Файл: Тенденции развития электротехнического оборудования преобразования солнечной энергии.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.02.2024
Просмотров: 31
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
На сегодняшний день стоимость солнечных батарей составляет 1,6-4 дол./Вт, в некоторых случаях может достигать 10 долларов за Вт мощности, включая установку. При высокой стоимости панелей самые эффективные солнечные установки не в состоянии производить электрическую энергию дешевле 0,12 дол./кВтч, что в несколько раз превышает стоимость электроэнергии, полученной с использованием традиционного сырья. Чем севернее установлена солнечная установка, чем хуже погодные условия, тем выше себестоимость солнечной энергии.
Эффективность солнечной панели зависит от многих условий — ее положения по отношению к солнцу, солнечные батареи резко снижают свою эффективность при перегреве, дают меньшее количество электроэнергии в пасмурную и облачную погоду.
Основные усилия производителей направлены на повышение эффективности, снижение стоимости и создание универсальной панели, которая способна воспринимать широкую область солнечного спектра с высоким КПД. К новейшим моделям, которые будут скоро доступны в продаже, можно отнести тонкопленочные солнечные батареи Nanosolar, по заявлениям производителя они будут иметь быстрый срок окупаемости, а также голографические солнечные панели Prism Solar Technologies, которые позволяют улавливать солнечный свет в статическом состоянии при любом положении солнца, не снижая эффективности. Производители Prism Solar уже в ближайшем будущем обещают, что их солнечные панели не будут превышать стоимость в 1,5 дол. /Вт.
Гелиотермальная технология
CSP-электростанции преобразуют концентрированное солнечное излучение в тепловую энергию, которая в дальнейшем используется для получения электроэнергии. Большей частью оборудование, используемое на электростанциях CSP-типа, является частью обычной ТЭС. Общая концепция этой технологии состоит в нагреве теплоносителя — воды, масла, соляного раствора, с помощью концентрированного солнечного света, полученного посредством сфокусированных зеркал-гелиостатов. С помощью теплоносителя, нагретого до температуры фазового перехода, получают водяной пар, который запускает паровую турбину, вырабатывающую электрический ток. Существуют два вида электростанций этого типа: башенного и параболического.
Гелиотермальная технология является экономически-эффективной по сравнению с фотовольтаическими солнечными электростанциями, при этом достигаемая эффективность составляет не менее 50%, с учетом, что такой тип солнечных электростанций
устанавливается только в экваториальной зоне, характерной большим объемом солнечной энергии. Количество вырабатываемой энергии гелиотермальными электростанциями, установленными в пустынях, намного выше, чем мощность фотовольтаических солнечных электростанций. В период с 1984 по 1991 год в пустыне Мохаве (США) было построено девять гелиотермальных электростанций с общей мощностью 354 МВт, это был первый успех и прорыв солнечной энергетики в мировую энергетическую систему.
Стоит отметить, что гелиотермальная технология является биологически опасной для людей, находящихся в поле мощного концентрированного солнечного луча, поэтому применяется большей частью на промышленных электростанциях.
Орбитальная солнечная электростанция как альтернатива земной энергетике
Земная атмосфера в солнечный день задерживает более четверти мощного солнечного излучения. Возможность использования солнечной энергии вне зависимости от погодных условий и времени суток давно привлекает к себе внимание, поэтому строительство электростанции на орбите Земли обсуждается учеными с прошлого столетия. Высокая стоимость космической транспортировки не предполагала развитие орбитальных энергетических технологий, но, возможно, резкое сокращение ископаемых ресурсов заставило пересмотреть подходы. На сегодняшний день анонсировано строительство пяти электростанций на орбите Земли: проекта Solarbird (Митсубиши), орбитальной электростанции Пентагона, японского проекта Space Solar Power Systems, проекта Pacific Gas and Electric Company для штата Калифорния, а также проекта американской космической компании EADS Astrium.
Если преобразование солнечной энергии во многом уже не вызывает технических сложностей, то передача электроэнергии на дальние расстояния возможна только по высоковольтным линиям. Данная технология неприемлема для космоса, наиболее перспективными методами передачи считаются лазерное и радиоизлучение, которые имеют высокую биологическую опасность. Поэтому орбитальные проекты вызывают значительные опасения, прежде всего, связанные с проблемой безопасной передачи электроэнергии на Землю. С другой стороны, очевидно, что орбитальные электростанции будут вырабатывать дорогую электроэнергию, которая, скорее всего, будет реализовываться «орбитальным» потребителям и не будет включена в земную энергетическую инфраструктуру. Открытие солнечных электростанций на орбите вызывает как живой интерес, так и значительные опасения, связанные с безопасностью.
-
Развитие солнечной энергетики в России
Солнечная энергетика России и Советского Союза имеет давнюю историю, ведущую начало ещё с 1920-х годов.
К концу советского периода Россия имела развитый солнечно-энергетический комплекс (СЭК) на стадии НИР и ОКР, представленный рядом институтов и предприятий. Существовали и производства поликристаллического кремния «электронного» качества для нужд электронной промышленности, которые можно было использовать для изготовления солнечных фотоэлектрических модулей.
Начиная с 1990-х годов, в силу системного экономического кризиса, а впоследствии и неблагоприятной конъюнктуры на рынке кремния, такие производства были практически свёрнуты. Идеи и разработки в солнечной энергетике не находили практического выхода; отрасль в целом переживала стагнацию.
В то же время с середины 2000-х годов наблюдается возобновление интереса к развитию энергетики на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ), включая солнечную энергетику. О развитии собственных проектов в солнечной энергетике заявил ряд компаний. В конце 2000-х - первой половине 2010-х годов была разработана нормативно-правовая база в энергетике на основе ВИЭ, включая критерии и методы поддержки, требования к локализации производства, проектам и компаниям, реализующим проекты. С 2014–2015 годов в России идёт ускоряющееся строительство солнечных фотоэлектрических станций (СЭС). В 2015–2018 годах в России было возведено около 500 МВт в более чем десяти субъектах РФ. Параллельно происходит создание и расширение отечественных производств, комплектующих и оборудования для СЭК. Часть этих производств функционирует на производственной базе, созданной в советское время, часть относится к числу вновь созданных.
Ситуация быстро меняется - доминирующие ещё пять-десять лет назад представления о практически полном отсутствии в России современной энергетики на основе ВИЭ устарели, но по инерции занимают заметное место в российском информационном поле. Этому способствует и то, что ситуация не отслеживается на систематической основе, отсутствует статистика по энергетике на основе ВИЭ, недостаточно информационно-аналитических материалов по этой теме. Этот существенный пробел отчасти восполняется работами, проводимыми НИЛ ВИЭ географического факультета МГУ, в частности, созданием геоинформационной системы (ГИС) по ВИЭ в России.
В России проблема использования нетрадиционных источников энергии происходит медленно. Основную долю в энергобалансе страны занимают нефть, уголь и газ. Тем не менее, по прогнозу Международного энергетического агентства, доля углеводородного сырья в России постепенно снижается, и к 2040 году достигнет 66%, уступив место альтернативным источникам энергии. Сегодня доля солнечной энергии в энергобалансе страны составляет всего 0,001%. В сравнении со значением энергобаланса мировой энергетики этот процент довольно мал. Например, Германия имеет самую высокую долю солнечной энергии (21,58%) в энергетическом балансе, что в несколько десятков тысяч раз превышает российский показатель. Если сравнить Китай и Россию, то мощности Китая выше почти в 200 раз.
Неудивительно, что солнечная энергетика является сегодня одним из лидирующих направлений ВИЭ. Только в 2017 г. установленная мощность солнечной генерации, функционирующей на российском оптовом рынке электроэнергии и мощности, достигла 224 МВт.
В нашей стране есть регионы, которые внедрили использование солнечной энергии – Республика Алтай, Краснодарская и Белгородская области, полуостров Крым.
Активное строительство крупных сетевых солнечных фотоэлектрических электростанций (СЭС) в Российской Федерации началось с 2014 года, а в Крыму с 2011-го. За этот период (2013–2018 годы) прошли конкурсный отбор проекты общей мощностью около 2000 МВт с планируемыми датами введения в эксплуатацию до 2022 года с размещением в 20 субъектах РФ. К концу декабря 2018 года на территории России возведено около 550 МВт. СЭС в 11 субъектах РФ или более 25% от запланированных в 2013–2018 годах. Вместе с почти 300 крымских СЭС, построенных в 2011–2013 годах, их мощность составляет почти 850 МВт
Темпы роста мощностей СЭС в России в 2013–2018 годах резко росли, существенно превысив мировые относительные показатели. Данные представлены в таблице 1.
Таблица 1. Темп роста установленных мощностей СЭС в России 2013-2018г.
| год | Установленная мощность к концу года, МВт | Рост мощностей к предыдущему году, МВт | Темпы роста к предыдущему году, % |
| 2013 | 295 | - | - |
| 2014 | 300 | 5 | 1,7 |
| 2015 | 320 | 20 | 5,7 |
| 2016 | 360 | 40 | 12,5 |
| 2017 | 529 | 169 | 46,9 |
| 2018 | 829 | 300 | 56,7 |
На данный момент более 800 МВт возведённых мощностей СЭС — это порядка 0,3% от всех электроэнергетических мощностей России. Исходя из коэффициента использования установленной мощности (КИУМ) СЭС, их выработка может составить около 0,1% всей выработки электроэнергии в Российской Федерации. При наращивании мощностей до 2000–2500 МВт к 2022–2024 годам их доля в мощности и производстве электроэнергии в России может составить, соответственно, 0,8–1,0% и 0,3–0,4%.
-
1 2 3