ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ. СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСТВО В СОВРЕМЕННОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ

Устойчивое развитие человечества — часто обсуждаемая в настоящее вре­мя тема. Совершенно очевидно, что будущее технологическое развитие не мо­жет продолжаться только на основе роста производства и потребления иско­паемого топлива (нефть, уголь, природный газ), потому что его запасы посте­пенно истощаются. Их использование, кроме того, оказывает значительную на­грузку на окружающую среду.

В настоящее время потребление энергии от ископаемого топлива проис­ходит значительно быстрее, чем восполнение его запасов. Можно уверенно по­лагать, и это общепризнанный факт, что использование возобновляемых источ­ников энергии - единственная жизнеспособная альтернатива для развития на­шей цивилизации. Этой проблеме посвящены международные политические и научные конференции, в том числе ключевая конференция в Киото (Япония) в 1997 г., хотя такую же конференцию 2007 г. на о. Бали (Индонезия) нельзя при­знать успешной.

Общее производство энергии на Земле растет по экспоненте. В 2000 г. его объем уже превысил Е= 1014 кВт ч/год. Если бы эта тенденция продолжилась, то этот объем достиг бы величины Е= 1017 кВтч/год в течение менее чем столе­тия [1, 2].

Это стало бы катастрофическим сценарием, при котором глобальные эко­системы, скорее всего, не смогли бы выжить.

Кроме производства энергии как таковой, должны быть учтены и многие другие известные и весьма обсуждаемые побочные эффекты. Это эмиссия опасных или даже ядовитых газов, производство и эмиссия пепла, радиоактив­ные отходы, эмиссия парниковых газов, кислотные дожди, как следствие этого — глобальное потепление и таяние ледников.

Необходимо подчеркнуть, что во время последнего ледникового периода средняя температура на Земле была только на 4°С ниже, чем сегодня, а на осно­ве недавно выполненных оценок можно полагать, что в течение последующих 50 лет средняя температура на Земле может вырасти на 4°С. Такое увеличение температуры оказало бы катастрофическое влияние на глобальные экосистемы.

Самые пессимистические сценарии оценивают средний прирост темпера­туры в течение следующего столетия на уровне 9°С. Концентрация атмосфер­ного СС>2 растет на 0.4 % ежегодно, а концентрация метана растет еще быстрее. Парниковый эффект, вероятно, и есть причина имеющего место, весьма опас­ного изменения климата. Парниковые газы поглощают инфракрасную радиа-

цию от поверхности Земли, частично отражая ее. Этот эффект нарушает баланс между энергией, поглощенной Землей и отраженной от Земли. Пока не доказа­но убедительно, что эти изменения климата вызваны именно деятельностью че­ловека. Быстрое изменение климата и колебание уровня моря на целых 100 м исторически имели место в течение текущего тысячелетия.

Угольная электростанция мощностью Р = 1000 МВт существенно загряз­няет атмосферу, выбрасывая приблизительно Ю10 кг СО2 ежегодно, не говоря уже о других газах, таких как SO2, и о золе (часто слегка радиоактивной). Эта эмиссия происходит даже и от электростанций с высококачественными десуль - фуризаторами и сепараторами золы, вызывая кислотные дожди и снижение pH почвы и поверхностных вод.

Некоторый оптимизм прибавляют прогнозы, связанные с тем, что мы не мо­жем экстраполировать на будущее текущие тенденции, и что производство энер­гии достигнет насыщения, например вследствие внедрения энергосберегающих технологий и того факта, что кривая производства энергии во времени асимптоти­чески приблизится к уровню Е = 1016 кВт-ч/год, который никогда не будет пре­взойден. Согласно [3], текущее потребление нефти уже достигло своего максимума и должно начать снижаться после 2030 года. За следующие 50 лет ее потребление должно снизиться приблизительно до половины существующего уровня.

Такая тенденция могла бы, возможно, быть приемлемой с точки зрения устойчивого развития. Но прогнозы изменяются в большой степени (это пока­зано на рис. 1.1), и только время покажет, какой из этих прогнозов окажется верным. Поэтому поиск альтернативы традиционным ископаемым энергоре­сурсам представляется задачей чрезвычайно актуальности.

image005

1900 2000 2100 2200 * год

Рис. 1.1. Гповальное производство энергии:

1 - общее производство энергии; 2 - производство электроэнергии; 3 - прогноз (е - энергия, приходящая от Солнца)

Уже даже не обсуждается вопрос о том, что широкомасштабное введение в хозяйственную деятельность возобновляемых источников энергии является едва ли ни единственным шансом для выживания человечества. Только повсе­местное осознание этого факта и принятие экстренных мер по реализации на практике этой идеологии, причем в самое ближайшее время, может обеспечить устойчивое развитие человечества на долгие десятилетия и столетия вперед.

