Ресейдегі күн энергиясы: технологиялар мен перспективалар. Ресейдегі ірі күн электр станциялары

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Көп жылдар бойы адамзат баламалы жаңартылатын ресурстардан арзан энергия алу мәселесін алаңдатып келеді. Ауа массаларының өзгеруі, мұхит толқындарының толқындары, геотермалдық сулар - мұның бәрі қазба отындарына қарағанда қосымша сарқылмайтын әлеует ретінде қарастырылады.

Ең перспективалы жаңартылатын көз – күн энергиясы. Өйткені, оның орасан зор ресурсы бар, жарық пен жылуды тасымалдайды, планетамыздағы барлық өмірлік маңызды жүйелерді қозғалысқа келтіреді. Міне, сондықтан адам бұл жерде өзіне үлкен перспективаларды болжады. Бұл бағыттағы бірқатар кемшіліктерге қарамастан, Ресейде күн энергиясы қарқын алуда.

Жарықтан электр тогы қалай жасалады

Күн сәулесінің электр энергиясына айналуын фотоэффект деп атайды. Ол жартылай өткізгіштің, ал бұл жағдайда кремнийдің бетіне күшті жарық түскенде пайда болады.ағын. Оның әсерінен электрондар ажыратылады, олар электр деп аталатын зарядталған бөлшектер ағыны.

Күн үнемі үлкен мөлшерде сәулелік энергия шығарады. Оның әрбір шаршы метрі ғарышқа 63 МВт шығарады. Әрине, бұл энергияның барлығында электр энергиясын өндіруге қажетті көрінетін спектр жоқ.

Күн мен Жер арасындағы қашықтықты өткеннен кейін жарық ағыны өзінің қарқындылығын жоғалтады және планетамыздың бір шаршы метрі небәрі 0,9 кВт алады. Бірақ бұл барлық шығын емес. Ең жақсы фотоэлектрлік элементтер жарық шығысының 18% түрлендіре алады.

Сондықтан, ең жақсы жағдайда, PV ұяшықтары бір шаршы метрге 160 ватт өндіреді.

Күн энергиясы нарығын кім басқарады

Бүгінде күн энергиясын өңдеу бойынша сөзсіз көшбасшы Қытай болып табылады. Оның үлесі әлемдік қауымдастықтың осы жолмен алатын жалпы электр энергиясының 60 пайызын құрайды. Екінші орында АҚШ тұр. Олар 10,4% құрайды. Үндістан құрметті үшінші орында. Оның үлесі 7,8 пайызды құрайды. Төмендеу ретімен Жапония, Германия және Бразилия келеді. Ресейдегі күн энергетикасының дамуы оның көшбасшылардың біріне айналуына әлі мүмкіндік бермейді. Бірақ бұл қоңыржай климат ең қуатты көздің ресурсын дұрыс пайдалануға мүмкіндік бермейді дегенді білдіре ме?

Ресейде күн жеткілікті ме

Ресейдің энергетикалық стратегия институтының бағалауы бойынша үлкен әлеуеті баркүн энергиясы, ол 2300 миллиард тонна кәдімгі отынға балама. Экономикалық ресурс әлдеқайда аз – 12,5 млн тонна эталондық отын. Бірақ Күннен 3 күнде алынатын энергияның мөлшері дәстүрлі әдістермен бір жылда өндірілетін барлық электр энергиясынан көп болатынын ескерсек, бұл жеткілікті.

Күн радиациясының мөлшері Ресейдің географиялық орналасуына байланысты айтарлықтай өзгереді. Ыстық аймақтарда 1400 кВт/м2, ал суық аймақтарда 810 кВт/м2 құрайды. Бұл жыл мезгіліне де байланысты. Жаз айларында ол жоғарырақ, ал қыста керісінше.

Кейбір аймақтар үшін күн энергиясының болашағы өте жоғары.

Оларға мыналар жатады:

• Қиыр Шығыс ауданы;
• батыс және оңтүстік Сібір;
• Қара және Каспий теңіздерін қоршап жатқан аудандар.

Бірыңғай энергетикалық жүйе операторының мәліметі бойынша, Ресейде күн энергиясы өндіретін электр энергиясының үлесі жалпы көлемнің 0,03% құрайды.

Бүгінде Ресейде 10-нан астам күн электр станциялары жұмыс істейді, олар жалпы қуаттылығы 72,5 МВт құрайды.

