2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Солнечные электростанции достоинства и недостатки

Солнечные электростанции: преимущества и недостатки

Солнечное излучение является неисчерпаемым и общедоступным источником получения электроэнергии, поэтому технологии и оборудование в этой сфере постоянно совершенствуются.

Электростанции на солнечных батареях регулярно возводятся для снабжения все большего количества объектов различного направления. Одним из основных достоинств являются экологические преимущества солнечных электростанций, которые не загрязняют окружающую среду и совершенно безопасны для человека.

Преимущества

На сегодняшний день энергию за счет солнечного излучения получают несколькими способами:

• преобразование в электроэнергию с помощью фотоэлементов;
• с помощью тепловых агрегатов (поршневые или турбинные паровые машины, двигатели Стирлинга);
• гелиотермальный метод (нагрев поверхности с увеличенным поглощением солнечных лучей);
• аэростатные станции (нагрев селективно – поглощающей поверхности аэростатного баллона с целью генерации внутреннего водяного пара);

Преимущества солнечных электростанций:

• непрерывное производство энергии (различные конструкции и способы устройств позволяют преобразовывать солнечный свет даже в пасмурную погоду);
• неисчерпаемый источник;
• возможность комбинирования различных способов (сочетание ветровых и солнечных установок дает возможность получать энергию автономно и беспрерывно);
• мобильность энергоустановок (позволяет получать энергию в любом месте в автономном режиме);
• продолжительный срок эксплуатации (от 30 до 50 лет, при использовании накопительных аккумуляторов применяется метод накопления днем и расходования ночью);
• бесплатный источник энергии;
• надежность и невысокие затраты на обслуживание.

Если сравнивать способ получения энергии с помощью солнечного света с существующими традиционными методами, то можно выделить некоторые плюсы. Преимущества солнечных электростанций в сравнении с ТЭС (тепловая электростанция) состоят в следующих моментах:

• более дешевый источник энергии (солнечный свет не нужно покупать, а для ТЭС приобретается уголь, торф, мазут и т.д.);
• экологическая безопасность (ТЭС выбрасывают большое количество дыма и копоти от сгорающего твердого или жидкого топлива);
• более низкие эксплуатационные расходы (для ТЭС требуется большой штат обслуживающего персонала, постоянный контроль технологического процесса и большое количество узлов, агрегатов, механизмов, которые являются источником потенциальной поломки).

Недостатки

Для строительства солнечной электрической станции требуется достаточно большая площадь земельных участков: установка с вырабатываемой мощностью 1гВт займет несколько десятков квадратных километров. Станция с такими большими по площади электрическими батареями может повлиять на микроклимат прилегающей местности и вызвать его изменение. Поэтому оптимальным вариантом считается монтаж СЭС с мощностью от 1 до 2 мВт в небольшом удалении от потребителя или установка мобильных станций для конкретного объекта.

Из-за подверженности СЭС выработки мощности электроэнергии в зависимости от погоды и времени суток приходится устанавливать накопительные аккумулятору, которые повышают стоимость установок. Лучшим вариантом является объединение станций с различными способами получения электроэнергии в единую систему для повышения эффективности.

Высокая стоимость оборудования является большим минусом для применения солнечных электрических станций, но постоянное совершенствование элементов и технологий позволяет снижать первоначальные затраты на производство.

После определенного срока использования (около 30 лет) эффективность фотоэлектрических элементов начинает снижаться. Отработавшие детали, которые содержат небольшое количество кадмия, требуют специальной утилизации, которая также повышает финансовые затраты. При работе фотоэлементов на их поверхности повышается температура, что приводит к установке дополнительных охладителей. КПД электростанций на солнечной энергии достаточно низок, а срок окупаемости составляет продолжительное время.

Сферы использования

Солнечные электрические станции широко применяются для снабжения энергией зданий и объектов различного назначения. Широкое использование СЭС получили в дата-центрах, системах поддержания микроклимата, обеспечения работы холодильных установок, систем радиосвязи и компьютерных систем. СЭС обзаводятся парковки, рестораны, мотели, косметологические центры, медицинские учреждения. Станциями оснащаются отдельные загородные дома или целые поселки.