По общепринятой терминологии к нетрадиционным возобновляемым ис­точникам энергии (НВИЭ) относятся гидроэнергия, солнечная и геотермальная энергия, энергия ветра, приливов и отливов, волн, термальный градиент моря, энергия преобразования биомассы, энергия сжигания топливной древесины, дре­весного угля, торфа. Насчитывается множество источников энергии, которые со­ответствуют этому определению, и достаточно большое число энергетических технологий, основанных на использовании ВИЭ (см. рис. 18.104 иллюстриро­ванного приложения, глава 18). При рассмотрении этого рисунка можно легко убедиться, что практически все возобновляемые источники энергии являются производными от энергии Солнца (исключение составляют ядерная энергия, вы­сокотемпературная геотермальная энергия, а также энергия приливов и отливов, обусловленных притяжением нашего естественного спутника Луны).

Понятно, что далеко не все представленные на рис. 18.104 виды возоб­новляемой энергии уже сегодня могут быть вовлечены в хозяйственную прак­тику. И это определяется не только, и не столько потенциалом этих ВИЭ, сколько рядом других факторов, важнейшим из которых является степень про­работанности и уровень развития технологий использования того или иного во­зобновляемого энергоресурса. Наиболее используемые сегодня на практике во­зобновляемые источники энергии показаны нарис. 18.105.

К сожалению, Россия сегодня не является мировым лидером в вопросах использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) (рис. 18.110), одна­ко имеются основания полагать, что уже в обозримом будущем ситуация нач­нет меняться к лучшему.

Солнце является первичным и основным источником энергии для нашей планеты. Оно обогревает Землю, приводит в движение реки и сообщает силу ветру. Человечество только начинает в полной мере выявлять и использовать ее потенциал.

Энергия, получаемая от Солнца, является чистой, неисчерпаемой и не оказывает вредного влияния на окружающую среду. Использование энергии Солнца — лучший способ борьбы с выбросами вредной двуокиси углерода ССЬ, вырабатываемой традиционными генераторами электрической и тепловой энергии.

Энергия Солнца поистине неисчерпаема. Из рассмотрения рис. 18.106 видно, что годовое поступление на Землю солнечной энергии во много раз пре­вышает общемировые потребности в энергии.

Естественно, не вся приходящая энергия Солнца во всех ее проявлениях может быть полезно использована. В значительной степени это определяется балансом солнечной энергии, поступающей на Землю (рис. 1.2).

Подпись: Поглощение инфракрасного излучения 6% Теплопроводность и конвекция от поверхности Земли 7%

Подпись:

image008 image009
Подпись: Инфракрасное излучение, излучённое поверхностью Земли 10%
Подпись: Поглощение 8 атмосфере 23%

а & ^

Нагрев земной.

поверхности 47% *

Рис. 1.2. Приближенный баланс солнечной энергии, поступающей на Землю

Наша планета поглощает постоянно Р=1,810П Вт солнечного излучения с небольшими колебаниями вследствие солнечной активности и сезонных эф­фектов (поскольку орбита Земли отличается от круговой). Это на три порядка величины выше, чем все производство и потребление энергии человечеством.

Однако не нужно забывать, что только ничтожная часть поступающей энергии может быть использована.

Потребление угля начнет уменьшаться приблизительно в 2040 г. С другой стороны, использование солнечной энергии растет быстро, и к 2040 г. ее доля в полном производстве энергии на Земле должна быть наибольшей среди всех источников энергии. Этот рост мог бы, вероятно, быть еще более высоким, если бы развитию солнечной энергетики не препятствовали ее противники, связан­ные с нефтяным лобби.

Использование солнечной энергии может быть реализовано по двум главным направлениям.

1. Фотоэлектрическое преобразование солнечного излучения в электро­энергию (Photovoltaics).

2. Тепловое использование солнечной энергии (Solar Thermal).

