Svarkin-spb.ru

Современные солнечные электростанции

Что такое солнечные электростанции и где их строят?

Солнце – неисчерпаемый источник энергии и при правильном ее использовании может полностью обеспечить жителей Земли теплом, светом и электричеством. В данной статье мы расскажем, что такое солнечная электростанция (СЭС), какие они бывают и где их строят.
Солнечная электростанция – это комплекс для преобразования солнечной радиации в электрическую энергию. Учеными и инженерами созданы различные конструкции, способных генерировать электричество из энергии солнца. Однако коэффициент полезного действия таких СЭС пока не высок. Максимально удалось добиться 31% и то, в лабораторных условиях.

Виды современных солнечных электростанций

В зависимости от использованных технологий СЭС бывают 2-х видов:

  • Фотоэлектрические. В них преобразование солнечных лучей в электроэнергию происходит в фотоэлектрических батареях.
  • Термодинамические. Эти инженерные комплексы преобразуют радиацию Солнца в тепло, и только затем, в электроток.

Фотоэлектрические станции

СЭС данного вида оборудованы генератором, представляющим собой блок батарей, которые состоят из полупроводников (чаще всего кремниевых), способных аккумулировать солнечный свет и трансформировать его в электрический ток.

К достоинствам фотоэлектрических электростанций относят:

  • способность работать от рассеянного света;
  • длительный срок эксплуатации;
  • небольшой вес;
  • простота обслуживания;
  • возможность наращивать площадь батарей для увеличения производительности СЭС;
  • надежность.

Среди недостатков выделим:

Фотоэлектрические электростанции сегодня наиболее популярны и перспективны.

Термодинамические станции

СЭС этого вида используют энергию солнца несколько по-другому. Они собирают солнечные лучи с помощью системы зеркал и направляют их на теплообменник, покрытый селективным светопоглощающим элементом. В результате солнечный свет нагревает воду в теплообменнике и превращает ее в пар, который поступает в паротурбинную установку. Она и вырабатывает электрический ток.

Термодинамические солнечные электростанции имеют свои плюсы:

  • более высокий КПД солнечной электростанции по сравнению с фотоэлектрическими аналогами;
  • простота конструкции;
  • возможность вырабатывать электрическую энергию в темное время суток за счет накопленной температуры пара.

Но недостатков у станций термодинамического вида достаточно много:

  • большой вес;
  • необходимость ТО;
  • дорогое обслуживание;
  • малая мобильность.

Поэтому, исходя из всех преимуществ и недостатков, для генерации энергии в СЭС чаще используют фотоэлектрические панели.

Автономные СЭС

Данный тип СЭС применяется очень широко в местностях, где нет возможности подключиться к общественным электрическим сетям. Конструкция автономных систем состоит из следующих элементов:

  1. Фотопанели.
  2. Аккумуляторы.
  3. Инвертор.
  4. Контроллер заряда.

Фотопанели через контроллер соединяются с аккумулятором, который и накапливает электрический ток и подает его потребителю. В случае необходимости, когда солнечной энергии не хватает, АКБ можно подзарядить от генератора.

Главный недостаток автономных электростанций является их высокая стоимость. Сэкономить можно, если установить сетевую СЭС.

Сетевая солнечная электростанция: что это?

Преимущество сетевой СЭС над автономной в том, что в ней отсутствуют аккумуляторы. Солнечные батареи подключаются напрямую к инвертору, а он к рабочей сети. Это и объясняет более низкие цены на комплект солнечной электростанции. Но такая система имеет несколько недостатков:

  • если отключить электропитание от инвертора, вся электроустановка не будет работать;
  • объем выработки энергии должен быть сопоставим с ее потреблением, иначе генерируемый электроток уйдет в общественную сеть (это может быть плюсом если подключен «зеленый тариф»).

Универсальным решением использования солнечной энергии для выработки электроэнергии являются гибридные солнечные электростанции.

Что такое гибридные солнечные электростанции?

Гибридные модели СЭС объединили в себе преимущества автономных и сетевых электростанций. Отличием гибрида от автономных аналогов состоит в том, что у него батарейный инвертор заменен на преобразователь, способный при необходимости «подмешивать» к электроэнергии, вырабатываемой солнечными батареями сетевую энергию. Считается, что такие системы более надежные и эффективные.

Где лучше строить солнечные электростанции?