Солнечная энергетика сегодня и перспективы её дальнейшего развития

Мы живём в мире будущего, хотя не во всех регионах это заметно. В любом случае возможность развития новых источников энергии сегодня всерьёз обсуждается в прогрессивных кругах. Одним из самых перспективных направлений выступает солнечная энергетика.

На данный момент около 1% электроэнергии на Земле получается вследствие переработки солнечного излучения. Так почему мы до сих пор не отказались от других «вредных» способов, и откажемся ли вообще? Предлагаем ознакомиться с нашей статьей и попытаться самостоятельно ответить на этот вопрос.

Как солнечная энергия преобразуется в электричество

Начнём с самого важного – каким образом солнечные лучи перерабатываются в электроэнергию.

Сам процесс носит название «Солнечная генерация». Наиболее эффективные пути его обеспечения следующие:

  • фотовольтарика;
  • гелиотермальная энергетика;
  • солнечные аэростатные электростанции.

Рассмотрим каждый из них.

Фотовольтарика

В этом случае электрический ток появляется вследствие фотовольтарического эффекта. Принцип такой: солнечный свет попадает на фотоэлемент, электроны поглощают энергию фотонов (частиц света) и приходят в движение. В итоге мы получаем электрическое напряжение.

Подробнее можете почитать на Википедии: Фотовольтарический эффект

Именно такой процесс происходит в солнечных панелях, основу которых составляют элементы, преобразующие солнечное излучение в электричество.

Сама конструкция фотовольтарических панелей достаточно гибкая и может иметь разные размеры. Поэтому в использовании они очень практичны. К тому же панели имеют высокие эксплуатационные свойства: устойчивы к воздействию осадков и перепадам температур.

А вот как устроен отдельный модуль солнечной панели:

О применении солнечных батарей в качестве зарядных устройств, источников питания частных домах, для облагораживания городов и в медицинских целях можно почитать в отдельной статье.

Современные солнечные панели и электростанции

Из недавних примеров можно отметить солнечные панели компании SistineSolar. Они могут иметь любой оттенок и текстуру в отличие от традиционных тёмно-синих панелей. А это значит, что ими можно «оформить» крышу дома так, как Вам заблагорассудится.

Читать еще:  Стоимость подключения электричества к частному дому

Другое решение предложили разработчики Tesla. Они выпустили в продажу не просто панели, а полноценный кровельный материл, перерабатывающий солнечную энергию. Черепица Solar Roof содержит встроенные солнечные модули и также может иметь самое разнообразное исполнение. При этом сам материал гораздо прочнее обычной кровельной черепицы, у Solar Roof даже гарантия бесконечная.

В качестве примера полноценной СЭС можно привести недавно построенную в Европе станцию с двусторонними панелям. Последние собирают как прямое солнечное излучение, так и отражающее. Это позволяет повысить эффективность солнечной генерации на 30%. Эта станция должна вырабатывать в год около 400 МВт*ч.

Интерес вызывает и крупнейшая плавучая СЭС в Китае. Её мощность составляет 40 МВт. Подобные решения имеют 3 важных преимущества:

  • нет необходимости занимать большие наземные территории, что актуально для Китая;
  • в водоёмах уменьшается испаряемость воды;
  • сами фотоэлементы меньше нагреваются и работают эффективнее.

Кстати, эта плавучая СЭС была построена на месте заброшенного угледобывающего предприятия.

Технология, основанная на фотовольтарическом эффекте, является наиболее перспективной на сегодня, и по оценкам экспертов солнечные панели уже в ближайшие 30-40 лет смогут производить около 20% мировой потребности электроэнергии.

Гелиотермальная энергетика

Тут подход немного другой, т.к. солнечное излучение используется для нагревания сосуда с жидкостью. Благодаря этому она превращается в пар, который вращает турбину, что приводит в выработке электричества.

По такому же принципу работают тепловые электростанции, только жидкость нагревается посредством сжигания угля.

Самый наглядный пример использования данной технологии – это станция Иванпа Солар в пустыне Мохаве. Она является крупнейшей в мире солнечной гелиотермальной электростанцией.

Работает она с 2014 года и не использует никакого топлива для производства электричества – только экологически чистая солнечная энергия.