Тенденции в производстве энергии из различных источников, начиная с

1950 г., и прогноз будущего развития до 2060 г. показаны на рис. 1.3.

Более детально эта информация представлена на рис. 18.3. Оба рисунка основаны на данных Королевской голландской компании Shell.

image012Глобальное производства солнечных фотоэлектрических панелей растет во всем мире такими темпами, что превосходит даже самые оптимистические прогнозы.

геотермальная энергия энергия океана солнечная энергия

Подпись:Подпись:image015Подпись:новая омомасса анергия ветра гидроэнергия традиционная биомасса ядерная энергия природный газ нефть

уголь

Наиболее высокими темпами производство фотоэлектрических модулей растет в Германии. Весьма активны Китай и Япония, а также ряд других стран. Рост объема установленных фотоэлектрических панелей в Европе выше, чем в США, в первую очередь благодаря субсидиям, которые предусматриваются в некоторых европейских государствах на эти цели.

Остальная часть мира это, главным образом, развивающиеся страны, где рост объемов установленных солнечных панелей сдерживается низкой покупа­тельной способностью населения. Информация о состоянии производства в разных странах мира представлена на рис. 18.120 и 18.121.

Во многих случаях объем производства солнечных модулей лимитирует­ся наличием производственных мощностей. Однако в России ситуация выгля­дит иначе. Из рис. 18.119 легко видеть, что реальное производство предпри­ятиями Российской Федерации солнечных элементов и модулей намного ниже потенциальных производственных возможностей. Этот факт связан со специ­фическими условиями все еще существующими в РФ, где факторы, стимули­рующие развитие производства и использования солнечных панелей, практиче­ски отсутствуют. А без такой поддержки возобновляемые источники энергии не выдерживают конкуренции с традиционными энергетическими ресурсами, в особенности с природным газом.

Даже в доисторические времена люди сознавали значимость энергии для своей жизни и поклонялись источникам света и высокой температуры как не­ким божествам. Солнечное излучение - самый важный источник возобновляе­мой и экологически чистой энергии, самый многообещающий источник на дол­госрочную перспективу. Вот почему такое большое внимание уделяется проб­лемам его использования.

Государства с развитой промышленностью, но с ограниченными собст­венными ресурсами энергии выделяют большие средства на исследования. По­ка солнечная энергетика не в состоянии успешно конкурировать с электростан­циями высокой производительности, сжигающими ископаемое топливо, с атомными электростанциями или с гидроэлектростанциями. Но она уже успеш­но используется как дополнительный местный источник энергии, и, как было упомянуто выше, ее значимость быстро растет.

Солнечные электростанции мощностью до несколько МВт уже были по­строены, и еще большее их число разрабатывается. На рис. 18.35 показана одна такая электростанция с установленной мощностью 115 кВт, смонтированная в штате Юта (США). На рис. 18.53 показана другая станция максимальной мощ­ностью 210 кВт, установленная в Калифорнии (США).

Солнечная энергия особенно важна для энергоснабжения территорий, удаленных от централизованных сетей электроснабжения, в особенности там, где построение таких сетей было бы экономически нецелесообразно.

Гидроэлектрическая энергия не всегда имеется под рукой в этих областях, а генераторы с двигателями внутреннего сгорания зависят от постоянных по­ставок бензина, дизельного топлива или сырой нефти.

Такая ситуация наиболее характерна для России. Здесь около 20 млн че­ловек проживают на территории, не обеспеченной централизованным энерго­снабжением, которая составляет две трети территории всей страны (рис. 18.109).

Низкое напряжение постоянного тока, приблизительно U «12+48 V, в принципе могло бы рассматриваться как неудобство, но не как принципиальное препятствие, так как для всех общеупотребительных электрических приборов (источники света, телевизоры, рефрижераторы, электродрели и т. д.) существу­ют версии с 12 24 вольтовым рабочим напряжением. Кроме того, напряжение постоянного тока (DC) может быть с помощью специальных электронных уст­ройств преобразовано в стандартное напряжение переменного тока (АС) с U = 220-230 В.

