Светило выходит из тени

Солнечная кухня

Солнечная жаровня

Основная статья: Солнечная печь

Солнечные коллекторы могут применяться для приготовления пищи. Температура в фокусе коллектора достигает 150 °С. Такие кухонные приборы могут широко применяться в развивающихся странах. Стоимость материалов необходимых для производства простейшей «солнечной кухни» составляет $3—$7.

Традиционные очаги для приготовления пищи имеют термическую эффективность около 10 %. В развивающихся странах для приготовления пищи активно используются дрова. Использование дров для приготовления пищи приводит к массированной вырубке лесов и вреду для здоровья. Например, в Индии от сжигания биомассы ежегодно поступает в атмосферу более 68 млн тонн СО2. В Уганде среднее домохозяйство ежемесячно потребляет 440 кг дров. Домохозяйки при приготовлении пищи вдыхают большое количество дыма, что приводит к увеличению заболеваемости дыхательных путей. По данным Всемирной организации здравоохранения в 2006 году в 19 странах южнее Сахары, Пакистане и Афганистане от заболеваний дыхательных путей умерло 800 тысяч детей и 500 тысяч женщин.

Существуют различные международные программы распространения солнечных кухонь. Например, в г. Финляндия и Китай заключили соглашение о поставках 19 000 солнечных кухонь в 31 деревню Китая. Это позволит сократить выбросы СО2 на 1,7 млн тонн в 2008—2012 гг. В будущем Финляндия сможет продавать квоты на эти выбросы.

Достоинства и недостатки

Достоинства

  • Перспективность, доступность и неисчерпаемость источника энергии в условиях постоянного роста цен на традиционные виды энергоносителей.
  • Теоретически, полная безопасность для окружающей среды, хотя существует вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может изменить альбедо (характеристику отражательной (рассеивающей) способности) земной поверхности и привести к изменению климата (однако при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно).

Недостатки

  • Зависимость от погоды и времени суток.
  • Сезонность в средних широтах и несовпадение периодов выработки энергии и потребности в энергии. Нерентабельность в высоких широтах, необходимость аккумуляции энергии.
  • При промышленном производстве — необходимость дублирования солнечных энергетических установок традиционными сопоставимой мощности.
  • Высокая стоимость конструкции, связанная с применением редких элементов (к примеру, индий и теллур).
  • Необходимость периодической очистки отражающей/поглощающей поверхности от загрязнения.
  • Нагрев атмосферы над электростанцией.
  • Необходимость использования больших площадей.
  • Сложность производства и утилизации самих фотоэлементов в связи с содержанием в них ядовитых веществ, например, свинец, кадмий, галлий, мышьяк и т. д..

Сегодняшние перспективы солнечной энергетики

Вопросам усовершенствования механизма использования природной энергии уделяется много внимания современным человеком. Именно поэтому перспективы солнечной энергетики для будущего весьма высоки. Уже в ближайшие годы, по заверению специалистов, мир будет использовать природный ресурс в полной мере, обеспечивая для себя неиссякаемое получение энергоносителей.

Для мировой общественности развитие этой промышленной отрасли является приоритетным. Причин тому несколько. А именно:

  • возможность использования природы для получения энергии;
  • экологическая чистота получаемого продукта;
  • относительная дешевизна;
  • абсолютная безопасность для окружающей среды;
  • минимальные затраты на оборудование (в сравнении с получаемым результатом).

Иными словами, энергия, получаемая из солнечных лучей, имеет для человечества в целом только положительные стороны. Современное развитие технических возможностей дает отличные перспективы – разрабатываемое оборудование способно преобразовывать солнечную энергию с минимальными затратами на работу.

Важно и то, что солнечные установки очень просты в эксплуатации. Они легко монтируются, их несложно ремонтировать и видоизменять, подстраивая под собственные нужды

Фотопреобразователи занимают немного места, их монтируют на крышах зданий. Кроме того, накапливать энергию они способны даже в непогоду.

