მზის ენერგია რუსეთში: ტექნოლოგიები და პერსპექტივები. დიდი მზის ელექტროსადგურები რუსეთში

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 10:32

მრავალი წელია, კაცობრიობა ზრუნავს ალტერნატიული განახლებადი რესურსებიდან იაფი ენერგიის მოპოვებით. ჰაერის მასების ტრანსფორმაცია, ოკეანის ტალღების ტალღები, გეოთერმული წყლები - ეს ყველაფერი განიხილება, როგორც დამატებითი ამოუწურავი პოტენციალი წიაღისეული საწვავისგან განსხვავებით.

ყველაზე პერსპექტიული განახლებადი წყარო მზის ენერგიაა. ყოველივე ამის შემდეგ, მას აქვს კოლოსალური რესურსი, ატარებს სინათლეს და სითბოს, ააქტიურებს ჩვენს პლანეტაზე არსებულ ყველა სასიცოცხლო სისტემას. ამიტომ ადამიანმა ამაში საკუთარი თავისთვის უზარმაზარი პერსპექტივები განჭვრიტა. ამ მიმართულებით მთელი რიგი ხარვეზების მიუხედავად, რუსეთში მზის ენერგია სულ უფრო და უფრო იზრდება.

როგორ წარმოიქმნება ელექტროენერგია სინათლისგან

მზის შუქის ელექტრო ენერგიად გარდაქმნას ფოტოელექტრული ეფექტი ეწოდება. ეს ხდება მაშინ, როდესაც ძლიერი შუქი ეცემა ნახევარგამტარის ზედაპირზე და ამ შემთხვევაში სილიციუმს.ნაკადი. მისი მოქმედების შედეგად იშლება ელექტრონები, რომლებიც არის დამუხტული ნაწილაკების ნაკადი, რომელსაც ელექტროენერგია ეწოდება.

მზე მუდმივად გამოიმუშავებს უზარმაზარ რადიაციულ ენერგიას. მისი ზედაპირის თითოეული კვადრატული მეტრი კოსმოსში გამოყოფს 63 მეგავატს. რა თქმა უნდა, მთელ ამ ენერგიას არ აქვს ხილული სპექტრი, რომელიც საჭიროა ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის.

მზესა და დედამიწას შორის მანძილის გავლის შემდეგ, მანათობელი ნაკადი კარგავს ინტენსივობას და ჩვენი პლანეტის ზედაპირის კვადრატულ მეტრს სჭირდება მხოლოდ 0,9 კვტ. მაგრამ ეს არ არის ყველა დანაკარგი. საუკეთესო ფოტოელექტრონულ უჯრედებს შეუძლიათ სინათლის გამომუშავების 18%-ის გარდაქმნა.

ამიტომ, საუკეთესო პირობებში, PV უჯრედები გამოიმუშავებს 160 ვატს კვადრატულ მეტრზე.

ვინ ხელმძღვანელობს მზის ენერგიის ბაზარს

დღეს მზის ენერგიის დამუშავების უდავო ლიდერი ჩინეთია. მისი წილი მსოფლიო საზოგადოების მიერ ამ გზით მიღებული მთლიანი ელექტროენერგიის 60%-ია. მეორე ადგილზეა შეერთებული შტატები. ისინი გამოიმუშავებენ 10,4%-ს. ინდოეთი საპატიო მესამე ადგილს იკავებს. მისი წილი 7,8%-ია. კლებადობით მიჰყვებიან იაპონია, გერმანია და ბრაზილია. რუსეთში მზის ენერგიის განვითარება ჯერ კიდევ არ აძლევს მას საშუალებას გახდეს ერთ-ერთი ლიდერი. მაგრამ ნიშნავს თუ არა ეს, რომ ზომიერი კლიმატი არ იძლევა ყველაზე ძლიერი წყაროს რესურსის სათანადოდ გამოყენების საშუალებას?

არის თუ არა საკმარისი მზე რუსეთში

ენერგეტიკის სტრატეგიის ინსტიტუტის თანახმად, რუსეთს უზარმაზარი პოტენციალი აქვსმზის ენერგია, რომელიც გამოიხატება 2300 მილიარდი ტონა ჩვეულებრივი საწვავის ექვივალენტში. ეკონომიკური რესურსი გაცილებით ნაკლებია - 12,5 მილიონი ტონა საცნობარო საწვავი. მაგრამ ეს საკმარისზე მეტია, თუ გავითვალისწინებთ, რომ მზისგან მიღებული ენერგიის რაოდენობა 3 დღეში იქნება მეტი, ვიდრე ტრადიციული მეთოდებით წელიწადში გამომუშავებული ელექტროენერგია.

