Дарим подарок за видео с монтажом или сервисным обслуживанием инженерных систем

Солнечная энергия: неисчерпаемая альтернатива

Ф. Топорков
Солнечная энергия – самый распространенный энергетический ресурс на Земле. Количество солнечной энергии, падающей на поверхность Земли за один час, примерно такое же, как и количество энергии, расходуемое на всю человеческую деятельность в течение года. В отличие от традиционных источников энергии ее запасы поистине неисчерпаемы.

Прямое преобразование солнечного света в электричество в фотоэлектрических преобразователях (ФЭП) является одной из трех основных активно развивающихся технологий с использованием солнечной энергии, две из которых концентрируют солнечную энергию (concentrating solar power, CSP) и солнечные тепловые коллекторы для отопления и охлаждения (solar thermal collectors, SHC).

Сегодня фотоэлектрические системы (photovoltaic, PV) обеспечивают 0,1% от общего объема производства электроэнергии в мире. Однако фотоэлектрические системы очень быстро развиваются благодаря эффективной энергетической политике некоторых государств Европы, стран Персидского залива и Китая, а также намечающимся трендом сокращения издержек и расходов по строительству солнечных электростанций в сегментах On-Grid и Off-Grid.

Подключенные к общественной сети солнечные установки (On-Grid) работают совместно с другими мощностями по генерации электроэнергии – из возобновляемых и традиционных источников энергии. Можно сказать, что такие PV-станции, в зависимости от установленной мощности, подключены к общей энергосистеме (местной или региональной) и, непосредственно, влияют на генерацию в стране.

Сегмент On-Grid, помимо стандартного набора – солнечные панели, контроллер заряда, батареи, инвертора, блока управления и кабеля, представляет собой совокупность технических средств подключения к государственной электрической сети с возможностью получения денежных средства за подачу выработанной электрической энергии в государственную сеть по «зелёному» тарифу.

Сегмент Off-Grid – это автономные решения, которые решают задачу энергообеспечения там, где нет линий электропередач или они имеют недостаточную мощность. То есть, электрогенерация на установках Off-Grid не охватывается «зеленым» тарифом. Системы Off-Grid всегда имеют те или иные системы хранения электроэнергии (системы аккумуляторов) или системы автономной генерации из другого источника (например, дизель-генераторы). Это позволяет солнечным установкам (вместе с резервным электропитанием) преодолеть присущую суточную и сезонную неравномерность генерируемой мощности.

Обратим внимание, что лишь незначительная часть из 51% падающей на Землю солнечной энергии (см. рис. 1) может быть потенциально использована для генерации экологически чистого электричества. Тем не менее, эта часть настолько огромна, что для всего нынешнего энергопотребления человечества только за счет фотоэлектрических станций понадобится очень небольшая площадь поверхности.TOP_11

Рис. 1. Схематическое представление солнечногоэнергетического бюджета Земли

Журнал «Шпигель» (статья: Parabolspiegel in der Wüste Wie Europa von Kohle und Gas loskommt, автор: Jens Lubbadeh) опубликовал изображение, на какой площади пустыни Сахара уместится PV-станция, работающая по самой распространенной сейчас технологии панелей из кремниевых пластин, мощности которой будет достаточно для удовлетворения всей нынешней потребности всего человечества в энергии. Площадь такой единой «глобальной» PV-станции уместилась бы в «квадратик» 250 × 300 км (см. рис. 2).Top_22

Рис. 2. Размеры площади «условной» PV-станции для удовлетворения нужд в энергии (слева направо): всего мира, 28 стан ЕС, Германии. Размер наибольшего квадрата – 250 × 300 км.

Согласно прогнозу Международного энергетического агентства (МЭА) в 2030 году фотоэлектрические системы будут обеспечивать 5% мирового потребления электроэнергии, а в 2050 году этот показатель вырастет до 11% [1].

Экологические аспекты использования солнечной энергии и понимание того, что запасы традиционных видов топлива (уголь, газ, нефть) ограничены, также стимулируют как крупных инвесторов, так и частных лиц к установке и эксплуатации солнечных элементов генерирования электроэнергии. Сравнение годового мирового потребления энергии с известными используемыми запасами (резервами) полезных ископаемых, а также ядерных источников энергии и годовой потенциал альтернативных возобновляемых источников энергии, представлено на рис. 3.

Объём каждой сферы на рис. 3 представляет общий объём энергии от природных ископаемых и возобновляемых источников энергии в год.

Top_33 Рис.3. Расчётные энергетические резервы возобновляемых и невозобновляемых источников энергии Земли.

На рисунке 2, пунктирной линией вокруг сферы «Уран», представлен ядерный потенциал, который был бы достижим, если бы 100% всех продуктов деления были идеально переработаны. Пунктирная линия вокруг сферы «Геотермальные источники» демонстрирует годовой энергетический потенциал с использованием обычных технологий и технологий будущего. Солнце – наибольший источник энергии для Земли!

Практическое использование солнечной энергии в домохозяйствах, в коммунальном секторе и в промышленности – вопрос не времени, а продуманного инвестирования и диверсифицированного финансирования «умных» энергоэффективных технологий совместно с возобновляемой энергетикой. Важный вопрос – хранение энергии от ВИЭ, полученной на пике генерации и использование ее, когда по естественным причинам выработка возобновляемой энергии периодически уменьшается. В 2016 г. рост вложений в решение этих проблем вырос на 29% до нового глобального рекорда.

Мировой тренд – развитие комбинированных технологий – совместное использование самых экономичных традиционных технологий и возобновляемых источников, в первую очередь солнечных и ветровых генераторов. Уровень инвестиций частного и венчурного капитала в подобные «интеллектуальные» энергетические технологии вырос за прошлый год на 50%. Особенный рост инвестиций наблюдается на глобальном уровне именно в «малые проекты» ВИЭ с установленной мощностью менее 100 кВт. Статистика внедрения солнечных установок в Украине в 2016-2017 гг. подтверждает эту глобальную тенденцию.



Оставьте комментарий