Ученые пришли к выводу, что количество солнечного света, попадающего на земную поверхность всего за одну неделю, в сотни раз превышает энергию, возможную к получению от всех известных земных энергоносителей (газ, уголь, дерево). Это значит, что человек может всего за 7 дней получить столько энергии, сколько способны дать, например, несколько тонн угля.

Будущее за солнечной энергетикой

Такое утверждение делают международные специалисты. Учитывая возможности, которые дает рассеянный солнечный свет, сомневаться в верности такого мнения не приходится. Несложно убедиться в этом на простом примере.

Для получения одной тонны угля требуются колоссальные затраты, состоящие из времени, человеческого труда и использования специального оборудования. Несложно сосчитать, в какую сумму обходится стране каждая тонна твердотопливного материала.

Что происходит в случае с солнечной энергией? Требуется только однажды установить накопитель (батарею, комплекс, систему), и получение энергии происходит постоянно, без прямого участия человека. То есть, чтобы обогреть жилое помещение или получить бесперебойное электропитание, пользователю не приходится постоянно тратить время, силы и финансовые средства.

В мире будущее солнечной энергетики рассматривается как довольно радужное. И на то есть причины. За последние годы специалистам удалось существенно повысить качество «приемников» солнечной энергии и повысить их конверсию. Как результат, человеку доступны сверхмощные солнечные батареи, отличающиеся высокой надежностью и малыми габаритами.

Альтернативный источник получения энергоносителей позволит человечеству решить проблемы с сохранением окружающей среды. Не стоит забывать и об исчерпывающихся залежах других материалов: угля, газа, дерева. Солнечные лучи – настоящий друг человека.

Солнечная электроэнергетика

Основная статья: Солнечная генерация

Годовая выработка электроэнергии в мире на СЭС
Год Энергия ГВт·ч Годовой прирост Доля от всей
2004 2,6 0,01 %
2005 3,7 42 % 0,02 %
2006 5,0 35 % 0,03 %
2007 6,8 36 % 0,03 %
2008 11,4 68 % 0,06 %
2009 19,3 69 % 0,10 %
2010 31,4 63 % 0,15 %
2011 60,6 93 % 0,27 %
2012 96,7 60 % 0,43 %
2013 134,5 39 % 0,58 %
2014 185,9 38 % 0,79 %
2015 253,0 36 % 1,05 %
2016 301,0 33 % 1,3 %
Источник — BP Statistical Review of World Energy, 2015, 2017

В 1985 году все установленные мощности мира составляли 0,021 ГВт.

В 2005 году производство фотоэлементов в мире составляло 1,656 ГВт.

На начало 2010 года общая мировая мощность фотоэлементной солнечной энергетики составляла лишь около 0,1 % общемировой генерации электроэнергии.

В 2012 году общая мощность мировых гелиоэнергетических установок выросла на 31 ГВт, превысив 100 ГВт.

Крупнейшие производители фотоэлементов в 2012 году:

  1. Yingli — 2300 МВт

  2. First Solar — 1800 МВт

  3. Trina Solar — 1600 МВт

  4. Canadian Solar — 1550 МВт

  5. Suntech — 1500 МВт

  6. Sharp — 1050 МВт

  7. Jinko Solar — 900 МВт

  8. SunPower — 850 МВт

  9. REC Group — 750 МВт
  10. Hanwha SolarOne — 750 МВт

В 2013 году глобально было установлено 39 ГВт фотоэлектрических мощностей. В результате общая мощность фотоэлектрических установок на начало 2014 года оценивалась в 139 ГВт.

Лидером по установленной мощности является Евросоюз, среди отдельных стран — Китай. По совокупной мощности на душу населения лидер — Германия.

В 2010 году 2,7 % электроэнергии Испании было получено из солнечной энергии.

В 2011 году около 3 % электроэнергии Италии было получено из фотоэлектрических установок.

В декабре 2011 года на Украине завершено строительство последней, пятой, 20-мегаваттной очереди солнечного парка в Перово, в результате чего его суммарная установленная мощность возросла до 100 МВт. Солнечный парк Перово в составе пяти очередей стал крупнейшим парком в мире по показателям установленной мощности. За ним следуют канадская электростанция Sarnia (97 МВт), итальянская Montalto di Castro (84,2 МВт) и немецкая Finsterwalde (80,7 МВт). Замыкает мировую пятерку крупнейших фотоэлектрических парков — 80-мегаваттная электростанция Охотниково в Сакском районе Крыма.