მზის რადიაციის რაოდენობა მნიშვნელოვნად იცვლება რუსეთის გეოგრაფიული მდებარეობის გამო. ცხელ რეგიონებში ის 1400 კვტ.სთ/მ2-ია, ცივში კი 810 კვტ/სთ/მ2. ეს ასევე დამოკიდებულია წელიწადის დროზე. უფრო მაღალია ზაფხულის თვეებში და პირიქით ზამთარში.

მზის ენერგიის პერსპექტივები ძალიან მაღალია ზოგიერთ რეგიონში.

ეს მოიცავს:

• შორეული აღმოსავლეთის ოლქი;
• დასავლეთ და სამხრეთ ციმბირი;
• შავი და კასპიის ზღვების მიმდებარე ტერიტორიები.

ერთიანი ენერგეტიკული სისტემის ოპერატორის მონაცემებით, რუსეთში მზის ენერგიით წარმოებული ელექტროენერგიის წილი მთლიანი რაოდენობის 0,03%-ია.

დღეს რუსეთში ფუნქციონირებს 10-ზე მეტი მზის ელექტროსადგური, რომლებიც აწარმოებენ საერთო სიმძლავრეს 72,5 მგვტ.

მზის ენერგიის განვითარება რუსეთში

ახლა აქტიურად განიხილება პროექტები ყირიმის ნახევარკუნძულის ტერიტორიაზე ელექტროსადგურების მშენებლობისთვის. იმისთვის, რომ ის ენერგო დამოუკიდებელი გახდეს, საჭიროა დამატებითი 2,5 მილიარდი კვტ-ის გამომუშავება. ამ საჭიროების ნაწილობრივ დაფარვა იგეგმება მზის და ქარის ენერგიის დახმარებით, რაც დამატებით იქნებამისცეს 196 მილიონი კვტ. საჯარო ქსელში.

რუსეთის სხვა რაიონებში, კერძოდ, ქალაქ ნარიმანოვში, იგეგმება მზის ელექტროსადგურის აშენება 25 მილიონი კვტ/სთ/წელით. შორეული აღმოსავლეთი არ ჩამორჩება. ენერგეტიკული მოთხოვნილების დასაკმაყოფილებლად სახას რესპუბლიკაში 40 მგვტ სიმძლავრის მზის ელექტროსადგურის მშენებლობა იგეგმება.

კიდევ 5 პროექტი განხორციელდება 2018 წლის შემდეგ. ამდენად, რუსეთში დიდი მზის ელექტროსადგურების მშენებლობა შორს არ არის.

ავტონომიური ელექტრომომარაგება კერძო სახლისთვის

დასავლეთის ქვეყნები, როგორიცაა გერმანია, ხელს უწყობს კერძო სახლის გადაკეთებას მზის პანელებიდან ელექტროენერგიის მიწოდებისთვის. უფრო მეტიც, თუ იქმნება რესურსის ჭარბი რაოდენობა, მაშინ ისინი ყიდულობენ მოსახლეობისგან. ამგვარად, დღისით ელექტროენერგიას ყიდიან, ღამით კი, როცა მზე არ არის, ელექტროენერგიას უკან ყიდულობენ. რუსეთში ასეთი სისტემა არ მუშაობს. თუმცა, თუ მზის პანელები საჭიროზე მეტ ენერგიას გამოიმუშავებენ, მისი შენახვა შესაძლებელია ბატარეებში.

როგორ გამოითვლება მზის პანელების რაოდენობა

იმისთვის, რომ გამოთვალოთ მზის პანელების რაოდენობა სახლის მომარაგებისთვის, თქვენ უნდა გაარკვიოთ რამდენი კვტ დაიხარჯა თვის განმავლობაში. შემდეგ მიღებული რიცხვი გაყავით 30-ზე. ეს იქნება ელექტროენერგიის საჭირო რაოდენობის საშუალო მნიშვნელობა დღეში. იმისთვის, რომ გქონდეთ ენერგიის რეზერვი ბატარეების დასატენად, თქვენ უნდა აიღოთ დამატებითი კოეფიციენტი 1, 6. ამის შემდეგ შეგიძლიათ დაიწყოთ მზის პანელების არჩევა.

