Ηλιακή ενέργεια στη Ρωσία: τεχνολογίες και προοπτικές. Μεγάλοι ηλιακοί σταθμοί στη Ρωσία

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Για πολλά χρόνια, η ανθρωπότητα ανησυχεί για την απόκτηση φθηνής ενέργειας από εναλλακτικές ανανεώσιμες πηγές. Ο μετασχηματισμός των μαζών αέρα, οι παλίρροιες των κυμάτων των ωκεανών, τα γεωθερμικά νερά - όλα αυτά θεωρούνται ως ένα πρόσθετο ανεξάντλητο δυναμικό σε αντίθεση με τα ορυκτά καύσιμα.

Η πιο πολλά υποσχόμενη ανανεώσιμη πηγή είναι η ηλιακή ενέργεια. Άλλωστε, έχει έναν κολοσσιαίο πόρο, μεταφέρει φως και θερμότητα, θέτοντας σε κίνηση όλα τα ζωτικά συστήματα του πλανήτη μας. Γι' αυτό ο άνθρωπος έχει προβλέψει τεράστιες προοπτικές για τον εαυτό του σε αυτό. Παρά μια σειρά από ελλείψεις προς αυτή την κατεύθυνση, η ηλιακή ενέργεια στη Ρωσία κερδίζει δυναμική.

Πώς παράγεται η ηλεκτρική ενέργεια από το φως

Η μετατροπή του ηλιακού φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια ονομάζεται φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. Συμβαίνει όταν ένα ισχυρό φως πέφτει στην επιφάνεια ενός ημιαγωγού, και σε αυτή την περίπτωση πυρίτιο.ροή. Κάτω από τη δράση του, αποσπώνται ηλεκτρόνια, τα οποία είναι ένα ρεύμα φορτισμένων σωματιδίων που ονομάζεται ηλεκτρισμός.

Ο ήλιος παράγει συνεχώς μια τεράστια ποσότητα ακτινοβολούμενης ενέργειας. Κάθε τετραγωνικό μέτρο της επιφάνειάς του απελευθερώνει 63 MW στο διάστημα. Φυσικά, δεν έχει όλη αυτή η ενέργεια το ορατό φάσμα που απαιτείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Αφού διανύσει την απόσταση μεταξύ Ήλιου και Γης, η φωτεινή ροή χάνει την έντασή της και ένα τετραγωνικό μέτρο της επιφάνειας του πλανήτη μας παίρνει μόνο 0,9 kW. Αλλά δεν είναι μόνο αυτές οι απώλειες. Τα καλύτερα φωτοβολταϊκά στοιχεία μπορούν να μετατρέψουν το 18% της παραγωγής φωτός.

Επομένως, υπό τις καλύτερες συνθήκες, οι φωτοβολταϊκές κυψέλες θα παράγουν 160 Watt ανά τετραγωνικό μέτρο.

Ποιος ηγείται της αγοράς ηλιακής ενέργειας

Σήμερα, ο αδιαμφισβήτητος ηγέτης στην επεξεργασία της ηλιακής ενέργειας είναι η Κίνα. Το μερίδιό της είναι το 60% της συνολικής ηλεκτρικής ενέργειας που λαμβάνει η παγκόσμια κοινότητα με αυτόν τον τρόπο. Οι Ηνωμένες Πολιτείες βρίσκονται στη δεύτερη θέση. Παράγουν 10,4%. Η Ινδία καταλαμβάνει την τιμητική τρίτη θέση. Το μερίδιό της είναι 7,8%. Η Ιαπωνία, η Γερμανία και η Βραζιλία ακολουθούν με φθίνουσα σειρά. Η ανάπτυξη της ηλιακής ενέργειας στη Ρωσία δεν της επιτρέπει ακόμη να γίνει ένας από τους ηγέτες. Αλλά αυτό σημαίνει ότι το εύκρατο κλίμα δεν επιτρέπει τη σωστή χρήση του πόρου της πιο ισχυρής πηγής;

Υπάρχει αρκετός ήλιος στη Ρωσία

Η Ρωσία έχει τεράστιες δυνατότητες, σύμφωνα με το Ινστιτούτο Ενεργειακής Στρατηγικήςηλιακή ενέργεια, η οποία εκφράζεται σε ισοδύναμο 2.300 δισεκατομμυρίων τόνων συμβατικού καυσίμου. Ο οικονομικός πόρος είναι πολύ μικρότερος - 12,5 εκατομμύρια τόνοι καυσίμου αναφοράς. Αλλά αυτό είναι περισσότερο από αρκετό, δεδομένου ότι η ποσότητα ενέργειας που λαμβάνεται από τον Ήλιο σε 3 ημέρες θα είναι μεγαλύτερη από όλη την ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται σε ένα χρόνο με παραδοσιακές μεθόδους.