В 2018 г. Саудовская Аравия заявила о намерении построить крупнейшую в мире солнечную электростанцию мощностью 200 ГВт.

READ  Глава 1. основные принципы построения систем автоматического управления

Рабочие места

В середине 2011 года в фотоэлектрической промышленности Германии было занято более 100 тысяч человек. В солнечной энергетике США работали 93,5 тысяч человек.

Перспективы солнечной электроэнергетики

В мире ежегодный прирост энергетики за последние пять лет составлял в среднем около 50 %. Полученная на основе солнечного излучения энергия гипотетически сможет к 2050 году обеспечить 20—25 % потребностей человечества в электричестве и сократит выбросы углекислоты. Как полагают эксперты Международного энергетического агентства (IEA), солнечная энергетика уже через 40 лет при соответствующем уровне распространения передовых технологий будет вырабатывать около 9 тысяч тераватт-часов — или 20—25 % всего необходимого электричества, и это обеспечит сокращение выбросов углекислого газа на 6 млрд тонн ежегодно.

Перспективы использования солнца для получения электричества ухудшаются из-за высоких издержек. Так, СТЭС Айвонпа обходится вчетверо дороже, а генерирует гораздо меньше электроэнергии, по сравнению с газовыми электростанциями. По подсчётам экспертов, в будущем электроэнергия, вырабатываемая этой станцией, будет стоить вдвое дороже, чем получаемая от обычных источников энергии, а расходы, очевидно, будут переложены на потребителей.

Тем не менее, по прогнозам, себестоимость генерации электроэнергии солнечными электростанциями к 2020 году снизится до себестоимости генерации с использованием ископаемого топлива и переход к использованию солнечных электростанций станет экономически выгодным.

Из-за своей низкой эффективности, которая в лучшем случае достигает 20 процентов, солнечные батареи сильно нагреваются. Остальные 80 процентов энергии солнечного света нагревают солнечные батареи до средней температуры порядка 55 °C. С увеличением температуры фотогальванического элемента на 1°, его эффективность падает на 0,5 %. Эта зависимость не линейна и повышение температуры элемента на 10° приводит к снижению эффективности почти в два раза. Активные элементы систем охлаждения (вентиляторы или насосы) перекачивающие хладагент, потребляют значительное количество энергии, требуют периодического обслуживания и снижают надёжность всей системы. Пассивные системы охлаждения обладают очень низкой производительностью и не могут справиться с задачей охлаждения солнечных батарей.

Что такое солнечная энергия?

Солнечная энергия, добываемая в космосе, это концепция захвата солнечной энергии в космическом пространстве и передачи ее прямо на Землю или другие ближайшие планеты.

Проще говоря, мы могли поместить какой-нибудь механизм в космическое пространство, чтобы почти непрерывно захватывать энергию Солнца и передавать эту энергию на Землю. Это может происходить днем или ночью, в дождь или при ясном небе. Как только мы получаем энергию на Земле на ректенну (специальная антенна для получения энергии), мы сможем легко распределить ее с помощью наших обычных методов. Все очень просто.

Подобные конструкции могут решить все проблемы с энергией.

Существует масса идей, связанных с конфигурацией и архитектурой механизма SBSP, которые мы могли бы использовать

Место размещения системы, архитектура спутников, сбор энергии и передача энергии — это основные крупные пункты, на которые следует обратить внимание при понимании различных систем SBSP. Учитывая количество предлагаемых концепций, мы рассмотрим только некоторые из наиболее заметных вариантов

Развитие солнечной энергетики в мире

Китай и Япония сейчас занимают 50% мирового рынка солнечной энергетики. Китай объявил о намерении получить 35 ГВт энергии от солнечных установок в 2015 году. Такое намерении стимулируется необходимостью снизить загрязнения окружающей среды вследствие сжигания ископаемого топлива при все увеличивающихся потребностях в энергии.