Другое неудобство, например, в том, что коэффициент использования ус­тановленной мощности солнечной электростанции составляет в лучшем случае 30 %, в то время как для топливных и ядерных станций, а также гидроэлектро­станций, эта величина составляет порядка 85%. Кроме того, колебания интен­сивности солнечного излучения (ночью, когда энергия больше всего необходи­ма, оно вообще отсутствует) также не являются серьезным препятствием. Правда, солнечное излучение не доступно по заказу, и не все дни являются солнечными (например, для центрально-европейских или российских условий). Однако долгосрочные наблюдения позволяют получить определенные средние значения солнечной радиации для различных регионов или областей, которые могут быть использованы при расчетах потенциальной выработки электроэнер­гии на солнечных станциях, размещаемых на этих территориях.

Сегодняшнее максимальное глобальное потребление электроэнергии могло бы быть обеспечено фотоэлектрическими панелями, покрывающими

территорию площадью 400x400 квадратных километров. Площадь пустыни Са­хара с идеальными условиями поступления солнечного света, по крайней мере, в 50 раз больше.

Уровень прихода солнечной радиации в некотором заданном районе в значительной степени определяет потенциал солнечной энергии.

Таблица 1.1. Количество солнечной радиации в Европе и странах Карибского бассейна, кВт-ч/м2 в день

Месяц

Южная

Европа

Центральная

Европа

Северная

Европа

Карибский

регион

Январь

2.6

1.7

0.8

5.1

Февраль

3.9

3.2

1.5

5.6

Март

4.6

3.6

2.6

6.0

Апрель

5.9

4.7

3.4

6.2

Май

6.3

5.3

4.2

6.1

Июнь

6.9

5.9

5.0

5.9

Июль

7.5

6.0

4.4

6.0

Август

6.6

5.3

4.0

6.1

Сентябрь

5.5

4.4

3.3

5.7

Октябрь

4.5

3.3

2.1

5.3

Ноябрь

3.0

2.1

1.2

5.1

Декабрь

2.7

1.7

0.8

4.8

ГОД

5.0

3.9

2.8

5.7

В таблице 1.1 (по материалам: http://air. Hc. bi:) представлены сравни­тельные данные по приходящей солнечной радиации в странах Южной, Цен­тральной и Северной Европы в сравнении со странами Карибского региона. Не­трудно заметить, что если в летние месяцы (июль) территории Южной и Цен­тральной Европы практически не уступают этим странам по количеству посту­пающей солнечной радиации на 1 м2 поверхности, то в зимние и даже в осенние месяцы разница более ощутима. Правда, годовое поступление солнечной энер­гии для стран Южной Европы почти в точности соответствует этому параметру для стран Карибского бассейна.

Это говорит о высоком потенциале солнечной энергии в Европе, что де­лает целесообразным и полностью оправданным курс на развитие масштабного использования энергии Солнца, в особенности путем фотоэлектрического пре­образования солнечного излучения в электричество. В мире имеется значитель­ное число пустынных территорий, например в Саудовской Аравии, Казахстане, Австралии, Мексике, Аризоне, Чили и т. д., где использование технологий фо­тоэлектрического преобразования весьма перспективно.

Неоднородность солнечного энергоснабжения может быть компенсиро­вана аккумуляторами — как классическими электрохимическими, так и осно­

ванными на накоплении энергии в форме водорода, производимого в результа­те электролиза воды. Водород в этом случае может транспортироваться в гер­метичных резервуарах под давлением или в сжиженном состоянии и использо­ваться в двигателях внутреннего сгорания с практически нулевой эмиссией уг­лекислого газа, или же для производства электроэнергии через электрохимиче­ские реакции в так называемых топливных элементах.

У небольших солнечных устройств есть еще одно преимущество — их транспортабельность. Они весьма полезны для мобильного применения, на­пример для кочевников или для мобильных научных экспедиций в отдаленных областях. Солнечные фотоэлектрические панели - самые эффективные источ­ники энергии на космических станциях и спутниках, движущихся по орбитам, близким к Солнцу.

Представляет интерес сравнительная оценка такого параметра, как интен­сивность приходящей солнечной радиации, для разных стран, в том числе для Чехии и России. Эти данные представлены на рис. 1.4- 1.6, а также на рис. 18.108 (для России).