Строительство СЭС оправдано в местности, где много солнечных дней в году. Наиболее предпочтительные территории где строят солнечные станции — это засушливые и пустынные зоны. Ученые подсчитали, что если использовать под строительство солнечных электростанций всего 1% площади мировых пустынь, то этого будет достаточно, чтобы обеспечить всех жителей Земли электрической энергией при текущем уровне потребления.

Где находятся самые крупные СЭС мира?

Если говорить о том, где расположены самые мощные солнечные электростанции, то больше всего их в Китае, США и Индии. Также СЭС активно строят и в других развитых странах мира. В ТОП-5 самых крупных электростанций входят:

  1. Парк Тэнгэр (Китай). Занимает территорию площадью 43 кв.км. Вырабатывает 1547 МВт электроэнергии.
  2. Парк Бхадла (Индия). Площадь объекта 40 кв.км. Вырабатывает 1365 МВт электроэнергии.
  3. СЭС Луеъянся (Китай). Солнечные панели располагаются на площади 30 кв.км. Мощность станции 850 МВт.
  4. Электростанция Villanueva (Мексика). Расположена на площади 20 кв.км. Ежедневно производит 828 МВт электрической энергии.
  5. СЭС Камути (Индия). Занимает 10 кв.км. Производительность 648 МВт.
Читать еще:  Ученик за рулем

Конечно, это только небольшой перечень мест, где находятся наиболее мощные и известные солнечные электростанции.

Где построены самые большие солнечные электростанции в Украине?

Самая крупная в Украине солнечная электростанция находится в городе Килия (Одесская область) с пиковой мощностью 54,8МВт. Второй среди крупнейших в Украине солнечных электростанций считается комплекс в селе Токмак (Запорожская область), ее мощность достигает 50 МВт. С точки зрения экологичности она заменяет около 24 тыс. тонн выбросов углекислого газа в атмосферу. Третье место делят еще 2 станции в Одесской области, возле сел Старокозачье и Долиновка с мощностями по 43 МВт.

Отдельное внимание стоит обратить на Чернобыльскую зону где ООО Solar Chernobyl строится еще более мощная солнечная электростанция (в перспективе до 0,1 ГВт).

Учитывая, что первый квартал 2019 года в Украине поставил рекорд по вводу мощностей альтернативной энергетики (было введено 862 МВт новых мощностей, что больше, чем за весь 2018 год) в ближайшем будущем могут ввести в эксплуатацию и более мощные комплексы.

В этом направлении активно работает Green Tech Trade. Компания представляет американского производителя солнечных панелей First Solar на рынке Украины. С характеристиками продукции можно ознакомиться на сайте или заказать бесплатную экскурсию на демонстрационную площадку Green Tech Trade – солнечную электростанцию на 1,8 МВт в селе Могутне (Кировоградская область).

Современные солнечные электростанции

Все солнечные электростанции (сэс) подразделяют на несколько типов:

  • СЭС башенного типа
  • СЭС тарельчатого типа
  • СЭС, использующие фотобатареи
  • СЭС, использующие параболические концентраторы
  • Комбинированные СЭС
  • Аэростатные солнечные электростанции

СЭС башенного типа

Данные электростанции основаны на принципе получения водяного пара с использованием солнечной радиации. В центре станции стоит башня высотой от 18 до 24 метров (в зависимости от мощности и некоторых других параметров высота может быть больше либо меньше), на вершине которой находится резервуар с водой. Этот резервуар покрашен в чёрный цвет для поглощения теплового излучения. Также в этой башне находится насосная группа, доставляющая пар на турбогенератор, который находится вне башни. По кругу от башни на некотором расстоянии располагаются гелиостаты. Гелиостат — зеркало площадью в несколько квадратных метров, закреплённое на опоре и подключённое к общей системе позиционирования. То есть, в зависимости от положения солнца, зеркало будет менять свою ориентацию в пространстве. Основная и самая трудная задача – это позиционирование всех зеркал станции так, чтобы в любой момент времени все отраженные лучи от них попали на резервуар. В ясную солнечную погоду температура в резервуаре может достигать 700 градусов. Такие температурные параметры используются на большинстве традиционных тепловых электростанций, поэтому для получения энергии используются стандартные турбины. Фактически на станциях такого типа можно получить сравнительно большой КПД (около 20 %) и высокие мощности. СЭС в Крыму