Японская Ассоциация фотоэлектрической энергии (Photovoltaic Energy Association) предсказывает, что к 2030 году мощность солнечных станций в стране достигнет 100 ГВт.

Индия планирует увеличить мощность солнечных установок с 2 ГВт до 20 ГВт в среднесрочной перспективе. Последние тенденции в Индии показывают, что стоимость солнечной энергии достигла уровня 100 долларов за Мегаватт, что сравнимо с энергией, получаемой из импортного угля или газа.

Автономные солнечные установки и микро-сети развиваются в Африке, где только 30 процентов территории, расположенной южнее Сахары, имеют доступ к источникам энергии. Африка, как и другие регионы с мощной добывающей промышленностью, развивают солнечную энергетику как альтернативу дизельным электростанциям либо как резервный источник для ненадежных электросетей.

Нужно иметь  в виду, что цена киловатта солнечной энергии уменьшается вдвое каждые 2,5 года и уменьшилась в 100 раз с 1977 года, причем не видно каких-либо причин для изменения этого тренда в будущем.

Расчеты показывают, что 1% имеющихся в мире пустынь могут обеспечить выработку всей энергии, какую сейчас использует мир, а 25% мировых пустынь могут поставлять в 25 раз больше энергии, чем мы сейчас используем.

Но все же и в России кое-что делается, как показывает следующий видео-ролик:

В 2014 году в Республике Алтай началось строительство солнечной электростанции мощностью 5МВт:

Земные условия

Карта солнечного излучения — Европа

Поток солнечного излучения, проходящий через площадку в 1 м², расположенную перпендикулярно потоку излучения на расстоянии одной астрономической единицы от центра Солнца (на входе в атмосферу Земли), равен 1367 Вт/м² (солнечная постоянная). Из-за поглощения, при прохождении атмосферной массы Земли, максимальный поток солнечного излучения на уровне моря (на Экваторе) — 1020 Вт/м². Однако следует учесть, что среднесуточное значение потока солнечного излучения через единичную горизонтальную площадку как минимум в π раза меньше (из-за смены дня и ночи и изменения угла солнца над горизонтом). Зимой в умеренных широтах это значение в два раза меньше.

Возможная выработка энергии уменьшается из-за глобального затемнения — уменьшения потока солнечного излучения, доходящего до поверхности Земли.

Проблемы

Разработка и внедрение любого нового перспективного источника энергии сопряжены с серьезными проблемами. И признается, что использование космической солнечной энергии на Земле может быть особенно сложным ввиду принципиального отличия.
Основные проблемы воспринимаются как:

  1. Несоответствие с традиционными энергетическими ресурсами.
  2. Тот факт, что космическая мощь по своей сути глобальна и требует корпоративных моделей, которые дают каждому игроку подходящую долю и адекватные гарантии.
  3. Возможность возникновения опасений по поводу надежности, безопасности и экологических последствий.
  4. Необходимость получения больших ресурсов, выделяемых государством.
  5. Преобладающий менталитет, который склонен рассматривать будущую энергетическую инфраструктуру как экстраполяцию нынешней.

Как бы ни были велики проблемы, важно развивать перспективы солнечной энергетики, чтобы они работали на благо всех народов Земли

Утверждается, что благоразумным было бы уделить серьезное внимание всем возможным вариантам и подготовиться к осуществлению нескольких из них. Хорошо известно, что нечто столь обширное, как глобальная солнечная энергетическая система, может изменяться медленно

На самом деле, требуется от 50 до 75 лет, чтобы один источник утратил доминирующее положение и был заменен другим. Даже если будет признано и согласовано, что необходим переход к другим источникам, переход к другим электрическим сетям будет медленным.

Временной горизонт для реализации перспективной космической солнечной энергетики составит не менее пары десятилетий. Текущая работа указывает на то, что демонстрация передачи энергии из космоса на Землю может произойти в начале следующего десятилетии, а первоначальная коммерческая поставка энергии-примерно через 20 лет. Очевидно, что для внесения значительного вклада в мировую энергетику потребуется значительно больше времени.