На рис. 1.4 приведена карта Чешской республики с изолиниями, обозна­чающими значения средней годовой солнечной энергии, поглощаемой поверхно­стью Земли, наклоненной к югу под углом, соответствующим данной географи­ческой широте. В Чешской республике максимум энергии, поглощаемой в сол­нечный день в июле, составляет 6,8 кВт-ч-м'2 в день. Очевидно, что самая высо­кая интенсивность солнечного излучения находится в Южной Моравии с ее из­вестными виноградниками, и что самая низкая интенсивность наблюдается в го­рах вдоль национальных границ, где туман или плохая погода более вероятны.

image017

Рис. 1.4. Распределение среднегодового количества поступающей солнечной радиации в Чешской республике на единицу поверхности, наклоненной на юг под углом, соответствующим географической широте Чехии (кВт ч-м~2 год'1) 18

В настоящее время фотоэлектрические технологии в Чешской республике используются достаточно широко. В Чехии имеется немалое количество сол­нечных станций, а в среднесрочной перспективе можно прогнозировать еще более интенсивное применение солнечных технологий. Понятно, что эти тех­нологии чаще должны применяться и в областях с более высокой интенсивно­стью солнечного излучения.

Тем не менее, одна четверть всех солнечных фотоэлектрических панелей, произведенных во всем мире, установлена в соседней с Чехией Германии, у ко­торой похожие условия.

Даже если учитывать тот факт, что эту тенденцию стимулируют немецкие правительственные субсидии, значимость этого обстоятельства нельзя недо­оценивать. Этот факт показывает, насколько немецкое общество признает на­стоящую и будущую важность солнечной энергетики.

Недавние прогнозы, подготовленные Мировым Энергетическим Советом (WEC), показывают, что после 2040 года, солнечная энергия будет наибольшим компонентом глобального производства энергии (рис. 18.3). Таким образом, очень важно не отстать в этой области, хотя положительные и отрицательные моменты влияния применяемых субсидий на экономику могли бы быть предме­том длительных детальных обсуждений.

Рисунок 18.1 (см. главу 18) показывает распределение падающей солнеч­ной энергии в глобальном масштабе. Здесь мы можем видеть, что области с наи­большей интенсивностью солнечного излучения - упомянутые выше пустыни, где средние значения для радиации, поступающей на единицу земной поверхно­сти, наклоненной к югу под углом, соответствующим географической широте, намного выше, чем в Чешской республике. Самые высокие значения обычно на­блюдаются в одной области, в Аризоне, где ежегодная средняя величина посту­пающей солнечной энергии превышает 7 кВт ч м"2 в день.

Сравнение указанных величин с измеренными в Чешской республике пока­зывает, что средние значения в Аризоне выше максимумов, полученных в Чеш­ской республике. Таким образом, вполне логичным представляется тот факт, что использование солнечной энергии намного популярнее в Аризоне, чем в Чехии.

На рис. 1.5 представлены аналогичные данные для территории Китая. Из рассмотрения этого рисунка нетрудно увидеть, что Тибет представляется наибо­лее перспективной территорией для установки солнечных фотоэлектрических систем в Китае. Здесь среднегодовые значения солнечной радиации, падающей на единицу земной поверхности, являются наиболее значительными в мире. Холод­ная погода доминирует, фотоэлектрические панели не перегреваются, и прямая солнечная радиация превалирует над рассеянной.

Приведенные на рис. 1.6 аналогичные данные для территории США пока­зывают, что Соединенные Штаты Америки имеют огромный потенциал сол­нечной энергии. На большей части территории США уровень падающей сол­нечной радиации значительно превышает аналогичные параметры для, напри­мер, Чехии, а Аризона - штат с максимальными значениями падающей солнеч­ной радиации. Поэтому представляется совершенно естественным, что в США солнечные панели используются чрезвычайно широко, а строительство солнеч­ных станций идет самыми высокими темпами.

image018

Рис. 1.5. Распределение среднегодового количества поступающей солнечной радиации по территории Китайской Народной Республики на единицу поверхно­сти, наклоненной на юг под углом, соответствующим географической широте

Китая (кВт ч м ~2 год ~1)

image019

Рис. 1.6. Изолинии среднего годового количества солнечной энергии, поступающей на единицу поверхности Земли, наклоненной на юг под углом, соответствующим географической широте в США (кВт ч м~2 год ~1)

К новым технологиям часто относятся с недоверием. В прошлом первые автомобили, паровые двигатели и другие изобретения рассматривались как лю­бопытные курьезы. Совсем недавно мир компьютеров и мобильных телефонов трудно было представить. Сегодня мы просто не в состоянии рассматривать со­временный мир без этих технологических достижений. Использование солнеч­ной энергии больше не любопытный курьез; напротив, использование солнеч­ной энергии занимает все более и более важное положение в технологическом развитии.

