В статье рассматривается из каких элементов состоит, наиболее подходящий вид солнечной фотоэлектрической станции для Амурской области.
Ключевые слова: эффективность, возобновляемые источники энергии, солнечная фотоэлектрическая станция
Непрекращающееся истощение природно-ресурсного потенциала планеты в целом и отдельно взятых её частей, провоцирует человечество на постановку экологичных целей. Одна из них — это увеличение энергетического потенциала посредством использования возобновляемых источников энергии: энергия Солнца, энергия воды и энергия ветра. Усиление активности Солнца влечет за собой увеличение количества солнечной энергии, которую можно преобразовывать в электрическую. Благодаря неисчерпаемому, постоянно поступающему на поверхность нашей планеты потоку энергии Солнца, данный источник энергии является естественно восполняемым.
При исследовании эффективности использования солнечной фотоэлектрической станции, стоит исследовать не только экономические факторы, способствующие снижению затрат на электроэнергию, но и уменьшение объёмов загрязнения окружающей среды при получении электроэнергии.
Немаловажным является тот факт, что Российская Федерация в целом, и в частности, территория Амурской области, располагают значительными ресурсами для развития гелиоэнергетики.
С экологической и экономической точки зрения, исследование гелиоресурсов приведет к следующим последствиям:
– увеличение финансирования исследований по учету ресурсов альтернативных возобновляемых источников энергии;
– создание условий для бесперебойного электро- и теплоснабжения населения и предприятий;
– разработка автономных энергетических систем, использующих весь потенциал солнечной возобновляемой естественным образом энергии;
– восполнение недостатков традиционных видов топливно-энергетического комплекса и уменьшение объёмов органичного топлива поставляемого в труднодоступные части области;
– электроснабжение децентрализованных населенных пунктов и промышленных объектов.
Фактором, наиболее характерным для Амурской области, является нахождение большинства потребителей электроэнергии вне систем централизованного энергоснабжения. Создание же портативных автономных энергоустановок высокой мощности до нескольких сотен киловатт — это решение вопроса об оптимальных источниках энергии для труднодоступных местностей, на территории которых не пролегают сети линий электропередач. Увеличение тарифов на электроэнергию и на горюче-смазочные материалы обеспечивает высокие затраты на обслуживание таких бензиновых и дизельных генераторов, которые снабжают автономных потребителей. Другим отрицательным фактором являются массовые выбросы продуктов сгорания в окружающую среду, а также высокий уровень зашумленности. Поэтому было принято решение об исследовании эффективности использования солнечных фотоэлектрических станций.
Стандартная солнечная фотоэлектрическая станция состоит из следующих элементов: солнечной батареи, контроллера, аккумулятора.
Рис. 1. Схема снабжения солнечной энергией
Бесспорными преимуществами использования солнечных лучей в качестве источника энергии стоит считать:
– экологичность преобразования и аккумулирования энергии;
– возобновляемость ресурса;
– прочность фотомодулей солнечной фотоэлектрической станции — отсутствие затрат на ремонт в первые 30–40 лет.
Минусы использования фотоэлектрических солнечных станций:
– по истечении 30 лет эффективность фотоэлектричеких элементов снижается, а присутствующий в их составе кадмий не дает возможности свободно утилизировать данные элементы;
– значительным минусом является необходимость очистки поверхности панелей с фотоэлектрическими элементами.
Солнечная электростанция — это специализированное сооружение, целью которого является преобразование солнечной радиации в электрическую энергию.
Наиболее распространенными видами солнечной электростанции являются солнечные фотоэлектрические станции или гелиоустановки. Такие фотоэлектрические станции используются для получения электрической энергии любой мощности, и могут применяться как для подключения к центральным системам электроснабжения, так для использования в быту. Состоят они из множества элементов — фотоэлектрических преобразователей, которые напрямую преобразуют солнечную энергию в электрический ток. В данном случае электрический ток в фотоэлектрическом генераторе возникает в результате преобразования солнечной энергии, которая, посредством солнечных лучей попадает на фотоэлементы батарей. В качестве светочувствительного полупроводника используют кремний, который получают из кварцевого песка, находящегося в неограниченных количествах. Кремний может быть трех видов — это аморфный, поликристаллический и монокристаллический. Как видно в таблице 1, наиболее высокий показатель коэффициента полезного действия был обнаружен при использовании фотоэлектрических преобразователей из монокристаллического кремния.
Таблица 1
КПД разных видов кремния
|
Вид кремния |
КПД,% |
|
монокристаллический |
15–20 % |
|
поликристаллический |
10–14 % |
|
аморфный |
5–6 % |
Различают три вида фотоэлектрических систем: автономные, резервные и соединенные с сетью системы:
При отсутствии сетей централизованного электроснабжения устанавливают автономные фотоэлектрические системы. Если у того или иного объекта есть подключение к сети электроснабжения, но существуют перебои или сеть ненадежна, необходимо устанавливать резервные солнечные системы. При хорошем снабжении объекта электроэнергией от общей центральной сети и желании использовать дополнительные природные источники энергии отдают предпочтение соединенным с сетью гелиосистемам.
Благоприятный климат и ландшафт Амурской области способствуют размещению солнечной фотоэлектрической станции преимущественно на открытых местностях в горных районах. Преобладающие в зимний период времени мощные антициклоны создают на всей территории Амурской области малооблачную и очень солнечную погоду. В летний период времени для Амурской области характерен преобладанием действия циклонов. Благодаря горным хребтам происходит преграждение проникновению прохладных воздушных масс на территорию области, и, как следствие, в области преобладает в летнее время сухая и жаркая погода. При установлении электростанций, которые аккумулируют и преобразовывают энергию Солнца, стоит учесть, что преобладающее количество часов солнечного сияния характерно для юго-западных, а также южных районов области.
Интересным фактом является то, что Амурская область граничит с Китаем, а это государство является наибольшим производителем и потребителем солнечной электроэнергии.
В заключении, можно сделать вывод о том, что на данный момент, использование солнечной энергии, при рассмотрении с точки зрения климатических ресурсов, возможно на территории всей Амурской области Российской Федерации, но экономически целесообразно лишь для энергоснабжения населенных пунктов, находящихся в изоляции.
Литература:
- http://www.rea.org.ua/dieret/Solar/solar.html
- https://alter220.ru/solnce/solnechnaya-energiya.html