Проблему, связанную с этим несоответствием, можно решить двумя способами:

Во-первых, правительствам необходимо будет в значительной степени финансировать опытные работы (НИОКР), необходимые для доведения до зрелости соответствующих технологий. Правительства традиционно поддерживают усилия в области НИОКР в качестве стимула для перспективы солнечной энергетики. Примеры можно найти в развитии систем железнодорожного и воздушного транспорта, компьютеров, интернета.
Во-вторых, следует поощрять краткосрочное участие потребителей (электроэнергетических компаний и их поставщиков)

READ  Ктп комплектные подстанции записка-word чертежи-dwg

Это очень важно для этих потенциальных пользователей, чтобы быть в курсе прогресса, как технология созревает.

Глобальный охват перспективной солнечной энергетики будет представлять собой еще одну серьезную проблему с точки зрения соответствующих моделей предприятий, которые дают каждому игроку соответствующую долю и адекватные гарантии. Международное сотрудничество в области энергетики является обычным явлением, и действительно, энергетическая инфраструктура во всем мире очень взаимозависима. Приобретение, распределение и использование энергии, как правило, связаны с несколькими странами и разветвленными сетями, по которым протекают различные формы энергии. Аналогичным образом международное сотрудничество играет важную роль в крупных космических проектах, примером которых, безусловно, могут служить перспективы солнечной энергетики.

Короче говоря, есть несколько причин для международного сотрудничества. Наиболее убедительными являются:

  1.  Потребность в увеличении поставок энергоносителей является глобальной потребностью.
  2. Воздействие на окружающую среду нынешней энергетической практики вызывает озабоченность во всем мире.
  3. Международная координация в области энергоснабжения является общей сегодня, и взаимозависимость будет только расти в будущем.
  4. Необходимая технология широко распространена, и ни одна страна не обладает всеми возможностями.
  5. Большие масштабы космической солнечной энергетики потребуют международного финансирования.

Достоинства перспективной космической солнечной энергетики:

  1. Энергия доставляется в любую точку мира.
  2. Нулевая стоимость топлива.
  3. Нулевые выбросы CO2.
  4. Минимальное долгосрочное воздействие на окружающую среду.
  5. Солнечное излучение может быть более эффективно собрано в космосе.

Ущерб:

  1. Затраты на запуск.
  2. Капитальные затраты даже с учетом дешевых пусковых установок.
  3. Потребуется сеть из сотен спутников.
  4. Возможные опасности для здоровья.
  5. Размер антенн и ректенн.
  6. Геосинхронные спутники будут занимать большие участки пространства.
  7. Помехи для спутников связи.

В каких отраслях используется сейчас

Все думают, что практически каждый населенный пункт уже имеет на своей территории одного или нескольких владельцев солнечных панелей, которые предпочитают добывать электроэнергию в свои дома при помощи альтернативных источников, при этом немного зарабатывая на излишке добытого сырья. Вполне возможно, что вы правы, однако далеко не каждый населенный пункт может похвастаться такой «достопримечательностью».

Одним из самых распространенных способов использования солнечной энергии в нашей стране является именно быт. Большое количество не только состоятельных, но и обычных здравомыслящих людей понимают, что это выгодно и правильно. Одноразовая инвестиция предполагает дальнейшее облегчение не только повседневной жизни, но и улучшение финансового положения.

Отдельным подпунктом можно выделять использование в сельской местности, которая не оснащена другим источниками питания. Как бы это ни было плохо или хорошо, но в нашей стране огромное количество деревушек, в которых не проведен газ, отопление, вода и другие коммуникации. Их спасает электричество, которое выполняет все функции:

  1. водоснабжение при помощи электронасоса;
  2. электрическое отопление;
  3. нагрев воды.

Такие жители просто требуют наличие в своем доме солнечных пластин.

Кстати, существуют программы, позволяющие зарабатывать деньги на излишке добытой энергии. Они работаю не везде, однако вы можете поинтересоваться о них у местных властей об особенностях в вашем регионе.