На рис. 18.107 приведены данные о темпах развития различных возоб­новляемых источников энергии, которые показывают, что наиболее высокие темпы роста демонстрируют солнечные электростанции, связанные с сетями энергоснабжения. По-видимому в России такая ситуация ожидается не скоро. Наиболее вероятным сценарием развития фотоэнергетики в Российской Феде­рации является развитие автономных систем электроснабжения для замещения ныне действующих дизель-генераторных установок.

Большой интерес у читателя, безусловно, вызывает вопрос о том, какой же потенциал солнечной энергии имеется в Российской Федерации. Ведь до по­следнего времени было принято считать, что Россия холодная страна, и потен­циала для экономически оправданного применения возобновляемых источни­ков энергии здесь недостаточно. В то же время очевидно, что для ряда регионов России такие утверждения совершенно неприменимы. К примеру, субъекты РФ, такие как Бурятия, Калмыкия, Якутия, имеют значительное число солнеч­ных дней в году, а низкие температуры в некоторых из них только способству­ют более эффективному функционированию фотоэлектрических модулей. Это легко можно видеть из рассмотрения карт распределения по территории Рос­сийской Федерации приходящей солнечной радиации, полученные из разных источников (приведены на рис. 18.108). Особенно удобно рассматривать дан­ные о распределении солнечной радиации по территории РФ по карте, постро­енной по данным NASA в формате, аналогичном формату, использованному в рисунках, рассмотренных выше (рис. 1.7).

При сопоставлении всех вышеуказанных рисунков можно обнаружить некоторые несоответствия приводимых на разных картах данных. Возможно, это связано с различной методикой проведения экспериментов. Однако совер­шенно очевидно, что долго бытовавшее мнение о неприемлемо низком уровне солнечной радиации на территории России не вполне соответствует реальному положению дел.

Если сравнить данные по уровню солнечной радиации в Чешской Рес­публике (рис. 1.4) и в Российской Федерации (рис. 1.7), то нетрудно заметить, что РФ обладает более высоким потенциалом солнечной энергии на значитель­ной своей территории. В то же время количество построенных и действующих в Чехии солнечных станций существенно превышают потенциал СЭС в России. Поэтому можно сделать вывод о том, что причиной такого положения является отнюдь не скудность природных ресурсов.

Потенциал солнечной энергии в ряде регионов России вполне достаточен для создания в стране конкурентоспособной солнечной энергетики.

image020

Рис. 1.7. Распределение уровня приходящей солнечной радиации по территории России

(Построено по данным/http://www. hevelsolar. com/solar/)

Из приведенных данных видно, что более 60% территории России, вклю­чая многие северные районы, характеризуются существенными среднего­довыми поступлениями солнечной радиации (3,5 - 4,5 кВт-ч/м2 в день). Наибо­лее «солнечными» являются регионы Дальнего Востока и юга Сибири (4,5 - 5,0 кВт-ч/м2 в день). А большая часть Сибири, включая Якутию, по среднегодо­вому поступлению солнечной радиации относится к той же зоне, что и районы Северного Кавказа и Сочи (4,0 - 4,5 кВт-ч/м2 в день).

Территория Россия протянулась с Юга на Север от 41 до 82 градусов се­верной широты. Поэтому вполне естественно, что уровни солнечной радиации в ее северной и южной части существенно различаются, от примерно 800 на Севере, до более чем 1400 кВт ч/м2 в год на Юге. Естественно, что эти парамет­ры подвержены сезонным колебаниям. К примеру, на широте 55 градусов уро­вень солнечной радиации может составлять чуть более 1,5 кВт ч/м2 в день в ян­варе и более 11,0 кВт-ч/м2 в день в июле.

Используя данные Института Энергетической стратегии, валовой потен­циал солнечной энергии можно оценить величиной, составляющей более I 600 000 млн тонн нефтяного эквивалента (т н. э.), технический как 1600, а эко­номический 8,75 млн т н. э. В некоторых районах Западной и Восточной Сибири и на некоторых территориях Дальнего Востока годовая солнечная радиация может даже превосходить значения этого параметра для самых солнечных юж­ных регионов России.