Ресейде күн энергиясын дамыту

Қазір Қырым түбегі аумағында электр станцияларын салу жобаларын белсенді түрде қарастыру жүріп жатыр. Оны энергияға тәуелсіз ету үшін қосымша 2,5 млрд кВт өндіру қажет. Бұл қажеттілікті қосымша күн және жел энергиясының көмегімен ішінара жабу жоспарлануда196 млн кВт береді. жалпы желіге.

Ресейдің басқа аймақтарында, атап айтқанда, Нариманов қаласында қуаттылығы жылына 25 млн кВт/сағ болатын күн электр станциясын салу жоспарлануда. Қиыр Шығыс та артта қалған жоқ. Энергияға деген сұранысты қанағаттандыру үшін Саха Республикасында қуаты 40 МВт күн электр станциясын салу жоспарлануда.

Тағы 5 жоба 2018 жылдан кейін жүзеге асырылады. Осылайша, Ресейде үлкен күн электр станцияларының құрылысы алыс емес.

Жеке үйге арналған автономды қуат көзі

Германия сияқты батыс елдері жеке үйді күн батареяларынан электр қуатымен қамтамасыз ету үшін түрлендіруді ынталандырады. Оның үстіне ресурстың артығы қалыптасса, олар халықтан сатып алынады. Сөйтіп, күндіз электр компаниясына сатса, түнде күн болмаған кезде электр қуатын қайта сатып алады. Ресейде мұндай жүйе жұмыс істемейді. Дегенмен, күн панельдері қажеттен көп қуат өндірсе, оны батареяларда сақтауға болады.

Күн батареяларының саны қалай есептеледі

Үйді қамтамасыз ету үшін күн батареяларының санын есептеу үшін бір ай ішінде қанша кВт жұмсалғанын білу керек. Содан кейін алынған санды 30-ға бөліңіз. Бұл күніне қажетті электр энергиясының орташа мәні болады. Батареяларды зарядтауға арналған қуат резервіне ие болу үшін сізге қосымша 1, 6 коэффициентін алу керек. Осыдан кейін күн батареяларын таңдауды бастауға болады.

Автономды электрмен жабдықтау жүйесінің жұмыс істеуі үшін күн батареяларынан басқа, сізде кем дегенде түрлендіргіш болуы керек, онсыз үй желісіндегі кернеу тек 12 немесе 24 вольт болады.

Күн батареялары

Күн сәулесінің энергиясын түрлендіру құбылысы сонау 19 ғасырда ашылған. Селен электр энергиясын өндіретін жартылай өткізгіш ретінде пайдаланылды. Оның тиімділігі шамамен 1% болды. Осы уақыт ішінде технология алға жылжып, жеке үйлерге арналған заманауи күн панельдерінің тиімділігі 35% дейін жетеді. Дизайнына сәйкес олар 3 сортқа бөлінеді:

1. Монокристалдық. Бұл панельдердің фотоэлементтері монокристалдан жасалған. Оларда ең жоғары баға мен тиімділік бар. Бұл құрылғыларды қою көк түсі арқылы тануға болады.



2. Поликристалды. Бұл батареялар бірнеше кремний пластинкаларынан жасалған, бұл жарықты электр энергиясына айналдыруға нашар әсер етеді. Дегенмен, төмен баға олардың кең таралуына әсер етті. Көбінесе жеке үйлерге арналған күн панельдері осы үлгіде орнатылады.
3. Жұқа пленка. Бұл батареялар икемді субстратқа салынған жартылай өткізгіш ұнтақ болып табылады. Сондықтан оларды кез келген бетке орнатуға болады. Кемшілігі - тиімділігі төмен.

Күн батареясының құны өндірісте қандай принцип қолданылғанына байланысты болады.

Инвертор

Күн батареясы 0,6 вольт кернеу беретін көптеген фотоэлектрлік модульдерден тұрады. Батарея беруі керек ең аз көрсеткіш - 14вольт, сондықтан энергияны түрлендіруге арналған элементтер бір-бірімен тізбектей қосылған. Бұл кернеу артық электр энергиясы жіберілетін батареяларды зарядтау үшін жеткілікті болуы керек. Бірақ үй желісіндегі кернеу 220 вольт болғандықтан, тұрмыстық техниканы қалай пайдалануға болады?

Бұл мақсаттар үшін инвертор пайдаланылады. Оның міндеті - 12 вольтты 220-ға айналдыру. Сонымен қатар, желі айнымалы токты пайдаланады, ал күн батареялары тұрақты ток жасайды. Бұл үй желісіне сәйкес сипаттамалар беретіндей электр энергиясын түрлендіретін түрлендіргіш.