Также, большой популярностью использование солнечной энергии пользуется у мелких предприятий, которые не имею масштабных построек. Мы имеем ввиду то, что обеспечить целый, например, завод по выпуску автомобилей питанием, путем добычи его из солнечных лучей, довольно сложно, а вот снабдить определенным оборудованием определенные цехи волне возможно, и даже необходимо!

Солнечную энергию, также, активно используют ученые не в плане исследований, а для изобретений каких-либо новых устройств. Так, например, один американский ученый создал специальный «солнечный гриль», который состоял из панелей, отражающих солнечные лучи, и вакуумного тубуса, который требуется наполнять едой. Специфическое строение позволяет концентрировать солнечные лучи таким образом, чтобы температура внутри тубуса достигала 200-300 градусов по Цельсию. Незаменимая вещь, если вы находитесь на природе или вы не имеете доступа к другим источникам приготовления пищи.

Кстати, недавно была изобретена линза, концентрирующая солнечную энергию в определенной точке. Это позволяет заряжать мобильные телефон не от солнечной панели, а при помощи интересного элемента декора.

Планы и строительство крупных сетевых СЭС

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 (табл. 1).

Темпы роста мощностей СЭС в России в 2013–2018 годах резко росли, существенно превысив мировые относительные показатели (табл. 2, рис. 1).

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,% и 0,3–0,4%.

По ряду СЭС существует информация от управляющих компаний о выработке электроэнергии (табл. 3).

В целом, они соответствуют ожидавшимся показателям выработке, а в некоторых случаях даже превосходят их.

Использование солнечной энергии в химическом производстве

Солнечная энергия может применяться в различных химических процессах. Например:

Израильский Weizmann Institute of Science в 2005 году испытал технологию получения неокисленного цинка в солнечной башне. Оксид цинка в присутствии древесного угля нагревался зеркалами до температуры 1200 °С на вершине солнечной башни. В результате процесса получался чистый цинк. Далее цинк можно герметично упаковать и транспортировать к местам производства электроэнергии. На месте цинк помещается в воду, в результате химической реакции получается водород и оксид цинка. Оксид цинка можно ещё раз поместить в солнечную башню и получить чистый цинк. Технология прошла испытания в солнечной башне канадского Institute for the Energies and Applied Research.

Швейцарская компания Clean Hydrogen Producers (CHP) разработала технологию производства водорода из воды при помощи параболических солнечных концентраторов. Площадь зеркал установки составляет 93 м². В фокусе концентратора температура достигает 2200°С. Вода начинает разделяться на водород и кислород при температуре более 1700 °С. За световой день 6,5 часов (6,5 кВт·ч/кв.м.) установка CHP может разделять на водород и кислород 94,9 литров воды. Производство водорода составит 3800 кг в год (около 10,4 кг в день).

Водород может использоваться для производства электроэнергии, или в качестве топлива на транспорте.

Российские производители и разработчики оборудования для солнечной энергетики

Сбор достаточно полной и адекватной информации в настоящее время затруднён, в том числе в силу динамичной, быстро меняющейся ситуации с разнонаправленными тенденциями. В разных источниках можно встретить упоминание о нескольких десятках (возможно, и больше) российских производителей и поставщиков солнечных модулей или комплектующих к ним, а также о планах и открытии новых производств. Однако в каждом конкретном случае отдельной задачей является выяснение, во-первых, реального состояния данного предприятия или проекта на текущий момент, во-вторых, является ли оно производителем или только импортёром зарубежной (преимущественно китайской) продукции. Из реально действующих производителей солнечных модулей можно, в частности, назвать: «Телеком-СТВ» (Зеленоград), Рязанский завод металлокерамических приборов (РЗМКП, Рязань) и ПАО «Сатурн» (Краснодар).

READ  Сравнение элегазового и вакуумного высоковольтного выключателей

В большинстве или даже во всех случаях эти предприятия отличаются следующим: они созданы или существуют на базе ещё советских предприятий электронной и машиностроительной промышленности; солнечная энергетика является не единственным и даже не доминирующим направлением деятельности, а лишь «одним из»; по оценке представителей этих предприятий, узкая специализация в данном случае убыточна; при производстве солнечных модулей используются большей частью зарубежные комплектующие при отсутствии отечественных.