Котёл с водой располагается в башнях, которые Вы можете видеть в центре конструкции. Вокруг расположено поле из зеркал, направляющих солнечные лучи на вершину башни. При этом компьютер постоянно поворачивает эти зеркала в зависимости от расположения солнца.

Солнечный свет концентрируется на башне

Под воздействием концентрированной солнечной энергии вода в башне нагревается и становится паром. Так возникает давление, и пар начинает вращать турбину, вследствие чего выделяется электричество. Мощность этой станции – 392 мегаватт, что вполне можно сопоставить со средней ТЭЦ в Москве.

Интересно, что подобные станции могут работать и ночью. Это возможно благодаря помещению части разогретого пара в хранилище и постепенном его использовании для вращения турбины.

Солнечные аэростатные электростанции

Это оригинальное решение хоть и не получило широкого применения, но всё же имеет место быть.

Сама установка состоит из 4 основных частей:

  • Аэростат – располагается в небе, собирая солнечное излучение. Внутрь шара поступает вода, которая быстро нагревается, становясь паром.
  • Паропровод – по нему пар под давлением спускается к турбине, заставляя её вращаться.
  • Турбина – под воздействием потока пара она вращается, вырабатывая электрическую энергию.
  • Конденсатор и насос – пар, прошедший через турбину, конденсируется в воду и поднимается в аэростат с помощью насоса, где снова разогревается до парообразного состояния.

В чём преимущества солнечной энергетики

  • Солнце будет давать нам свою энергию ещё несколько миллиардов лет. При этом людям не нужно тратить средства и ресурсы для её добычи.
  • Генерация солнечной энергии – полностью экологичный процесс, не имеющий рисков для природы.
  • Автономность процесса. Сбор солнечного света и выработка электроэнергии проходит с минимальным участием человека. Единственное, что нужно делать, это следить за чистотой рабочих поверхностей или зеркал.
  • Выработавшие свой ресурс солнечные панели могут быть переработаны и снова использованы в производстве.

Проблемы развития солнечной энергетики

Несмотря на реализацию идей по поддержанию работы солнечных электростанций в ночное время, никто не застрахован от капризов природы. Затянутое облаками небо в течение нескольких дней значительно понижает выработку электричества, а ведь населению и предприятиям необходима его бесперебойная подача.

Строительство солнечной электростанции – удовольствие не из дешёвых. Это обусловлено необходимостью применять редкие элементы в их конструкции. Не все страны готовы растрачивать бюджеты на менее мощные электростанции, когда есть рабочие ТЭС и АЭС.

Для размещения таких установок необходимы большие площади, причём в местах, где солнечное излучение имеет достаточный уровень.

Как развита солнечная энергетика в России

К сожалению, в нашей стране пока во всю жгут уголь, газ и нефть, и наверняка Россия будет в числе последних, кто полностью перейдёт на альтернативную энергетику.

На сегодняшний день солнечная генерация составляет всего 0,03% энергобаланса РФ. Для сравнения в той же Германии этот показатель составляет более 20%. Частные предприниматели не заинтересованы во вложении средств в солнечную энергетику из-за долгой окупаемости и не такой уж высокой рентабельности, ведь газ у нас обходится гораздо дешевле.

В экономически развитых Московской и Ленинградской областях солнечная активность на низком уровне. Там строительство солнечных электростанций просто нецелесообразно. А вот южные регионы довольно перспективны.

Так одной из крупнейших в нашей стране является Орская СЭС. Она состоит из 100 тыс. модулей, выдающих суммарную мощность 25 МВт. Выработанное электричество подаётся в Единую энергетическую систему России (ЕЭС).

Самой мощной сегодня является СЭС Перово, расположенная в Республике Крым. Она выдаёт более 105 МВт, что на момент открытия станции было мировым рекордом. СЭС Перово состоит из 440 000 фотоэлектрических модулей и занимает площадь 259 футбольных полей.

Читать еще:  Схема монтажа электропроводки

Вообще в Крыму солнечная энергетика неплохо развита – там более десятка солнечных электростанций мощностью от 20 МВт. Правда, вся полученная электроэнергия уходит сугубо на нужды полуострова.

