%. Selle aja jooksul on tehnoloogia edasi astunud ja eramajade kaasaegsete päikesepaneelide kasutegur on kuni 35%. Disaini järgi jagunevad need 3 sorti:

1. Monokristalliline. Nende paneelide fotoelemendid on valmistatud ühest kristallist. Neil on kõrgeim hind ja tõhusus. Need seadmed tunneb ära nende sügavsinise värvi järgi.



2. Polükristalliline. Need akud on valmistatud mitmest räniplaadist, millel on halvem mõju valguse muundamisele elektriks. Kuid madalam hind mõjutas nende laialdast levikut. Kõige sagedamini paigaldatakse seda tüüpi päikesepaneelid eramajadele.
3. Õhuke kile. Need patareid on pooljuhtpulber, mis on ladestunud painduvale aluspinnale. Seetõttu saab neid paigaldada mis tahes pinnale. Puuduseks on madal efektiivsus.

Päikesepatarei maksumus oleneb valmistamisel kasutatud põhimõttest.

Inverter

Päikesepatarei koosneb paljudest fotogalvaanilistest moodulitest, mis toodavad pinget 0,6 volti. Minimaalne indikaator, mida aku peaks välja andma, on 14volti, seega on energia muundamiseks mõeldud elemendid omavahel järjestikku ühendatud. Sellest pingest peaks piisama akude laadimiseks, kuhu liigne elekter suunatakse. Kuidas aga teha võimalikuks kodumasinate kasutamine, sest koduvõrgus on pinge 220 volti?

Nendel eesmärkidel kasutatakse inverterit. Selle ülesandeks on teisendada 12 volti 220-ks. Lisaks kasutab võrk vahelduvvoolu, päikesepaneelid aga alalisvoolu. Just inverter muundab elektrienergiat nii, et see annab koduvõrgule vastavad omadused.

Juhtseade

Kontroller on autonoomse toitesüsteemi peamine jaotusseade. Sellega on ühendatud inverter, akud, linnavõrgu elektrikaabel. Miks seda tehakse?

Päevasel ajal, kui päikesepaneelid toodavad liigselt elektrit, suunab kontroller ülejäägi akude laadimiseks. Seejärel saadab see seade õhtul ja öösel, kui päikeseenergiat pole, akudest elektrit maja võrku ühendatud inverterisse. Kuid on aegu, mil voolust niinimetatud "reservuaarides" ei piisa mis tahes ülesannete täitmiseks. Seejärel otsustab kontroller vajaliku elektri linnavõrgust võtta. Seega juhib ta tõhus alt.

Patareid

Päikeseenergia peamine probleem on vajadusaku kasutamine. Need elektrijaama elemendid suurendavad oluliselt süsteemi maksumust. Odavad autovariandid ei sobi siia nende kiire rikke tõttu. Isegi õrnal režiimil ei tööta need kauem kui kolm aastat. Intensiivne töö lühendab nende kasutusiga aastani. Kui on vajadus energia salvestamise järele, tuleks kaaluda muid võimalusi:

1. Liitiumraudfosfaatpatareid (lifepo 4). See on parim valik, kuna selle efektiivsus on kuni 98%. See tähendab, et ta annab välja peaaegu sama palju energiat, kui ta vastu võtab. Tootjad lubavad kasutusiga umbes 15 aastat, 3000 laadimistsüklit 80% tühjenemisega ja 5000 tsüklit 50% tühjenemisega. Sellise 240 A/h võimsusega aku maksumus on üle 50 tuhande rubla.
2. Veojõuga plii-happeakud. Sellised akud paigaldatakse elektriautodele, elektritõstukitele. Nad on võimelised vastu pidama sügavale tühjenemisele. Kasutusaeg on 10-12 aastat. Selliste akude hinnad algavad 30 tuhandest rublast.
3. Nikkel-kaadmiumakud. See on üks kallimaid sorte. 250 A / h võimsusega aku maksumus algab 70 tuhandest rublast. Need akud on head, sest kui järgida tootja soovitusi, kestavad need kaua. Lisaks, kui võimsus aja jooksul väheneb, saab selle treeningu tühjenemis-laadimistsüklitega taastada.

Akud on päikeseenergia kulumaterjalid. Venemaal on sobivate akude hinnad endiselt ebamõistlikult kõrged ja vähendavad oluliselt loodusvarade kasutamise tasuvust. Sellise seadme peate ostma ainult usaldusväärsetelt tootjatelt.

Kogemus eramajades

Kui palju päikesepaneel maksab, kas nende kasutamisest on majanduslikku kasu?

Erinevate allikate kohaselt on tootjate poolt päikesest elektrienergia tootmiseks pakutavate seadmete maksumus vahemikus 40-300 tuhat rubla. keskmise suurusega kodu jaoks. Selles vahemikus on nii valmiskomplektide kui ka üksikute esemete hind.

Seadmed on mõeldud kasutuseaks 20 aastat või kauem. Patareid on erand.

Kui võtame elektri maksete maksumuse, lisame sellele kütte hind, siis on summa vähem alt 50 tuhat rubla aastas. See on Kesk-Venemaa jaoks. Seega tasub 300 tuhat rubla maksev komplekt, mis suudab oma tippväärtusel tarnida 3–5 kW, end ära mõne aastaga.

Kui analüüsime selliste toodete hinnaalanduse määra, siis on päikesepaneelide kasutamine õigustatud.