Солнечная энергия - источник электричества.


Рубрика: Альтернативная энергетика
Метки:
Просмотров: 5357

солнечная энергия-источник электричества

Говоря об альтернативных источниках энергии, вначале приведу заезженную в СМИ фразу: "Солнечная энергия - главный источник электричества из-за многочисленных экологических и экономических преимуществ и доказанной надежности". И попытаемся разобраться, так ли это на самом деле.

Прежде всего, напомним, что энергия солнечного излучения может использоваться разными способами. В основном, это три: пассивное тепло, которое греет нас, предметы и здания; солнечное тепло в коллекторах для нагрева горячей воды и отопления; использование солнечной энергии для создания электричества (фотовольтаика PV), в которой не прямой, а только дневной свет, чтобы генерировать электричество.

Нас будет интересовать третий из названных способов и в связи с этим, немного теории.

Фотовольтаические системы используют ячейки, преобразующие солнечное излучение в электричество. Система состоит из одного или двух слоев полупроводниковой структуры. Когда свет падает на ячейки - это создает электрическое поле, которое проникая через слои, вырабатывает электричество. Чем больше интенсивность света, тем больше поток электричества.

Наиболее распространенный полупроводниковый материал, используемый в фотовольтаической системе - кремний, элемент которого больше всего обычно находится в песке. Нет никакого ограничения к его доступности как к сырью; кремний является вторым по распространенности материалом на земле. Кремниевые солнечные модули занимают в настоящее время 85-90% мирового рынка.

PV система не нуждается в ярком солнечном свете чтобы работать. Она может генерировать электричество даже в облачные дни. Из-за отражения солнечного света, в слегка облачные дни можно даже получать более высокие энергетические урожаи, чем в дни с абсолютно безоблачным небом.

Назовем несколько наиболее важных причин использования солнечной энергии для получения электрической энергии.

1. Топливо свободно.

Солнце - единственный ресурс, приводящий в действие солнечные батареи. Солнце - вечный источник света. PV ячейки сделаны из кремния, а он нетоксичный ресурс, и его много в земле.

2. Процесс получения энергии без шума, без вредной эмиссии или загрязнений газом. Горение естественных ресурсов для энергии может создать дым, вызвать кислотный дождь, загрязнить воду и загрязнить воздух, вызвать парниковый эффект. Солнечная энергия используется как топливо. Это не создает вредного побочного продукта и активно способствует уменьшению глобального потепления.

3. Системы PV безопасны и высоконадежны.

Предполагаемое время жизни модуля PV - 30 лет. Кроме того, его производительность очень высока и обеспечивает более чем 80 % начального питания после 25 лет эксплуатации. Это делает фотовольтаику очень надежной технологией в долгосрочной перспективе.

4. Модули PV могут быть переработаны и поэтому материалы, используемые в производственном процессе (кремний, стекло, алюминий, и т.д.), могут быть снова использованы. Рециркуляция не только выгодна для окружающей среды, но также и потому, что дает возможность уменьшить энергозатраты, материалы и стоимость производства.

5. Солнечные модули работают автоматически, легки в установке и не требуют особого обслуживания.

6. Солнечные системы дают возможность энергоснабжения индивидуального потребителя, особенно в местах, где другое электричество недоступно. Освещение дома, системы охлаждения больницы, закачка воды и др..

7. Модули могут быть эстетически интегрированы в здания.

Системы могут покрывать крыши и фасады, содействовать уменьшению энергетических затрат здания. Этот факт открывает много возможностей для лучшей интеграции систем PV в искусственной среде.

В продолжение преимуществ солнечной электроэнергии говорит и факт мирового опыта их внедрения. В энергетическом балансе стран, которые используют солнечную энергию для электричества, в том числе и для индивидуального сектора, доля такой энергии составляет от 1,5% до 3%. Среди них наибольшее внедрение происходит в Германии, Испании, Японии и США.

И все-таки, почему же так медленно продвигается процесс внедрения солнечных систем в индивидуальном хозяйстве в качестве альтернативного источника энергоснабжения? Главных причин, по моему мнению, две – низкое кпд кремниевых солнечных модулей (13%-20%); высокая стоимость комплекса оборудования, включая и солнечные панели, для электроснабжения дома.

Для подтверждения своего мнения хочу разъяснить, что такое комплекс оборудования солнечных электростанций частного дома, и из чего состоит такой комплекс.

Фотоэлектрические системы строятся, как правило, по следующему принципу, - безаккумуляторные и аккумуляторные.

Большинство соединенных c сетью фотоэлектрических систем являются безаккумуляторными и требуют наличия напряжения в сети для своей работы. Преимуществом такой системы является максимально эффективное использование солнечных батарей, которые всегда работают в точке максимальной мощности.

Аккумуляторные фотоэлектрические системы считают как резервный источник электроснабжения. Проектирование таких систем является более сложным и более ответственным, чем проектирование безаккумуляторной системы. Если вы ошибетесь при выборе мощности соединенной с сетью безбатарейной системы, недостающая энергию будет взята из сети.

Однако, если вы рассчитаете неправильно систему с аккумуляторами, то во время перерывов в электроснабжении вы можете оказаться без электроэнергии, несмотря на то, что вы имеете комплект "бесперебойного электроснабжения".

В состав вышеперечисленных комплектов входит обязательно следующее оборудование. Солнечный модуль, вырабатывающий постоянный ток (12В-40В), инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный, напряжением 220В и частотой 50 гц. Кроме того, в состав входят аккумуляторные батареи для хранения запаса электричества и контроллера, ускоряющего процесс заряда аккумуляторов.

Привожу примеры стоимостных характеристик безаккумуляторных, как менее дешевых, PV систем для энергоснабжения индивидуального потребителя.

Солнечная станция пиковой мощностью 2 кВт. Выработка кВт ч/год – 2330;

Стоимость – 3850 евро, в том числе,

Солнечный модуль (Италия) Рмах – 240 Вт, 247 евро. 8 модулей.

Инвертор (Германия), пиковая мощность – 2 кВт. 1160 евро.

Расходные материалы, кабель и крепления. 140 евро.

Монтаж, пусконаладочные работы – 540 евро.

Солнечная станция пиковой мощностью 3 кВт. Выработка кВт ч/год – 3490;

Стоимость – 5100 евро, в том числе,

Солнечный модуль (Италия) Рмах – 240 Вт, 247 евро. 12 модулей.

Инвертор (Германия), пиковая мощность – 3 кВт. 1300 евро.

Расходные материалы, кабель и крепления. 160 евро.

Монтаж, пусконаладочные работы – 690 евро.

Солнечная станция пиковой мощностью 4,2 кВт. Выработка кВт ч/год – 4660;

Стоимость – 6570 евро, в том числе,

Солнечный модуль (Италия) Рмах – 240 Вт, кол. 247 евро. 16 модулей.

Инвертор (Германия), пиковая мощность – 4,2 кВт. 1860 евро.

Расходные материалы, кабель и крепления. 220 евро.

Монтаж, пусконаладочные работы – 800 евро.

Пример комплектации аккумуляторной электростанции на солнечных батареях Украинского производства. Цена за комплект 6500 евро.

комплект оборудования

Прогноз выработки электричества от системы с разделением по сезонам года:

• Летом: 460 кВт.час в один месяц ( 15,2 кВт.ч в день).

• Весной: -Осенью: 280 кВт.ч в один месяц ( 9,2 кВт.ч в день).

• Зимой: 100-120 кВт.ч в месяц ( 3,6 кВт.ч в день).

Перечень оборудования для системы:

• Солнечная батарея (фотомодуль): Квазар 185 Ватт 24 В 16 шт.

• Контроллер заряда АКБ WELLSEE WS-MPPT60 (60А 48V) 1 шт.

• Аккумулятор AMG: Alista 200А*ч 12В 8 шт.

• Инвертор ФОРТ F55 (чистая синусоида) 3500 Вт( 6200 Вт в пиковом режиме) 48В. = 220~Вольт 3,5 кВт 1 шт.

Комплект обеспечивает работу:

1. Энергосберегающих ламп.

2. Зарядку ноутбука, мобильных телефонов

3. Домашних бытовых электроприборов

4. Телевизора

5. Компьютера

6. Электроинструмента

7. Холодильника

8. Глубинного насоса

Нагрузка подключенных одновременно электрических приборов не должна превышать мощность инвертора 3500 Вт.час.

Что этими цифрами я хочу подчеркнуть.

Солнечные модули в стоимости комплекса оборудования составляют от 50% до 60%.

Цена 1 Вт установленной мощности солнечных станций составляет – от 1,56 до 1,925 евро.

В предыдущих статьях мы говорили, что каждая зарождающаяся семья должна получать собственную энергию, эквивалентную 2 кВт. на одного человека, считая это энергетическим минимумом. Чтобы ориентироваться на этот критерий необходимо устанавливать на одну семью солнечную электростанцию мощностью от 3 кВт до 4,2 кВт.

Исходя из этого, при наличии электросети, частному домовладельцу за солнечную электростанцию необходимо выложить от 5 тыс. до 7 тыс. евро. Если же электросети нет, либо необходимо обеспечить полное автономное энергоснабжение, то эта цифра вырастает практически вдвое. Естественно, такая цена явно сдерживает процесс использования солнечной энергии как источник электричества.

Поэтому сложившееся общепринятое отношение к солнечной энергии таково, что это нишевой энергетический источник, слишком дорогой и неустойчивый для удовлетворения наших энергетических потребностей. Многое зависит от правительственной политики конкретной страны, а также цен на углеродное топливо - переменных существует достаточно много, однако на этом этапе было бы справедливо сказать, что солнечная энергия перестаёт быть просто забавной инновацией.

Возвращаясь в начало статьи, хочется отметить. Использование солнечной энергии для получения электричества имеет большую перспективу в будущем, когда внедрение новых технологий приведут к получению PV элементов с кпд не ниже 50%, когда стоимость их уменьшится вдвое.

В этой связи хочется еще раз сказать, что для индивидуальной энергетики целесообразно использовать комплексные схемы энергоснабжения, построенные на использовании энергии воды, воздуха и солнца. Это мини и микро ГЭС, ветрогенераторы и солнечные фотоэлектрические батареи. Такие технические решения предлагаются на рынке Украины, Белоруссии и России.

Если в вашей местности большую часть года светит яркое солнце, или дуют сильные ветры, или рядом с вашим домом течет небольшая быстрая речка (или недалеко от вас есть водоем), то даже при существующих ценах электроснабжение Вашего дома от возобновляемых источников энергии будет более дешевым вариантом, чем прокладка и подключение ЛЭП.

Надеюсь, внимательный читатель проявит живой интерес к опубликованному материалу и будет что сказать по данному поводу. Как всегда буду рад замечаниям и предложениям в данной теме.

Комментариев: 4 RSS

Для упрощенной оценки для юга Украины можно считать, что за 1 год 1кВт номинальной мощности фотобатарей по выработке эквивалентен150 Вт традиционного источника э/э, т.е. около 1300 кВтЧ.

Спасибо Борис, упрощенный расчет нужен при предварительной прикидке солнечных батарей. Коллеги, я надеюсь, воспользуются им.

Я так понимаю, что для частного дома одной солнечной панели недостаточно. Необходим еще и ветряк?

Денис, вы совершенно правы. Как правила в современных схемах автономного энергоснабжения дома используют гибридные схемы, в состав которых включаю в качестве источников: энергию солнца, ветра, воды (если домостроение находится вблизи рек). Тогда суммируя источники (это все делает автоматика)получается вполне достаточно энергии для бытовых потребностей дома и главное бесплатной энергии, не зависящий ни от кого.

Оставьте комментарий!

Используйте нормальные имена

Имя и сайт используются только при регистрации

Спасибо за ваш комментарий!

(обязательно)