ელექტრომომარაგების ავტონომიური სისტემის მუშაობისთვის, მზის პანელების გარდა, უნდა გქონდეთ მინიმუმ ინვერტორი, რომლის გარეშეც სახლის ქსელში ძაბვა იქნება მხოლოდ 12 ან 24 ვოლტი.

მზის პანელები

მზის ენერგიის გარდაქმნის ფენომენი აღმოაჩინეს ჯერ კიდევ მე-19 საუკუნეში. სელენი გამოიყენებოდა, როგორც ნახევარგამტარი, რომელიც გამოიმუშავებს ელექტროენერგიას. მას ჰქონდა ეფექტურობა დაახლოებით 1%. ამ დროის განმავლობაში ტექნოლოგიამ წინ წაიწია და კერძო სახლებისთვის თანამედროვე მზის პანელების ეფექტურობა 35%-მდეა. მათი დიზაინის მიხედვით იყოფა 3 ჯიშად:

1. მონოკრისტალური. ამ პანელების ფოტოცელები დამზადებულია ერთი ბროლისგან. მათ აქვთ უმაღლესი ფასები და ეფექტურობა. ამ მოწყობილობების ამოცნობა შესაძლებელია მათი ღრმა ლურჯი ფერით.



2. პოლიკრისტალური. ეს ბატარეები მზადდება რამდენიმე სილიკონის ვაფლისგან, რაც უარეს გავლენას ახდენს სინათლის ელექტროენერგიად გადაქცევაზე. თუმცა, დაბალმა ღირებულებამ გავლენა მოახდინა მათ ფართო განაწილებაზე. ყველაზე ხშირად ამ ტიპის მზის პანელები მონტაჟდება კერძო სახლებისთვის.
3. თხელი ფილმი. ეს ბატარეები არის ნახევარგამტარული ფხვნილი, რომელიც დეპონირებულია მოქნილ სუბსტრატზე. ამიტომ, ისინი შეიძლება დამონტაჟდეს ნებისმიერ ზედაპირზე. მინუსი არის დაბალი ეფექტურობა.

მზის ბატარეის ღირებულება დამოკიდებული იქნება იმაზე, თუ რა პრინციპი იქნა გამოყენებული წარმოებაში.

ინვერტორი

მზის ელემენტი შედგება მრავალი ფოტოელექტრული მოდულისგან, რომლებიც წარმოქმნიან ძაბვას 0,6 ვოლტამდე. მინიმალური მაჩვენებელი, რომელიც ბატარეამ უნდა გამოსცეს, არის 14ვოლტი, ამიტომ ენერგიის გარდაქმნის ელემენტები ერთმანეთთან სერიულად არის დაკავშირებული. ეს ძაბვა საკმარისი უნდა იყოს ბატარეების დასატენად, რომლებშიც ჭარბი ელექტროენერგია გადადის. მაგრამ როგორ გავხადოთ საყოფაცხოვრებო ტექნიკის გამოყენება, რადგან სახლის ქსელში ძაბვა არის 220 ვოლტი?

ამ მიზნებისათვის გამოიყენება ინვერტორი. მისი ამოცანაა გადაიყვანოს 12 ვოლტი 220. გარდა ამისა, ქსელი იყენებს ალტერნატიულ დენს, ხოლო მზის პანელები წარმოქმნის პირდაპირ დენს. ეს არის ინვერტორი, რომელიც გარდაქმნის ელექტრო ენერგიას ისე, რომ მისცეს სახლის ქსელის შესაბამისი მახასიათებლები.

კონტროლერი

კონტროლერი არის მთავარი გამანაწილებელი მოწყობილობა ელექტრომომარაგების ავტონომიურ სისტემაში. მასზე ჩართულია ინვერტორი, აკუმულატორები, საქალაქო ქსელის ელექტრო კაბელი. რატომ კეთდება ეს?

დღის განმავლობაში, როდესაც მზის პანელები ჭარბად გამოიმუშავებენ ელექტროენერგიას, კონტროლერი მიმართავს ზედმეტ რაოდენობას ბატარეების დასატენად. შემდეგ საღამოს და ღამით, როცა მზის ენერგია არ არის, ეს მოწყობილობა ელექტროენერგიას აკუმულატორიდან სახლის ქსელთან დაკავშირებულ ინვერტორში აგზავნის. მაგრამ არის შემთხვევები, როცა ეგრეთ წოდებულ „რეზერვუარებში“დენი არასაკმარისი ხდება რაიმე დავალების შესასრულებლად. შემდეგ კონტროლერი გადაწყვეტს ქალაქის ქსელიდან საჭირო ელექტროენერგიის აღებას. ამრიგად, ის ახორციელებს ეფექტურ მენეჯმენტს.