Η ποσότητα της ηλιακής ακτινοβολίας παρουσιάζει μεγάλες διακυμάνσεις λόγω της γεωγραφικής θέσης της Ρωσίας. Σε θερμές περιοχές, είναι 1400 kWh/m2 και σε ψυχρές περιοχές είναι 810 kWh/m2. Εξαρτάται επίσης από την εποχή του χρόνου. Είναι υψηλότερο τους καλοκαιρινούς μήνες και αντίστροφα το χειμώνα.

Οι προοπτικές για ηλιακή ενέργεια είναι πολύ υψηλές για ορισμένες περιοχές.

Αυτά περιλαμβάνουν:

• Περιοχή Άπω Ανατολής;
• δυτική και νότια Σιβηρία;
• περιοχές γύρω από τη Μαύρη και την Κασπία Θάλασσα.

Σύμφωνα με τον διαχειριστή του Ενιαίου Ενεργειακού Συστήματος, το μερίδιο της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από την ηλιακή ενέργεια στη Ρωσία είναι 0,03% του συνόλου.

Σήμερα, λειτουργούν πάνω από 10 ηλιακοί σταθμοί παραγωγής ενέργειας στη Ρωσία, οι οποίοι παράγουν συνολική ισχύ 72,5 MW.

Ανάπτυξη ηλιακής ενέργειας στη Ρωσία

Τώρα εξετάζονται ενεργά έργα για την κατασκευή σταθμών ηλεκτροπαραγωγής στο έδαφος της χερσονήσου της Κριμαίας. Για να γίνει ενεργειακά ανεξάρτητο, είναι απαραίτητο να δημιουργηθούν επιπλέον 2,5 δισεκατομμύρια kW. Προβλέπεται μερική κάλυψη αυτής της ανάγκης με τη βοήθεια ηλιακής και αιολικής ενέργειας, η οποία θα επιπροσθέτωςδίνουν 196 εκατομμύρια kW. στο δημόσιο πλέγμα.

Σε άλλες περιοχές της Ρωσίας, ιδίως στην πόλη Narimanov, σχεδιάζεται η κατασκευή ηλιακού σταθμού ισχύος 25 εκατομμυρίων kWh/έτος. Η Άπω Ανατολή δεν είναι πολύ πίσω. Για την κάλυψη της ενεργειακής ζήτησης, σχεδιάζεται να κατασκευαστεί ένας ηλιακός σταθμός ισχύος 40 MW στη Δημοκρατία της Σάχα.

Άλλα 5 έργα θα υλοποιηθούν μετά το 2018. Έτσι, η κατασκευή μεγάλων ηλιακών σταθμών στη Ρωσία δεν είναι μακριά.

Αυτόνομη παροχή ρεύματος για ιδιωτική κατοικία

Δυτικές χώρες, όπως η Γερμανία, ενθαρρύνουν τη μετατροπή μιας ιδιωτικής κατοικίας για την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας από ηλιακούς συλλέκτες. Επιπλέον, εάν δημιουργηθεί πλεόνασμα πόρου, τότε αγοράζονται από τον πληθυσμό. Έτσι, κατά τη διάρκεια της ημέρας πωλούνται στην εταιρεία ηλεκτρισμού και τη νύχτα, όταν δεν έχει ήλιο, το ρεύμα αγοράζεται πίσω. Στη Ρωσία, ένα τέτοιο σύστημα δεν λειτουργεί. Ωστόσο, εάν τα ηλιακά πάνελ παράγουν περισσότερη ενέργεια από όση χρειάζεται, μπορεί να αποθηκευτεί σε μπαταρίες.

Πώς υπολογίζεται ο αριθμός των ηλιακών συλλεκτών

Για να υπολογίσετε τον αριθμό των ηλιακών συλλεκτών για την τροφοδοσία του σπιτιού, πρέπει να μάθετε πόσα kW δαπανήθηκαν κατά τη διάρκεια του μήνα. Στη συνέχεια, διαιρέστε τον αριθμό που προκύπτει με το 30. Αυτή θα είναι η μέση τιμή της απαιτούμενης ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας ανά ημέρα. Για να έχετε ένα απόθεμα ισχύος για τη φόρτιση των μπαταριών, πρέπει να πάρετε έναν επιπλέον συντελεστή 1, 6. Μετά από αυτό, μπορείτε να αρχίσετε να επιλέγετε ηλιακούς συλλέκτες.

Για τη λειτουργία ενός αυτόνομου συστήματος τροφοδοσίας, εκτός από τους ηλιακούς συλλέκτες, πρέπει να έχετε τουλάχιστον έναν μετατροπέα, χωρίς τον οποίο η τάση στο οικιακό δίκτυο θα είναι μόνο 12 ή 24 βολτ.