К 2020 году в России планируется построить 4 крупных СЭС, мощность которых позволит увеличить долю солнечной энергии до 1% от всего энергобаланса страны.

Таким образом, уже сегодня можно с уверенностью сказать, что солнечная энергетика способна в недалёкой перспективе выступить полноценной альтернативой традиционным способам получения электроэнергии. И даже в России эта отрасль хоть и медленно, но развивается.

Плюсы и минусы солнечной энергетики

Человечество все дальше вглубь уходит по пути загрязнения собственной окружающей среды. Многие мировые умы заняты проблемой возобновляемых, не выбрасывающих в атмосферу вредных веществ источников энергетики. Данная тема весьма актуальна в 21 веке.

О положительных качествах солнечной энергетики, говорят почти повсюду. Применение альтернативных способов добычи электроэнергии, качественно может помочь нашей планете. Сохранить природные ресурсы, атмосферу, и не допустить скорого потепления климата,

это одна из главных обязанностей современного человека. Каковы же плюсы и минусы такой энергии, как солнечное излучение.

Плюсы

Рассматривая излучения от солнца, как источник энергии, необходимо отметить, что эта энергия бесконечна. Это представляет собой большой плюс, потому, что все доселе известные доселе источники энергетики, являются ущербными для нашей планеты. По некоторым данным Национальной американской исследовательской академии, «Звезда по имени Солнце» будет способна согревать Землю еще примерно еще 6,5 миллиардов лет, до тех пор, пока не взорвется.

  • Повсеместность. Запас солнечной энергетики, весьма огромен. Каждый день наша планета облучается около 120 тысячами тераваттами света самой большой звезды. А это, на секундочку, в 20 тысяч раз больше энергии, чем весь мир способен потреблять ежедневно.
  • Стабильность. Энергетику солнца нельзя перерасходовать, она стабильна во все времена. И сейчас и для будущих поколений Солнце будет светить.
  • Доступность. Энергию из солнечных лучей можно собирать и использовать каждый летний (и даже зимний ) день, по всей поверхности Земли. Например, Германия, на сегодняшний день, является наиболее использующей солнечную энергию страной в мире, и имеет прекрасный запас именно солнечной энергетики.
  • Безопасность для окружающей среды. Экологическая чистота, принципиальный фактор в добывании энергии для человеческих нужд. Сравнивая затраты и воздействия на природу традиционных способов получения энергии, с получением энергии от Солнца, можно убедиться в небольшом воздействии на природу и атмосферу от производств, перевозки и установки солнечных батарей. Это бесспорно важнейшее мероприятие в направлении борьбы с глобальным потеплением.
  • Отсутствие шумов. Из — за отсутствия движущихся узлов на самом ресурсе, выработка энергии происходит тихо.
  • Выгода. Применение отдельного источника электроэнергии в частном доме, весьма экономично. Принципиально, что обслуживание панелей сводится к минимальным затратам, в году несколько раз следует очищать панели от загрязнений. Гарантия от производителя растягивается на 20 — 25 лет.

Сферы деятельности

Применение солнечной энергетики охватывает многие отрасли. При достаточной удаленности от централизованной электростанции потребность в автономных установках очень велика.

Солнечные батареи используют для опреснения воды в Африке, также для поставки электроэнергии на спутниковые станции. Не случайно солнечную энергетику окрестили «народной» она легко вошла процесс электроснабжения дома. Такая электроэнергия потребляет в сырье, как и фотоэлементы луча, так и его теплопроводность.

Новые технологии

Каждый год технически усовершенствуется процесс изготовления электрических батарей. На стадии постройки сооружения, в строительные материалы внедряются инновационные тонкопленочные панели. Японские производители Sharp, являясь несомненным лидером в изготовлении солнечных панелей, не так давно выпустили в широкое потребление прозрачные накопители с фотоэлементами для остекления оконных проемов. Результаты нынешних исследований в квантовой физике и инновациях подразумевают усовершенствование продуктивности солнечных панелей в три раза.

