Светлое будущее солнечной батареи

Некоторые решения из мировой и отечественной практики использования солнечной энергии.

Дата публикации: 

23.01.2014

Солнечные фотоэлектрические панели

Солнечные электростанции или, как их ещё называют, гелиоэнергетические установки имеют ряд бесспорных преимуществ, при этом не лишены они и недостатков.

Энергию солнца можно использовать для выработки электроэнергии в промышленных масштабах на станциях, подсоединённых к общей энергосети, в закрытых энергосистемах удалённых городов и предприятий или в отдельных зданиях и домохозяйствах, которые также могут быть подсоединены к энергосети. В силу разных причин в России последний вариант пока что наиболее популярен.

Причины использования

Для того чтобы здание соответствовало современным стандартам экологичности и энергоэффективности, оно должно иметь минимальное потребление энергии извне. Помимо сокращения энергопотребления, путём использования энергосберегающего освещения и инженерных систем, возможно также развивать и собственные источники энергии, находящиеся непосредственно в здании или поблизости от него.

Таким автономным источником может стать солнечная батарея. Они не создают шума или вибрации при работе, в отличие от ветрогенераторов. Главное – наличие солнца, причём не обязательно это должен быть южный регион. В России, помимо Краснодара и Сочи, есть примеры успешного использования солнечных батарей в центральных районах, Сибири и Ленинградской области.

Из чего состоит система

Энергию необходимо сгенерировать, довести до необходимых для использования параметров и сохранить для дальнейшего использования, если в данный момент она не нужна. Описанные задачи решают основные узлы системы.

Прежде всего, это сам фотоэлектрический модуль. Он состоит из фотоэлементов, преобразующих попадающее на них солнечное излучение в постоянный электрический ток. Для сохранения выработанной энергии используется аккумулятор постоянного тока. Чтобы система сохраняла свою работоспособность при отсутствии "чистой" энергии, можно добавить резервный источник – как правило, дизель-генератор.

Большинство электроприборов рассчитано на питание переменным током напряжением 220 В. Для преобразования постоянного тока, который вырабатывает фотоэлемент, в переменный требуемой частоты (50 Гц по российским стандартам) требуется инвертор. Некоторые модели инверторов могут также выполнять функцию контроллера – управлять работой системы и осуществлять синхронизацию с сетью, при её наличии.

Иными словами, когда есть солнце или заряд в аккумуляторе, потребители получают бесплатную альтернативную энергию, иначе потребляется электроэнергия из сети. Во многих странах возможен ещё и третий режим работы, когда электроэнергия от солнечной батареи поступает в общую сеть, и производителю альтернативной энергии начисляется за неё плата. В России такой механизм не действует, будем надеяться, что вскоре ситуация изменится.

Отечественные примеры

В нашей стране лидером по развитию альтернативной солнечной энергетики можно назвать Белгородскую область. Здесь расположена первая солнечная электростанция в России мощностью 100 кВт. Станция состоит из 1320 модулей фотоэлектрических преобразователей с активной поверхностью 1046 м2. Необходимо отметить, что по мировым меркам это достаточно скромные показатели.

Активно развивается солнечная энергетика на юге, где для этого есть все условия. Краснодарский край примечателен тем, что помимо предприятия по производству фотоэлектрических модулей, жители этого региона используют солнечные панели для энергоснабжения частных домов. Некоторые даже не подключаются к централизованным сетям, поскольку это очень дорого по сравнению с альтернативными источниками.

В качестве более "северных примеров" можно привести опыт использования солнечных панелей в автономных уличных светильниках в Хакасии и Ленинградской области. Как правило, такие системы включают в себя фотоэлектрический модуль, ветрогенератор, аккумулятор и светодиодный светильник.

А как у них?

За рубежом солнечная энергетика давно и прочно вошла в энергобалансы стран и быт граждан. Мировым лидером является Германия, где по данным Европейской ассоциации фотоэлектрической промышленности (EPIA) в 2012 году солнечные электростанции произвели 6% потреблённой энергии. Солнечная энергетика продолжает активно развиваться и выходит за пределы исторической "зоны обитания" – Европы: по данным того же источника, в 2012 году вслед за Германией по объёму присоединённых за год мощностей идут Китай, Италия, США и Япония.

Африканское государство Кения недавно заявила о своём намерении выйти в мировые лидеры по солнечной генерации, благо природные условия позволяют. Правительство планирует построить к 2016 году девять солнечных электростанций, которые должны давать более половины электроэнергии страны. С 2011 года в стране уже работает завод по производству солнечных панелей.

Есть и более приземлённые примеры. В начале года компания Sekisui Chemical Co из Страны восходящего солнца объявила о начале продаж готовых каркасных домов со встроенными солнечными батареями мощностью до 10 кВт. Для собственника преимущество такого решения заключается в отсутствии монтажных работ и изначальной архитектурной подготовке дома к службе в качестве электростанции.

Показательное событие произошло осенью 2013 года в Великобритании. Компания IKEA начала продавать в своих магазинах на Туманном Альбионе солнечные панели как готовое «коробочное» решение. Стоимость комплекта с установкой – 5 700 фунтов (по сегодняшнему курсу около 320 тыс. руб). В теории, затраченные средства можно даже вернуть, поскольку, помимо налоговых льгот, законодательство предполагает возможность продажи энергии, произведённой частным лицом.

Не без дёгтя

Есть у солнечных источников электричества и ряд ограничений. Очевидно, что ночью, когда солнца не видно, отдельно взятая солнечная панель вряд ли будет полезной. Кроме того, несмотря на заявляемую "экологичность" производство солнечных модулей – довольно "грязный" процесс, требующий в том числе много энергии, а значит и финансовых средств. Поэтому очень часто производство и использование гелиоэлектростанций в больших масштабах дотируется государством.

Так, в Новочебоксарске (Чувашия) с участием государственного ОАО "Роснано" построено предприятие по производству фотоэлектрических модулей. На момент написания статьи широко анонсированный запуск предприятия ещё не состоялся. Можно предположить, что проблема в отсутствии спроса. Пока что основная масса фотоэлектрических модулей, продаваемых в России, поступает из Китая, и конкурировать с ними по цене очень непросто.

Помимо уже перечисленных сложностей, есть ещё и ограничения по сроку эксплуатации панелей. Также необходимо решить проблему хранения энергии: применяемые аккумуляторы имеют ограниченную мощность и количество циклов заряда-разряда.

Решение этих задач, а оно наверняка будет скоро найдено, может сделать солнечные панели одним из основных источником энергии в мире, как мечтают некоторые. Наша страна пока только в начале пути: в России необходимы законодательные изменения по примеру Европы, чтобы граждане могли не только экономить на использовании солнечной энергии, но и зарабатывать. Ведь, как говорится, каждый, у кого есть крыша, может использовать солнечную энергию.

Ключевые слова: 

Поделиться страницей

Новости и статьи по этой же теме