Ηλιακά πάνελ

Το φαινόμενο της μετατροπής της ενέργειας του ηλιακού φωτός ανακαλύφθηκε τον 19ο αιώνα. Το σελήνιο χρησιμοποιήθηκε ως ημιαγωγός που παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Είχε απόδοση περίπου 1%. Σε αυτό το διάστημα, η τεχνολογία έχει προχωρήσει μπροστά και τα σύγχρονα ηλιακά πάνελ για ιδιωτικές κατοικίες έχουν απόδοση έως και 35%. Σύμφωνα με το σχεδιασμό τους, χωρίζονται σε 3 ποικιλίες:

1. Μονοκρυσταλλικό. Τα φωτοκύτταρα αυτών των πάνελ είναι κατασκευασμένα από ένα μόνο κρύσταλλο. Έχουν τις υψηλότερες τιμές και αποτελεσματικότητα. Αυτές οι συσκευές μπορούν να αναγνωριστούν από το βαθύ μπλε χρώμα τους.



2. Πολυκρυσταλλικό. Αυτές οι μπαταρίες είναι κατασκευασμένες από πολλές γκοφρέτες πυριτίου, οι οποίες έχουν χειρότερη επίδραση στη μετατροπή του φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια. Ωστόσο, το χαμηλότερο κόστος επηρέασε την ευρεία διανομή τους. Τις περισσότερες φορές, ηλιακά πάνελ για ιδιωτικές κατοικίες εγκαθίστανται αυτού του τύπου.
3. Thin-film. Αυτές οι μπαταρίες είναι μια σκόνη ημιαγωγών που εναποτίθεται σε ένα εύκαμπτο υπόστρωμα. Επομένως, μπορούν να τοποθετηθούν σε οποιαδήποτε επιφάνεια. Το μειονέκτημα είναι η χαμηλή απόδοση.

Το κόστος μιας ηλιακής μπαταρίας θα εξαρτηθεί από την αρχή που εφαρμόστηκε στην κατασκευή.

Μετατροπέας

Ένα ηλιακό στοιχείο αποτελείται από πολλές φωτοβολταϊκές μονάδες που παράγουν τάση 0,6 βολτ. Η ελάχιστη ένδειξη που πρέπει να δίνει η μπαταρία είναι 14βολτ, έτσι τα στοιχεία για τη μετατροπή ενέργειας συνδέονται σε σειρά μεταξύ τους. Αυτή η τάση πρέπει να είναι αρκετή για να φορτίζει τις μπαταρίες, στις οποίες εκτρέπεται η περίσσεια ηλεκτρικής ενέργειας. Αλλά πώς να καταστεί δυνατή η χρήση οικιακών συσκευών, επειδή η τάση στο οικιακό δίκτυο είναι 220 βολτ;

Για αυτούς τους σκοπούς χρησιμοποιείται ένας μετατροπέας. Το καθήκον του είναι να μετατρέψει τα 12 βολτ σε 220. Επιπλέον, το δίκτυο χρησιμοποιεί εναλλασσόμενο ρεύμα, ενώ τα ηλιακά πάνελ παράγουν συνεχές ρεύμα. Είναι ο μετατροπέας που μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια με τέτοιο τρόπο ώστε να δίνει τα χαρακτηριστικά που αντιστοιχούν στο οικιακό δίκτυο.

Controller

Ο ελεγκτής είναι η κύρια συσκευή διανομής σε ένα αυτόνομο σύστημα τροφοδοσίας. Σε αυτό συνδέεται ένας μετατροπέας, μπαταρίες, ηλεκτρικό καλώδιο του δικτύου της πόλης. Γιατί γίνεται αυτό;

Κατά τη διάρκεια της ημέρας, όταν οι ηλιακοί συλλέκτες παράγουν υπερβολική ηλεκτρική ενέργεια, ο ελεγκτής κατευθύνει το πλεόνασμα για να φορτίσει τις μπαταρίες. Στη συνέχεια, το βράδυ και το βράδυ, όταν δεν υπάρχει ηλιακή ενέργεια, αυτή η συσκευή στέλνει ρεύμα από τις μπαταρίες σε έναν μετατροπέα που είναι συνδεδεμένος στο δίκτυο του σπιτιού. Υπάρχουν όμως στιγμές που το ρεύμα στις λεγόμενες «δεξαμενές» γίνεται ανεπαρκές για την εκτέλεση οποιωνδήποτε εργασιών. Τότε ο ελεγκτής αποφασίζει να πάρει την απαραίτητη ηλεκτρική ενέργεια από το δίκτυο της πόλης. Έτσι, ασκεί αποτελεσματική διαχείριση.