Контроллер

Контроллер автономды электрмен жабдықтау жүйесіндегі негізгі тарату құрылғысы болып табылады. Оған инвертор, аккумуляторлар, қалалық желінің электр кабелі қосылған. Бұл не үшін жасалып жатыр?

Күндізгі уақытта, күн панельдері артық электр қуатын өндіргенде, контроллер батареяларды зарядтау үшін артық энергияны бағыттайды. Содан кейін, кешке және түнде күн энергиясы болмаған кезде, бұл құрылғы батареялардан электр энергиясын үйдің желісіне қосылған инверторға жібереді. Бірақ «су қоймалары» деп аталатын жерлерде ток кез келген тапсырманы орындауға жеткіліксіз болатын кездер болады. Содан кейін контроллер қала желісінен қажетті электр энергиясын алуды шешеді. Осылайша ол тиімді басқаруды жүзеге асырады.

Батареялар

Күн энергиясының басты мәселесі – қажеттілікбатареяны пайдалану. Электр станциясының бұл элементтері жүйенің құнын айтарлықтай арттырады. Арзан автокөлік опциялары бұл жерде олардың тез істен шығуына байланысты жарамайды. Тіпті жұмсақ режимде олар үш жылдан астам жұмыс істемейді. Қарқынды жұмыс олардың қызмет ету мерзімін бір жылға дейін қысқартады. Егер энергияны сақтау қажеттілігі туындаса, басқа опцияларды қарастырған жөн:

1. Литий темір фосфатты батареялар (lifepo 4). Бұл ең жақсы нұсқа, себебі оның тиімділігі 98% дейін жетеді. Бұл дегеніміз, ол қанша энергия алса, сонша дерлік шығарады. Өндірушілер шамамен 15 жыл қызмет ету мерзімін, 80% разрядта 3000 зарядтау циклін және 50% разрядта 5000 циклды уәде етеді. 240 А/сағ сыйымдылығы бар мұндай аккумулятордың құны 50 мың рубльден асады.
2. Тракционды қорғасын-қышқылды аккумуляторлар. Мұндай аккумуляторлар электромобильдерге, электр жүк көтергіштеріне орнатылады. Олар терең разрядқа төтеп бере алады. Қызмет ету мерзімі 10-12 жыл. Мұндай батареялардың бағасы 30 мың рубльден басталады.
3. Никель-кадмий батареялары. Бұл ең қымбат сорттардың бірі. Сыйымдылығы 250 А/сағ батареяның құны 70 мың рубльден басталады. Бұл батареялар жақсы, өйткені өндірушінің ұсыныстары орындалса, олар ұзақ уақытқа жетеді. Оған қоса, уақыт өте келе сыйымдылық азайған кезде оны жаттығу разряд-заряд циклдері арқылы қалпына келтіруге болады.

Батареялар күн энергиясына арналған шығын материалдары болып табылады. Ресейде жарамды батареялардың бағасы әлі де негізсіз жоғары және табиғи ресурсты пайдаланудың табыстылығын айтарлықтай төмендетеді. Мұндай құрылғыны тек сенімді өндірушілерден сатып алу керек.

Жеке үйдегі тәжірибе

Күн батареясы қанша тұрады, оларды пайдаланудың экономикалық пайдасы бар ма?

Әртүрлі дереккөздерге сәйкес, күн сәулесінен электр энергиясын өндіруге арналған өндірушілер ұсынатын жабдықтың құны 40-300 мың рубльді құрайды. орташа өлшемді үй үшін. Бұл диапазонда дайын жинақтардың да, жеке заттардың да бағасы көрсетілген.

Жабдық 20 жыл немесе одан да көп қызмет ету мерзіміне арналған. Батареялар ерекшелік болып табылады.

Электр энергиясы үшін төлемнің құнын алатын болсақ, оған жылу бағасын қоссақ, онда сома жылына кемінде 50 мың рубль болады. Бұл орталық Ресейге арналған. Осылайша, 3-тен 5 кВт-қа дейін ең жоғары мәнде жеткізуге қабілетті, құны 300 мың рубль болатын жинақ бірнеше жыл ішінде өзін-өзі ақтайды.

Егер мұндай өнімдердің бағасының төмендеу қарқынын талдасақ, онда күн батареяларын пайдалану орынды болады.