Минусы

Негатива от солнечных батарей очень мало, однако иногда они могут показаться принципиальными. К примеру:

  • Солнечные батареи просто не работают в пасмурную погоду.
  • В регионах, где часто выпадают осадки, очень проблематично применять солнечные панели.
  • Стоимость батарей тоже весьма не демократична (возможно пока), восстановление затрат растягивается надолго.
  • Для установки солнечных батарей требуются большие участки.
  • Солнечные установки способны скапливать только постоянный ток, для переменного же, потребуются еще установки.
  • Генерировать энергию возможно только в дневные часы, и соответственно для темного времени суток необходимо приобретать аккумуляторы.
  • Бытует мнение, что повсеместное применение солнечных панелей, теоретически способно изменить альбедо (свойство отражать солнечные лучи) нашей планеты, и способствовать изменению климата (но при нынешнем показателе потребления солнечной энергии, это весьма маловероятно).

Как выгодно применять

Учитывая свойство панелей работать лишь в солнечную погоду, необходимо детально изучить рынок солнечных батарей, а именно материал из которого их изготавливают. Поликристаллические панели способны прекрасно генерировать не только прямой солнечный свет, но и рассеянные лучи. А требуемые для действия установок, солнечного излучения облака уже не являются преградой. С целью получения большей эффективности, даже в пасмурную погоду следует выбирать поликристаллические кремниевые батареи.

Однако время и прогресс не стоят на месте и возможно в ближайшем будущем силой мысли будут разработаны батареи, без всяческих недостатков и минусов. И человечество уверенными шагами пойдет в направлении сохранения природы, атмосферы и планеты.

Как выбрать солнечную электростанцию для дома

Как работает солнечная электростанция

Первые солнечные электростанции появились в США, хотя идея их создания принадлежала советскому инженеру Н. В. Линицкому. Принцип работы солнечных генераторов прост: энергия Солнца преобразуется фотоэлементами батарей в солнечное излучение, передаваемое к контролеру заряда. Постоянный ток передается на инвертор, а там, преобразуясь в переменный 220 В, идет в электрическую сеть жилища. Батареи соединены в цепь, образуя систему автономной солнечной электростанции. Избыток энергии направляется в коммунальные электросети. При нехватке энергии ее восполняют из коммунальной сети, поддерживая таким образом стабильный режим напряжения и силы тока.

Солнечная энергетика переживает бурный период развития, намного опережая другие альтернативные источники энергообеспечения. Каждые три года объемы генерации энергии солнечными станциями увеличиваются вдвое, и темпы продолжают расти. Преимущества, недостатки солнечных электростанция и отзывы о них активно обсуждаются потребителями в интернете. Сегодня многие задумываются об установке СЭС и хотят знать об их достоинствах.

Плюсы и минусы солнечных электростанций

К преимуществам таких станций отнесем:

  • Постоянный бесплатный источник питания
  • Возможность увеличения мощности системы до 30 кВт
  • Короткий срок окупаемости СЭС 4-5 лет делает ее экономически очень выгодной
  • Бесшумность и абсолютная экологическая безопасность
  • СЭС не требуют технического обслуживания
  • Большой ресурс эксплуатации. Любая солнечная электростанция (СЭС) работает более 25 лет
  • Развитый сервис и гарантийное обслуживание компонентов
Читать еще:  Список документов для подключения электричества на участок

Из недостатков отметим:

  • Доля солнечной энергетики в общем объеме генерации электроэнергии очень мала. Эффективность, например, ядерной энергетики гораздо выше, чем солнечной
  • На выработку электроэнергии СЭС влияет погода: из-за неблагоприятных условий объем производства может резко сократиться
  • Для выработки достаточного объема электроэнергии требуются большие площади солнечных батарей

Несмотря на недостатки, СЭС активно отвоевывают энергорынок. Способствует этому и снижение стоимости оборудования ‑ еще совсем недавно развитию технологии мешали высокие цены на солнечные электростанции.

Сколько стоит комплект солнечной электростанции для дома

Приведу несколько примеров стоимости комплекта солнечных электростанций для дома.

1. Электростанция «Солнечная дача», 1.6 кВт/400Ач/1000 Вт, совместное производство Россия-Китай, цена 159 660 рублей за комплект

Предназначена для обеспечения электричеством небольших объектов, не подключенных к электросетям. При эксплуатации в средней полосе России в солнечный период (апрель-сентябрь) станция производит 4,4 кВт ч в сутки, осенью и зимой до 2,0 кВт ч в сутки.