ბატარეები

მზის ენერგიის მთავარი პრობლემა მოთხოვნილებააბატარეის გამოყენება. ელექტროსადგურის ეს ელემენტები მნიშვნელოვნად ზრდის სისტემის ღირებულებას. იაფი მანქანის ვარიანტები აქ არ არის შესაფერისი მათი სწრაფი წარუმატებლობის გამო. ნაზი რეჟიმშიც კი სამ წელზე მეტს არ მუშაობენ. ინტენსიური სამუშაოები ამცირებს მათ მომსახურების ვადას ერთ წლამდე. თუ საჭიროა ენერგიის შენახვა, მაშინ განიხილება სხვა ვარიანტები:

1. ლითიუმის რკინის ფოსფატის ბატარეები (lifepo 4). ეს არის საუკეთესო ვარიანტი, რადგან მას აქვს ეფექტურობა 98% -მდე. ეს ნიშნავს, რომ ის გასცემს თითქმის იმდენ ენერგიას, რამდენსაც იღებს. მწარმოებლები გვპირდებიან მომსახურების ხანგრძლივობას დაახლოებით 15 წელი, 3000 დატენვის ციკლი 80% გამონადენით და 5000 ციკლი 50% გამონადენით. 240 ა/სთ სიმძლავრის ასეთი ბატარეის ღირებულება 50 ათას რუბლს აღემატება.
2. ტრაქციული ტყვიის მჟავა ბატარეები. ასეთი ბატარეები დამონტაჟებულია ელექტრო მანქანებზე, ელექტრო სატვირთო მანქანაზე. მათ შეუძლიათ გაუძლონ ღრმა გამონადენს. მომსახურების ვადა 10-12 წელია. ასეთი ბატარეების ფასები იწყება 30 ათასი რუბლიდან.
3. ნიკელ-კადმიუმის ბატარეები. ეს არის ერთ-ერთი ყველაზე ძვირადღირებული ჯიში. 250 ა/სთ სიმძლავრის ბატარეის ღირებულება 70 ათასი რუბლიდან იწყება. ეს ბატარეები კარგია, რადგან მწარმოებლის რეკომენდაციების დაცვით, ისინი დიდხანს ძლებენ. გარდა ამისა, როდესაც სიმძლავრე დროთა განმავლობაში მცირდება, მისი აღდგენა შესაძლებელია სავარჯიშო გამონადენი-დამუხტვის ციკლებით.

ბატარეები მზის ენერგიის სახარჯო მასალაა. რუსეთში, შესაფერისი ბატარეების ფასები ჯერ კიდევ არაგონივრულად მაღალია და მნიშვნელოვნად ამცირებს ბუნებრივი რესურსის გამოყენების მომგებიანობას.თქვენ უნდა შეიძინოთ ასეთი მოწყობილობა მხოლოდ სანდო მწარმოებლებისგან.

გამოცდილება კერძო სახლებში

რამდენი ღირს მზის პანელი, არის თუ არა მათი გამოყენება ეკონომიკური სარგებელი?

სხვადასხვა წყაროების მიხედვით, მწარმოებლების მიერ შემოთავაზებული აღჭურვილობის ღირებულება მზისგან ელექტროენერგიის წარმოებისთვის არის 40-300 ათასი რუბლის ფარგლებში. საშუალო ზომის სახლისთვის. ამ დიაპაზონში არის როგორც მზა ნაკრების, ასევე ცალკეული ნივთების ფასი.

მოწყობილობა განკუთვნილია 20 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში. გამონაკლისი არის ბატარეები.

თუ ავიღებთ ელექტროენერგიის გადახდის ღირებულებას, ამას დავუმატებთ გათბობის ფასს, მაშინ თანხა იქნება მინიმუმ 50 ათასი რუბლი წელიწადში. ეს არის ცენტრალური რუსეთისთვის. ამრიგად, 300 ათასი რუბლის ფასიანი ნაკრები, რომელსაც შეუძლია 3-დან 5 კვტ-მდე მიწოდება მისი პიკური ღირებულებით, იხდის თავის თავს რამდენიმე წელიწადში.

თუ ჩვენ გავაანალიზებთ ფასების შემცირების მაჩვენებელს ასეთ პროდუქტებზე, მაშინ მზის პანელების გამოყენება გამართლებული ხდება.