Актуальность расширения использования ВИЭ в России обусловлена сле­дующими причинами [61].

1. Централизованные системы энергоснабжения охватывают лишь 1/3 территории страны. Около 20 млн. человек проживает в зонах без централизованного энергоснабжения.

2. Около половины административных районов энергодефицитны (им­портируют энергоресурсы из других регионов).

3. Газифицировано лишь около 50% населенных пунктов.

4. Экология многих районов, особенно рекреационных зон, нуждается в существенном улучшении.

5. Цены и тарифы на топливо и энергию в России неуклонно и быстро растут, последовательно приближаясь к мировым.

6. Энергетика — крайне инерционная сфера экономики. Освоение новых энергетических технологий занимает десятилетия. Нужна заблаго­временная подготовка к изменению структуры энергетического хо­зяйства.

Приведенные аргументы в пользу развития ВИЭ в России вполне убе­дительны. Вместе с тем это направление развивается крайне медленно. В чем причина? А это целый комплекс факторов. К основным барьерам, ограни­чивающим широкое коммерческое использование ВИЭ в стране, можно отне­сти [61]:

1. Физические: недостаточно высокая плотность и, главное, нестабиль­ность (суточная, сезонная, годовая) энергетических потоков: солнечная энергия - в среднем 150 - 250 Вт/м2, максимум 1 кВт/м2, энергия вет­ра - 500 Вт/м2 при v=10 м/с, гидроэнергия - 500 Вт/м2 при v = 1 м/с.

2. Технологические: многие технологии использования ВИЭ все еще на­ходятся в стадии разработки и совершенствования.

3. Экономические: как следствие пп. 1 и 2 требуются повышенные затра­ты на приемники и аккумуляторы энергии.

4. Институциональные: новые технологии требуют, как правило, серьез­ной законодательной, нормативной и финансовой господдержки на стадии разработки, которая в России в отличие от других стран недо­статочна.

5. Информационные: слабая информированность потенциальных потре­бителей о преимуществах и возможностях использования ВИЭ, малое число демонстрационных объектов в регионах страны.

6. Психологические и др.

К технологиям использования солнечной энергии, имеющим уже сегодня широкие ниши экономически эффективного применения в регионах России, можно отнести следующие.

1. Солнечное горячее водоснабжение сезонное и/или круглогодичное (на всей территории России вместо электроводонагревателей) и другие низкопотенциальные тепловые технологии с использованием солнеч­ных коллекторов (сушка, обогрев и т. п.).

2. Автономное и резервное электроснабжение слаботочных потребителей с помощью ФЭП (ретрансляторы сотовой связи, мониторинговые станции, системы автономной связи, аварийная сигнализация, сиг­нальные огни, освещение и Т. П.).

3. Солнечные сорбционные холодильные установки (вне электрических сетей).

Сегодня ситуация в России демонстрирует положительные тенденции. Так, например, по информации прессы в планах РОСНАНО и Группы компа­ний «Ренова» предусматривается организовать выпуск 120 МВт/год солнечных панелей. В 2008 г. «Нитол» освоил производство 300 т в год поликристалличе­ского кремния, который может быть использован при производстве солнечных батарей.

Глава 2

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ. СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

Конференции и выставки по вопросам солнечной энергетики

В области фотоэлектрического преобразования солнечной энергии орга­низуется и проводится целый ряд конференций и выставок. Их них самые важ­ные следующие: «Европейская Фотоэлектрическая Конференция» (EPVC, Ев­ропа), «ІЕЕЕ конференция специалистов в области фотоэлектричества» …

Накопители солнечной энергии

Периодические колебания в поступлении солнечного излучения - боль­шое неудобство в контексте эксплуатации солнечных энергетических систем. Ночью, когда мы в наибольшей степени нуждаемся в электроэнергии, Солнце не светит. Поэтому необходимо накапливать …

Электронные инверторы

Все фотоэлектрические генераторы вырабатывают постоянный ток. Од­нако для последующей работы с произведенной электроэнергией необходимо ее преобразовать в переменный ток и обеспечить получение напряжения, при­годного для изолированных или распределительных электрических сетей. …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов шлакоблочного оборудования:

+38 096 992 9559 Инна (вайбер, вацап, телеграм)
Эл. почта: inna@msd.com.ua