Полного цикла в солнечной энергетике России пока не существует. Одна из ключевых проблем — дефицит отечественного производства «солнечного» кремния. Почти все производства, созданные ещё в СССР главным образом для нужд электроники, были остановлены в 1990-е и начале 2000-х годов . Новые проекты (в частности, в Усолье-Сибирском) столкнулись с проблемами, в связи с резким падением цен на кремний на рубеже 2000-х — 2010-х годов. При этом создание производств «солнечного» кремния требует большого объёма инвестиций и далее вынуждено работать в условиях жёсткой конкуренции, прежде всего со стороны китайских производителей. Последнее относится ко всем стадиям производства в солнечной энергетике.

Кроме того, есть ряд научно-исследовательских предприятий и организаций, занимающихся (также в большинстве случаев ещё с советского периода) разработками в том числе в солнечной энергетике. Среди них, в частности: ОАО «НПП Квант» и ВИЭСХ (ВИМ) (Москва); ФТИ им. А. Ф. Иоффе (Санкт-Петербург); Самарский национальный исследовательский университет им. С. П. Королёва.

Представленные предприятия производят как стационарные планарные солнечные модули , так и компактные мобильные. Для строительных решений представлены солнечные кровельные панели , для высоковольтных солнечных электростанций — матричные солнечные модули , а для теплои электрогенерации — солнечные теплофотоэлектрические модули (рис. 2). Эти и другие предприятия в ряде случаев, помимо НИОКР, занимаются и непосредственным коммерческим производством собственных солнечных панелей и модулей, как правило, небольшими партиями.

Объёмы и динамику производства оборудования и комплектующих для солнечной энергетики в Российской Федерации на данный момент трудно проследить. Однако в последние годы созданы стимулы развития — прежде всего в виде требований к локализации производства для проектов в сфере ВИЭ, а также стимулирования проектов с использованием механизмов договоров поставок мощностей (ДПМ), компенсирующих инвестиционные затраты данных проектов.

Где ожидать новшеств

Рассуждать о том, где можно ждать новшеств развития источников альтернативного питания, которые предполагают превращение солнечной энергии можно очень долго, однако мы имеет несколько своих версий о том, какие отрасли в скором времени будет затрагивать данный вид исследований:

  1. машиностроение. Перспективы солнечной энергии в обустройстве электрокаров – первое, что приходит в голову. Видите ли, если спросить у любого владельца автомобиля, который работает от электричества, с какими неудобствами он связывается, они все ответят, что дело в зарядке. Даже учитывая то, что количество заправок для таких автомобилей возрастает с каждым днем, сократить время зарядки довольно сложно. На заправку автомобиля горючим топливом уходит до 10 минут. На зарядку электрокара – порядка одного часа. Ждем изменений;
  2. перспектива спасения Земли. Как бы это громко не звучало, но процесс уменьшения количества пресной воды на планете – одна из самых больших проблем человечества. На данном этапе нашего развития мы можем смело говорить о том, что это возможно. Почему? Дело не в том, что солнечная энергия может превращать соленую воду в пресную. Тайна кроется немного глубже. На это способны некоторые агрегаты, которые преобразуют солнечную энергию в электрическую. Таким образом, мы можем одной машиной делать два дела: обеспечивать население энергией и пресной водой.

Перспективы развития огромны, и относятся не только к бытовым, но и к глобальным процедурам, таким как исследование космоса и прочее. Верим в то, что совсем скоро мы будем пользоваться энергией солнца каждый день, а не в редких случаях.