В комплект входит:

  1. Панель солнечная 250 Вт ‑ 4 шт.
  2. Контролер АКБ ‑ 1 шт.
  3. Инвертор Expert MKS ‑ 1 шт.
  4. Аккумуляторная батарея ‑ 2 шт.
  5. Стеллаж ‑ 1 шт.
  6. Щит автоматического управления ‑ 1 шт.
  7. Комплект проводов ‑ 1 шт.

Дополнительно потребуется: монтажные крепления панелей и комплект кабелей для удаления более 5 м. Минимальный срок службы СЭС 25 лет. Элементы станции не требуют сервисного обслуживания в период эксплуатации.

2. Электростанция «Солнечный Дом», 2.4 кВт, 400Ач, 500 Вт», совместное производство Россия-Китай, цена 143 980 рублей за комплект

Предназначена для обеспечения электричеством объектов, не подключенных к электросетям. При эксплуатации в средней полосе России в солнечный период (апрель-сентябрь) станция производит 3,6 кВт ч в сутки, осенью и зимой до 1,2 кВт ч в сутки.

В комплект входит:

  1. Панель солнечная 250 Вт ‑ 2 шт.
  2. Инвертор, контроллер заряда ‑ 1 шт.
  3. Аккумуляторная батарея гелиевая, 200Ач ‑ 2 шт.
  4. Стеллаж ‑ 1 шт.
  5. Щит автоматического управления ‑ 1 шт.
  6. Комплект проводов ‑ 1 шт.

Можно подключить суммарно:

  • свет 40 Вт, на 5 часов в сутки;
  • ТВ 150 Вт, на 5 часов в сутки;
  • холодильник 150 Вт, на 10 часов в сутки;
  • насос для воды 1000 Вт, на 0,5 часа в сутки.

Дополнительно потребуется: системы установки и крепления панелей и кабели для удаления более 5 метров. Требуется сервисное обслуживание.

3. Электростанция «Солнечный дом», 12 кВт*ч/сутки, совместное производство Россия-Китай, цена 456 900 рублей за комплект

Предназначена для обеспечения электричеством дома с полным набором электротехники, в котором живут до 5 человек. При эксплуатации в средней полосе России в солнечный период (апрель-сентябрь) станция производит 15 кВт ч в сутки.

В комплект станции входят:

  1. Батарея солнечная монокристаллическая, 200 Ватт ‑ 12 шт.
  2. Аккумуляторы гелиевые ‑ 8 шт.
  3. Контроллер заряда – 1 шт.
  4. Источник питания – 1 шт.
  5. Соединительные разъемы ‑ 10 пар
  6. Разветвители – 3 пары
  7. Кабель – 60 м
  8. Перемычки соединения аккумуляторов последовательные ‑ 6 шт.
  9. Перемычки соединения аккумуляторов параллельные – 2 шт.

Позволяет подключить суммарно:

  • Свет ‑ 75 Ватт, на 5 часов в сутки
  • ТВ ‑ 70 Ватт, на 3 часа в сутки
  • Холодильник ‑ 200 Ватт, на 8 часов в сутки
  • Чайник ‑ 2000 Ватт, на 0,5 часа в сутки
  • Насос для воды ‑ 1000 Ватт, на 0,5 часа в сутки
  • Котельная автономная ‑ 100 Ватт, на 6 часов в сутки
  • Компьютер ‑ 300 Ватт, на 4 часа в сутки
  • Кондиционер ‑ 500 Ватт, на 9 часов в сутки

Сервисное и гарантийное обслуживание на территории РФ.

Выводы

В настоящее время солнечные батареи используются, в основном, в регионах, где нет возможности подключения к электрическим сетям. Однако с течением времени альтернативные источники энергии становятся все более дешевыми и перспективными, растет их КПД, технологические возможности, появляются новые способы управления, аккумулирования энергии и т. д. Государственная политика также направлена на стимулирования экологически безопасных способов энергообеспечения. Можно с уверенностью прогнозировать в ближайшем будущем выход солнечной энергетики на новый уровень, хотя уже сегодня использование СЭС экономически оправдано.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector