אנרגיה סולארית ברוסיה: טכנולוגיות וסיכויים. תחנות כוח סולאריות גדולות ברוסיה

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

במשך שנים רבות, האנושות דאגה להשגת אנרגיה זולה ממשאבים מתחדשים חלופיים. השינוי של מסות האוויר, הגאות והגאות של גלי האוקיינוס, מים גיאותרמיים - כל זה נתפס כפוטנציאל בלתי נדלה נוסף בניגוד לדלקים מאובנים.

המקור המתחדש המבטיח ביותר הוא אנרגיה סולארית. אחרי הכל, יש לו משאב אדיר, נושא אור וחום, ומניע את כל המערכות החיוניות על הפלנטה שלנו. לכן האדם חזה לעצמו סיכויים אדירים בכך. למרות מספר חסרונות בכיוון זה, האנרגיה הסולארית ברוסיה צוברת תאוצה.

איך מייצרים חשמל מאור

המרה של אור השמש לאנרגיה חשמלית נקראת האפקט הפוטואלקטרי. זה מתרחש כאשר אור חזק נופל על פני השטח של מוליך למחצה, ובמקרה זה סיליקון.זְרִימָה. תחת פעולתו, מנותקים אלקטרונים, שהם זרם של חלקיקים טעונים הנקרא חשמל.

השמש מייצרת כל הזמן כמות עצומה של אנרגיה קורנת. כל מטר מרובע של פני השטח שלו משחרר 63 MW לחלל. כמובן, לא לכל האנרגיה הזו יש את הספקטרום הנראה לעין הדרוש לייצור חשמל.

לאחר שעבר את המרחק בין השמש לכדור הארץ, שטף האור מאבד מעוצמתו, ומטר מרובע מפני השטח של כוכב הלכת שלנו לוקח רק 0.9 קילוואט. אבל זה לא הכל הפסדים. התאים הפוטו-וולטאיים הטובים ביותר יכולים להמיר 18% מתפוקת האור.

לכן, בנסיבות הטובות ביותר, תאי PV יפיקו 160 וואט למ ר.

מי מוביל את שוק האנרגיה הסולארית

היום, המובילה הבלתי מעורערת בעיבוד אנרגיה סולארית היא סין. חלקה הוא 60% מסך החשמל שמקבלת הקהילה העולמית בדרך זו. ארצות הברית נמצאת במקום השני. הם מייצרים 10.4%. הודו תופסת מקום שלישי מכובד. חלקה הוא 7.8%. יפן, גרמניה וברזיל עוקבות אחריהם בסדר יורד. פיתוח האנרגיה הסולארית ברוסיה עדיין לא מאפשר לה להפוך לאחת המובילות. אבל האם זה אומר שהאקלים הממוזג אינו מאפשר שימוש נכון במשאב של המקור החזק ביותר?

האם יש מספיק שמש ברוסיה

לרוסיה יש פוטנציאל עצום, על פי המכון לאסטרטגיית אנרגיהאנרגיה סולארית, המתבטאת בשווה ערך ל-2,300 מיליארד טון של דלק רגיל. המשאב הכלכלי הוא הרבה פחות - 12.5 מיליון טון של דלק ייחוס. אבל זה די והותר, בהתחשב בכך שכמות האנרגיה שתתקבל מהשמש תוך 3 ימים תהיה יותר מכל החשמל שנוצר בשנה בשיטות מסורתיות.

כמות קרינת השמש משתנה מאוד עקב מיקומה הגיאוגרפי של רוסיה. באזורים חמים הוא 1400 קוט"ש/מ"ר, ובאזורים קרים הוא 810 קוט"ש/מ"ר. זה תלוי גם בעונה בשנה. הוא גבוה יותר בחודשי הקיץ ולהיפך בחורף.

הסיכויים לאנרגיה סולארית גבוהים מאוד באזורים מסוימים.

אלה כוללים:

• מחוז המזרח הרחוק;
• מערב ודרום סיביר;
• אזורים המקיפים את הים השחור והים הכספי.

לפי המפעיל של מערכת האנרגיה המאוחדת, חלק החשמל המיוצר על ידי אנרגיה סולארית ברוסיה הוא 0.03% מהכלל.

היום פועלות ברוסיה למעלה מ-10 תחנות כוח סולאריות, המפיקות הספק כולל של 72.5 MW.

פיתוח אנרגיה סולארית ברוסיה

כעת יש שיקול אקטיבי של פרויקטים לבניית תחנות כוח בשטח חצי האי קרים. כדי להפוך אותו לבלתי תלוי באנרגיה, יש צורך לייצר 2.5 מיליארד קילוואט נוספים. מתוכנן לכסות את הצורך הזה באופן חלקי בעזרת אנרגיית השמש והרוח, מה שיעשה בנוסףלתת 196 מיליון קילוואט. לרשת הציבורית.

בחלקים אחרים של רוסיה, בפרט, בעיר נרימנוב, מתוכננת להקים תחנת כוח סולארית בהספק של 25 מיליון קוט ש לשנה. המזרח הרחוק לא רחוק מאחור. כדי לענות על הביקוש לאנרגיה, מתוכננת לקום ברפובליקה של סחה תחנת כוח סולארית בהספק של 40 MW.

עוד 5 פרויקטים ייושמו לאחר 2018. לפיכך, בניית תחנות כוח סולאריות גדולות ברוסיה אינה רחוקה.

ספק כוח אוטונומי לבית פרטי

מדינות מערביות, כמו גרמניה, מעודדות הסבה של בית פרטי לאספקת חשמל מפאנלים סולאריים. יתרה מכך, אם נוצר עודף של משאב, אז הם נקנים מהאוכלוסייה. כך, בשעות היום הם נמכרים לחברת החשמל, ובלילה, כשאין שמש, קונים את החשמל בחזרה. ברוסיה, מערכת כזו לא עובדת. עם זאת, אם פאנלים סולאריים מייצרים יותר אנרגיה מהנדרש, ניתן לאחסן אותה בסוללות.

איך מחושב מספר הפאנלים הסולאריים

כדי לחשב את מספר הפאנלים הסולאריים שיספקו את הבית, עליך לברר כמה קילוואט הושקעו במהלך החודש. לאחר מכן חלקו את המספר המתקבל ב-30. זה יהיה הערך הממוצע של כמות החשמל הנדרשת ליום. כדי שיהיה לך עתודת חשמל לטעינת סוללות, אתה צריך לקחת פקטור נוסף של 1, 6. לאחר מכן, אתה יכול להתחיל לבחור פאנלים סולאריים.

להפעלת מערכת אספקת חשמל אוטונומית, בנוסף לפאנלים סולאריים, יש להחזיק לפחות מהפך, שבלעדיו המתח ברשת הביתית יהיה 12 או 24 וולט בלבד.

פאנלים סולאריים

תופעת המרת האנרגיה של אור השמש התגלתה עוד במאה ה-19. סלניום שימש כמוליך למחצה המייצר חשמל. הייתה לו יעילות של כ-1%. במהלך תקופה זו, הטכנולוגיה צעדה קדימה ולפאנלים סולאריים מודרניים לבתים פרטיים יש יעילות של עד 35%. לפי העיצוב שלהם, הם מחולקים ל-3 זנים:

1. מונו-גביש. תאי הפוטו של הלוחות הללו עשויים מגביש יחיד. יש להם את המחירים והיעילות הגבוהים ביותר. ניתן לזהות מכשירים אלה לפי הצבע הכחול העמוק שלהם.



2. פוליקריסטלי. סוללות אלו עשויות ממספר פרוסות סיליקון, אשר להן השפעה גרועה יותר על המרת האור לחשמל. עם זאת, העלות הנמוכה יותר השפיעה על תפוצתם הרחבה. לרוב מותקנים פאנלים סולאריים לבתים פרטיים מסוג זה.
3. סרט דק. סוללות אלו הן אבקת מוליכים למחצה המופקדת על מצע גמיש. לכן, ניתן להרכיב אותם על כל משטח. החיסרון הוא יעילות נמוכה.

העלות של סוללה סולארית תהיה תלויה באיזה עיקרון יושם בייצור.

Inverter

תא סולארי מורכב ממודולים פוטו-וולטאיים רבים המייצרים מתח של 0.6 וולט. האינדיקטור המינימלי שהסוללה אמורה לשחרר הוא 14וולט, כך שהאלמנטים להמרת אנרגיה מחוברים בטור זה עם זה. מתח זה צריך להספיק לטעינת הסוללות, שאליהן מופנה עודף חשמל. אבל איך לאפשר שימוש במכשירי חשמל ביתיים, כי המתח ברשת הביתית הוא 220 וולט?

נעשה שימוש במהפך למטרות אלה. המשימה שלה היא להמיר 12 וולט ל-220. בנוסף, הרשת משתמשת בזרם חילופין, בעוד פאנלים סולאריים מייצרים זרם ישר. המהפך הוא הממיר אנרגיה חשמלית באופן שייתן את המאפיינים התואמים לרשת הביתית.

בקר

הבקר הוא מכשיר ההפצה העיקרי במערכת אספקת חשמל אוטונומית. מהפך, סוללות, כבל חשמלי של הרשת העירונית מחוברים אליו. למה זה נעשה?

במהלך היום, כאשר הפאנלים הסולאריים מייצרים חשמל בכמות גדולה, הבקר מכוון את העודפים לטעינת הסוללות. לאחר מכן, בערב ובלילה, כשאין אנרגיה סולארית, המכשיר הזה שולח חשמל מהסוללות למהפך המחובר לרשת הבית. אבל יש מקרים שבהם הזרם במה שנקרא "מאגרים" הופך לבלתי מספיק כדי לבצע משימות כלשהן. ואז הבקר מחליט לקחת את החשמל הדרוש מהרשת העירונית. לפיכך, הוא מפעיל ניהול יעיל.

סוללות

הבעיה העיקרית של אנרגיה סולארית היא הצורךשימוש בסוללה. אלמנטים אלה של תחנת הכוח מייקרים משמעותית את עלות המערכת. אפשרויות מכוניות זולות אינן מתאימות כאן בגלל הכישלון המהיר שלהן. אפילו במצב עדין, הם לא עובדים יותר משלוש שנים. עבודה אינטנסיבית מקצרת את חיי השירות שלהם לשנה. אם יש צורך באחסון אנרגיה, יש לשקול אפשרויות אחרות:

1. סוללות ליתיום ברזל פוספט (lifepo 4). זוהי האפשרות הטובה ביותר מכיוון שיש לה יעילות של עד 98%. זה אומר שהוא נותן אנרגיה כמעט כמו שהוא מקבל. היצרנים מבטיחים חיי שירות של כ-15 שנים, 3000 מחזורי טעינה ב-80% פריקה ו-5000 מחזורים ב-50% פריקה. העלות של סוללה כזו עם קיבולת של 240 A/h היא מעל 50 אלף רובל.
2. סוללות עופרת-חומצה מתיחה. סוללות כאלה מותקנות על מכוניות חשמליות, מלגזות חשמליות. הם מסוגלים לעמוד בהפרשות עמוקות. חיי השירות הם 10-12 שנים. המחירים לסוללות כאלה מתחילים ב-30 אלף רובל.
3. סוללות ניקל-קדמיום. זהו אחד הזנים היקרים ביותר. העלות של סוללה עם קיבולת של 250 A / h מתחילה מ 70 אלף רובל. סוללות אלו טובות מכיוון שאם עוקבים אחר המלצות היצרן, הן מחזיקות מעמד זמן רב. בנוסף, כאשר הקיבולת יורדת עם הזמן, ניתן לשחזר אותה עם מחזורי פריקה-טעינה אימון.

סוללות הן חומרים מתכלים לאנרגיה סולארית. ברוסיה המחירים לסוללות מתאימות עדיין גבוהים באופן בלתי סביר, ומפחיתים מאוד את הרווחיות של שימוש במשאב טבע.אתה צריך לרכוש מכשיר כזה רק מיצרנים מהימנים.

ניסיון בבתים פרטיים

כמה עולה פאנל סולארי, האם יש יתרון כלכלי מהשימוש בהם?

לפי מקורות שונים, עלות הציוד שמציעים היצרנים לייצור חשמל מהשמש נעה בטווח של 40-300 אלף רובל. לבית בגודל בינוני. בטווח זה המחיר הן של ערכות מוכנות והן של פריטים בודדים.

הציוד מיועד לחיי שירות של 20 שנה או יותר. סוללות הן חריגות.

אם ניקח את עלות התשלומים עבור חשמל, נוסיף לזה את מחיר החימום, אז הסכום יהיה לפחות 50 אלף רובל בשנה. זה למרכז רוסיה. לפיכך, ערכה בעלות של 300 אלף רובל, המסוגלת לספק בין 3 ל-5 קילוואט בשווי השיא שלה, מחזירה את עצמה תוך מספר שנים.

אם ננתח את שיעור הפחתת המחיר של מוצרים כאלה, השימוש בפאנלים סולאריים הופך להיות מוצדק.