В Крыму, в городе Щёлкино, была построена СЭС башенного типа в качестве резервного источника электричества для планируемой там АЭС. Но по большому счету, эта станция была экспериментальной: ее мощность 5 МВт. При эксплуатации этой станции было выявлено множество трудностей. Одна из них — система позиционирования отражателей практически полностью (95 %) расходовала энергию, вырабатываемую станцией . Также возникали трудности с очисткой зеркал. Вскоре эта станция прекратила своё существование и была разворована [1] . 45.402647 , 35.862847 45°24′09.53″ с. ш. 35°51′46.25″ в. д.  /  45.402647° с. ш. 35.862847° в. д. (G) (O)

В 2011 году в Крыму возле села Охотниково компания Activ Solar построила солнечную электростанцию общей мощностью 80 МВт на более чем 160 гектарах. Электростанция состоит из примерно 360 000 модулей и может вырабатывать до 100 ГВтч электроэнергии в год, что достаточно для обеспечения потребностей до 20000 домохозяйств. Проект разделен на четыре очереди по 20 МВт каждая. Строительство первых двух очередей было завершено в июле 2011, третья и четвертая в октябре того же года. [2]

Читать еще:  Обзор продукции тонировки компании Люмар

Та же компания Activ Solar в январе 2012 года объявила о завершении строительства и начале ввода в эксплуатацию солнечной электростанции «Перово» на 100 МВт. По состоянию на январь 2012 года это самая мощная электростанция в мире. [3]

СЭС тарельчатого типа

Данный тип СЭС использует принцип получения электроэнергии, схожий с таковым у Башенных СЭС, но есть отличия в конструкции самой станции. Станция состоит из отдельных модулей. Модуль состоит из опоры, на которую крепится ферменная конструкция приемника и отражателя. Приемник находится на некотором удалении от отражателя, и в нем концентрируются отраженные лучи солнца. Отражатель состоит из зеркал в форме тарелок (отсюда название), радиально расположенных на ферме. Диаметры этих зеркал достигают 2 метров, а количество зеркал – нескольких десятков (в зависимости от мощности модуля). Такие станции могут состоять как из одного модуля (автономные), так и из нескольких десятков (работа параллельно с сетью).

СЭС, использующие фотобатареи

СЭС этого типа в настоящее время очень распространены, так как в общем случае СЭС состоит из большого числа отдельных модулей (фотобатарей) различной мощности и выходных параметров. Данные СЭС широко применяются для энергообеспечения как малых, так и крупных объектов (частные коттеджи, пансионаты, санатории, промышленные здания и т. д.). Устанавливаться фотобатареи могут практически везде, начиная от кровли и фасада здания и заканчивая специально выделенными территориями. Установленные мощности тоже колеблются в широком диапазоне, начиная от снабжения отдельных насосов, заканчивая электроснабжением небольшого посёлка.

СЭС использующие параболические концентраторы

Принцип работы данных СЭС заключается в нагревании теплоносителя до параметров, пригодных к использованию в турбогенераторе.

Конструкция СЭС: на ферменной конструкции устанавливается параболическое зеркало большой длины, а в фокусе параболы устанавливается трубка, по которой течет теплоноситель (чаще всего масло). Пройдя весь путь, теплоноситель разогревается и в теплообменных аппаратах отдаёт теплоту воде, которая превращается в пар и поступает на турбогенератор.

СЭС, использующие двигатель Стирлинга

Представляют собой СЭС с параболическими концентраторами, у которых в фокусе установлен двигатель Стирлинга. Существуют конструкции двигателей Стирлинга, которые непосредственно преобразуют колебания поршня в электрическую энергию, без использования кривошипно-шатунного механизма. Это позволяет достичь высокой эффективности преобразования энергии. Эффективность таких электростанций достигает 31,25% [4] . В качестве рабочего тела используется водород или гелий.

Комбинированные СЭС

Часто на СЭС различных типов дополнительно устанавливают теплообменные аппараты для получения горячей воды, которая используется как для технических нужд, так и для горячего водоснабжения и отопления. В этом и состоит суть комбинированных СЭС. Также на одной территории возможна параллельная установка концентраторов и фотобатарей, что тоже считается комбинированной СЭС.

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:  Тюнинг Citroen C5 с фото

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
Adblock
detector