Автономные солнечные станции

Крупнейшие проекты автономных солнечных электростанций в настоящее время связаны с Республикой Саха (Якутия). СЭС в Якутии возводятся АО «Сахаэнерго», являющимся дочерним предприятием ПАО «Якутскэнерго», в свою очередь принадлежащим РАО «ЕЭС Востока» (49% акций), входящим в группу «РусГидро». С 2014 по 2017 годы было установлено 18 СЭС в отдалённых посёлках Якутии. Их общая мощность составляет около 2 МВт, из них 1 МВт приходится на Батагайскую СЭС в Верхоянском улусе — на данный момент это крупнейшая в мире солнечная электростанция за Полярным кругом, внесённая в данном качестве в «Книгу рекордов Гиннеса». Также СЭС установлены в посёлках Тойон-Ары, Батамай, Ючюгей, Куду-Кюель, Дулгалах, Эйик, Джаргалах, Бетенкес, Столбы, Улуу, Эйик, Куберганя, Юнкюр, Иннях, Дельгей, Себян-Кюель, Орто-Балаган.

Помимо этого, идёт быстрое распространение автономных солнечных станций, установка солнечных панелей на объектах инфраструктуры (дороги, пешеходные переходы, детские площадки) и в частных хозяйствах России, преимущественно в южных регионах.

Из-за отсутствия системы сбора информации оценить с какой-либо степенью точности объём и динамику в этом направлении не представляется возможным. По экспертным оценкам, в частности, для одного из российских регионов — Республики Калмыкия — за последние несколько лет в частные хозяйства было поставлено около 500 панелей (порядка 50 кВт). В масштабах России общая установленная мощность автономных солнечных фотоэлектрических станций может составлять величину от нескольких до нескольких десятков мегаватт. Преимущественно речь идёт о панелях китайского производства. Этому способствует отсутствие, в данном случае, требований к локализации производства, действующих для проектов сетевых СЭС. В то же время локально приобретаются и панели отечественных производителей.

Солнечный транспорт

Беспилотный самолёт NASA Pathfinder Helios с фотоэлементами на крыльях

Основная статья: Электромобили на солнечных батареях

Фотоэлектрические элементы могут устанавливаться на различных транспортных средствах: лодках, электромобилях и гибридных автомобилях, самолётах, дирижаблях и т. д.

Фотоэлектрические элементы вырабатывают электроэнергию, которая используется для бортового питания транспортного средства или для электродвигателя электрического транспорта.

В Италии и Японии фотоэлектрические элементы устанавливают на крыши железнодорожных поездов. Они производят электричество для кондиционеров, освещения и аварийных систем.

Компания Solatec LLC продаёт тонкоплёночные фотоэлектрические элементы для установки на крышу гибридного автомобиля Toyota Prius. Тонкоплёночные фотоэлементы имеют толщину 0,6 мм, что никак не влияет на аэродинамику автомобиля. Фотоэлементы предназначены для зарядки аккумуляторов, что позволяет увеличить пробег автомобиля на 10 %.

В 1981 году летчик Paul Beattie MacCready совершил полет на самолёте , питающемся только солнечной энергией, преодолев расстояние в 258 километров со скоростью 48 км/час. В 2010 году солнечный пилотируемый самолет Solar Impulse продержался в воздухе 24 часа. Военные испытывают большой интерес к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА) на солнечной энергии, способным держаться в воздухе чрезвычайно долго — месяцы и годы. Такие системы могли бы заменить или дополнить спутники.

Выводы

Нет никаких сомнений в том, что в ближайшие десятилетия энергоснабжение должно быть резко увеличено. Кроме того, представляется почти несомненным, что произойдет переход к возобновляемым источникам энергии и что перспективы солнечной энергетики огромны.

Утверждается, что для того, чтобы энергетическая система мира работала на благо всех своих народов и была достаточно устойчивой, необходимо иметь несколько вариантов развития в стремлении к расширению поставок.

Хотя вариант использования космической солнечной энергии в настоящее время может показаться футуристическим, он технологически осуществим и при соответствующих условиях может стать экономически жизнеспособным.

Наконец, следует подчеркнуть, что если мы не сумеем разработать устойчивые и чистые источники энергии и попытаемся прихрамывать, экстраполируя существующую практику, то результатом этого, скорее всего, будет срыв развития экономических возможностей для многих людей Земли и, почти наверняка, неблагоприятные изменения в окружающей среде планеты.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: