Solenergi i Ryssland: teknik och framtidsutsikter. Stora solkraftverk i Ryssland

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

I många år har mänskligheten varit oroad över att få billig energi från alternativa förnybara resurser. Omvandlingen av luftmassor, havsvågornas tidvatten, geotermiska vatten - allt detta ses som en ytterligare outtömlig potential i motsats till fossila bränslen.

Den mest lovande förnybara källan är solenergi. När allt kommer omkring har den en kolossal resurs, bär ljus och värme och sätter igång alla vitala system på vår planet. Det är därför människan har förutsett enorma möjligheter för sig själv i detta. Trots ett antal brister i denna riktning tar solenergin i Ryssland fart.

Hur elektricitet tillverkas av ljus

Omvandlingen av solljus till elektrisk energi kallas den fotoelektriska effekten. Det uppstår när ett kraftfullt ljus faller på ytan av en halvledare, och i detta fall kisel.flöde. Under dess verkan lösgörs elektroner, som är en ström av laddade partiklar som kallas elektricitet.

Solen genererar ständigt en enorm mängd strålningsenergi. Varje kvadratmeter av dess yta släpper ut 63 MW i rymden. Naturligtvis har inte all denna energi det synliga spektrum som behövs för att generera elektricitet.

Efter att ha passerat avståndet mellan solen och jorden tappar ljusflödet sin intensitet, och en kvadratmeter av vår planets yta tar bara 0,9 kW. Men detta är inte bara förluster. De bästa solcellerna kan omvandla 18 % av ljuseffekten.

Därför, under de bästa omständigheterna, kommer PV-celler att producera 160 watt per kvadratmeter.

Vem leder solenergimarknaden

I dag är Kina den obestridda ledaren inom bearbetning av solenergi. Dess andel är 60 % av den totala el som världssamfundet tar emot på detta sätt. USA är på andra plats. De genererar 10,4 %. Indien upptar en hedervärd tredjeplats. Dess andel är 7,8 %. Japan, Tyskland och Brasilien följer efter i fallande ordning. Utvecklingen av solenergi i Ryssland tillåter ännu inte att bli en av ledarna. Men betyder detta att det tempererade klimatet inte tillåter korrekt användning av resursen från den mest kraftfulla källan?

Finns det tillräckligt med sol i Ryssland

Ryssland har enorm potential, enligt Energy Strategy Institutesolenergi, vilket uttrycks i motsvarande 2 300 miljarder ton konventionellt bränsle. Den ekonomiska resursen är mycket mindre - 12,5 miljoner ton referensbränsle. Men detta är mer än tillräckligt med tanke på att mängden energi som tas emot från solen på tre dagar kommer att vara mer än all el som genereras på ett år med traditionella metoder.

Mängden solstrålning fluktuerar kraftigt på grund av Rysslands geografiska läge. I varma regioner är det 1400 kWh/m2 och i kalla regioner är det 810 kWh/m2. Det beror också på årstiden. Den är högre under sommarmånaderna och vice versa på vintern.

Utsikterna för solenergi är mycket höga för vissa regioner.

Dessa inkluderar:

• Far Eastern District;
• västra och södra Sibirien;
• områdena kring Svarta havet och Kaspiska havet.

Enligt operatören av Unified Energy System är andelen elektricitet som produceras av solenergi i Ryssland 0,03 % av totalen.

Idag finns över 10 solkraftverk i Ryssland, som producerar en total kapacitet på 72,5 MW.

Utveckling av solenergi i Ryssland

Nu pågår en aktiv övervägande av projekt för byggande av kraftverk på Krimhalvöns territorium. För att göra det energioberoende krävs att ytterligare 2,5 miljarder kW genereras. Det är planerat att delvis täcka detta behov med hjälp av sol- och vindenergi, vilket dessutom kommerge 196 miljoner kW. till det allmänna nätet.

I andra delar av Ryssland, i synnerhet i staden Narimanov, är det planerat att bygga ett solkraftverk med en kapacitet på 25 miljoner kWh/år. Fjärran Östern ligger inte långt efter. För att möta energibehovet planeras ett solkraftverk med en kapacitet på 40 MW att byggas i republiken Sacha.

Ytterligare 5 projekt kommer att implementeras efter 2018. Byggandet av stora solkraftverk i Ryssland är alltså inte långt borta.

Autonom strömförsörjning för ett privat hus

Västerländska länder, som Tyskland, uppmuntrar omvandlingen av ett privat hus för att leverera el från solpaneler. Dessutom, om ett överskott av en resurs bildas, köps de från befolkningen. På dagtid säljs de alltså till elbolaget och på natten, när det inte är sol, köps elen tillbaka. I Ryssland fungerar inte ett sådant system. Men om solpaneler producerar mer energi än vad som behövs kan den lagras i batterier.

Hur beräknas antalet solpaneler

För att beräkna antalet solpaneler som ska försörja huset måste du ta reda på hur många kW som spenderades under månaden. Dela sedan det resulterande talet med 30. Detta kommer att vara medelvärdet av den nödvändiga mängden el per dag. För att ha en effektreserv för att ladda batterier måste du ta ytterligare en faktor på 1, 6. Därefter kan du börja välja solpaneler.

För driften av ett autonomt strömförsörjningssystem måste du, förutom solpaneler, åtminstone ha en växelriktare, utan vilken spänningen i hemnätverket endast blir 12 eller 24 volt.

Solpaneler

Fenomenet att omvandla energin från solljus upptäcktes redan på 1800-talet. Selen användes som en halvledare som genererar elektricitet. Den hade en verkningsgrad på cirka 1 %. Under denna tid har tekniken gått framåt och moderna solpaneler för privata hem har en verkningsgrad på upp till 35 %. Enligt deras design är de indelade i 3 varianter:

1. Monokristallint. Fotocellerna i dessa paneler är gjorda av en enda kristall. De har de högsta priserna och effektiviteten. Dessa enheter kan kännas igen på deras djupblå färg.



2. Polykristallin. Dessa batterier är gjorda av flera kiselskivor, vilket har en sämre effekt på att omvandla ljus till elektricitet. Men den lägre kostnaden påverkade deras breda distribution. Oftast installeras solpaneler för privata hus av denna typ.
3. Tunnfilm. Dessa batterier är ett halvledarpulver avsatt på ett flexibelt substrat. Därför kan de monteras på vilken yta som helst. Nackdelen är låg effektivitet.

Kostnaden för ett solbatteri beror på vilken princip som användes vid tillverkningen.

Inverter

En solcell består av många solcellsmoduler som producerar en spänning på 0,6 volt. Minsta indikator som batteriet ska ge ut är 14volt, så elementen för energiomvandling är seriekopplade med varandra. Denna spänning bör vara tillräcklig för att ladda batterierna, till vilka överflödig elektricitet avleds. Men hur gör man det möjligt att använda hushållsapparater, eftersom spänningen i hemnätverket är 220 volt?

En växelriktare används för dessa ändamål. Dess uppgift är att omvandla 12 volt till 220. Dessutom använder nätverket växelström, medan solpaneler genererar likström. Det är växelriktaren som omvandlar elektrisk energi på ett sådant sätt att den ger de egenskaper som motsvarar hemmanätverket.

Controller

Regulatorn är huvuddistributionsenheten i ett autonomt strömförsörjningssystem. En växelriktare, batterier, en elektrisk kabel från stadsnätverket är anslutna till den. Varför görs detta?

Under dagtid, när solpanelerna producerar för mycket el, styr regulatorn överskottet för att ladda batterierna. Sedan, på kvällen och natten, när det inte finns någon solenergi, skickar denna enhet el från batterierna till en växelriktare som är ansluten till husets nätverk. Men det finns tillfällen då strömmen i de så kallade "reservoarerna" blir otillräckliga för att utföra några uppgifter. Därefter bestämmer sig regulatorn för att ta den nödvändiga elen från stadsnätet. Således utövar han effektiv ledning.

Batterier

Det största problemet med solenergi är behovetbatterianvändning. Dessa delar av kraftverket ökar kostnaden för systemet avsevärt. Billiga bil alternativ är inte lämpliga här på grund av deras snabba fel. Även i ett skonsamt läge fungerar de inte i mer än tre år. Intensivt arbete förkortar deras livslängd till ett år. Om det finns behov av energilagring bör andra alternativ övervägas:

1. Litiumjärnfosfatbatterier (lifepo 4). Detta är det bästa alternativet eftersom det har en effektivitet på upp till 98%. Det betyder att han ger ut nästan lika mycket energi som han får. Tillverkarna lovar en livslängd på cirka 15 år, 3000 laddningscykler vid 80% urladdning och 5000 cykler vid 50% urladdning. Kostnaden för ett sådant batteri med en kapacitet på 240 A/h är över 50 tusen rubel.
2. Blybatterier för dragkraft. Sådana batterier är installerade på elbilar, elektriska gaffeltruckar. De tål djupa urladdningar. Livslängden är 10-12 år. Priserna för sådana batterier börjar på 30 tusen rubel.
3. Nickel-kadmium-batterier. Detta är en av de dyraste sorterna. Kostnaden för ett batteri med en kapacitet på 250 A / h börjar från 70 tusen rubel. Dessa batterier är bra eftersom, om tillverkarens rekommendationer följs, håller de länge. Dessutom, när kapaciteten minskar med tiden, kan den återställas med träningscykler för urladdning och laddning.

Batterier är förbrukningsvaror för solenergi. I Ryssland är priserna för lämpliga batterier fortfarande orimligt höga och minskar avsevärt lönsamheten för att använda en naturresurs. Du behöver endast köpa en sådan enhet från betrodda tillverkare.

Erfarenhet i privata hem

Hur mycket kostar en solpanel, finns det en ekonomisk fördel av att använda dem?

Enligt olika källor ligger kostnaden för utrustning som erbjuds av tillverkare för att generera elektricitet från solen i intervallet 40-300 tusen rubel. för ett medelstort hem. I det här sortimentet finns priset på både färdiga kit och enskilda föremål.

Utrustningen är designad för en livslängd på 20 år eller mer. Batterier är ett undantag.

Om vi tar kostnaden för betalningar för el, lägg till priset för uppvärmning till det, då kommer beloppet att vara minst 50 tusen rubel per år. Detta är för centrala Ryssland. Således betalar ett kit som kostar 300 tusen rubel, som kan leverera från 3 till 5 kW vid sitt högsta värde, sig själv inom några år.

Om vi analyserar prissänkningstakten för sådana produkter, blir användningen av solpaneler motiverad.