Μπαταρίες

Το κύριο πρόβλημα της ηλιακής ενέργειας είναι η ανάγκηχρήση μπαταρίας. Αυτά τα στοιχεία του σταθμού παραγωγής ενέργειας αυξάνουν σημαντικά το κόστος του συστήματος. Οι φτηνές επιλογές αυτοκινήτου δεν είναι κατάλληλες εδώ λόγω της γρήγορης αποτυχίας τους. Ακόμη και σε ήπια λειτουργία, δεν λειτουργούν για περισσότερα από τρία χρόνια. Η εντατική εργασία μειώνει τη διάρκεια ζωής τους σε ένα χρόνο. Εάν υπάρχει ανάγκη αποθήκευσης ενέργειας, τότε θα πρέπει να ληφθούν υπόψη άλλες επιλογές:

1. Μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου (lifepo 4). Αυτή είναι η καλύτερη επιλογή γιατί έχει απόδοση έως και 98%. Αυτό σημαίνει ότι δίνει σχεδόν όση ενέργεια λαμβάνει. Οι κατασκευαστές υπόσχονται διάρκεια ζωής περίπου 15 ετών, 3000 κύκλους φόρτισης με 80% εκφόρτιση και 5000 κύκλους με εκφόρτιση 50%. Το κόστος μιας τέτοιας μπαταρίας με χωρητικότητα 240 A/h είναι πάνω από 50 χιλιάδες ρούβλια.
2. Μπαταρίες μολύβδου-οξέος έλξης. Τέτοιες μπαταρίες εγκαθίστανται σε ηλεκτρικά αυτοκίνητα, ηλεκτρικά περονοφόρα ανυψωτικά. Είναι σε θέση να αντέξουν βαθιά εκκένωση. Η διάρκεια ζωής είναι 10-12 χρόνια. Οι τιμές για τέτοιες μπαταρίες ξεκινούν από 30 χιλιάδες ρούβλια.
3. Μπαταρίες νικελίου-καδμίου. Αυτή είναι μια από τις πιο ακριβές ποικιλίες. Το κόστος μιας μπαταρίας χωρητικότητας 250 A / h ξεκινά από 70 χιλιάδες ρούβλια. Αυτές οι μπαταρίες είναι καλές γιατί, αν ακολουθηθούν οι συστάσεις του κατασκευαστή, διαρκούν πολύ. Επιπλέον, όταν η χωρητικότητα μειώνεται με την πάροδο του χρόνου, μπορεί να αποκατασταθεί με κύκλους εκφόρτισης-φόρτισης προπόνησης.

Οι μπαταρίες είναι αναλώσιμα για την ηλιακή ενέργεια. Στη Ρωσία, οι τιμές για τις κατάλληλες μπαταρίες εξακολουθούν να είναι αδικαιολόγητα υψηλές και μειώνουν σημαντικά την κερδοφορία της χρήσης ενός φυσικού πόρου. Πρέπει να αγοράσετε μια τέτοια συσκευή μόνο από αξιόπιστους κατασκευαστές.

Εμπειρία σε ιδιωτικές κατοικίες

Πόσο κοστίζει ένα ηλιακό πάνελ, υπάρχει οικονομικό όφελος από τη χρήση τους;

Σύμφωνα με διάφορες πηγές, το κόστος του εξοπλισμού που προσφέρουν οι κατασκευαστές για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από τον ήλιο κυμαίνεται από 40-300 χιλιάδες ρούβλια. για μεσαίου μεγέθους σπίτι. Σε αυτό το εύρος είναι η τιμή τόσο των έτοιμων κιτ όσο και των μεμονωμένων ειδών.

Ο εξοπλισμός έχει σχεδιαστεί για διάρκεια ζωής 20 ετών ή περισσότερο. Οι μπαταρίες αποτελούν εξαίρεση.

Αν λάβουμε το κόστος των πληρωμών για την ηλεκτρική ενέργεια, προσθέστε την τιμή της θέρμανσης σε αυτό, τότε το ποσό θα είναι τουλάχιστον 50 χιλιάδες ρούβλια το χρόνο. Αυτό είναι για την κεντρική Ρωσία. Έτσι, ένα κιτ κοστίζει 300 χιλιάδες ρούβλια, το οποίο μπορεί να αποδώσει από 3 έως 5 kW στην μέγιστη τιμή του, αποπληρώνεται μέσα σε λίγα χρόνια.

Αν αναλύσουμε το ποσοστό μείωσης των τιμών για τέτοια προϊόντα, τότε η χρήση ηλιακών συλλεκτών δικαιολογείται.