Արևային էներգիա Ռուսաստանում. տեխնոլոգիաներ և հեռանկարներ. Խոշոր արևային էլեկտրակայաններ Ռուսաստանում

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Երկար տարիներ մարդկությունը մտահոգված է այլընտրանքային վերականգնվող աղբյուրներից էժան էներգիա ստանալու հարցով: Օդային զանգվածների փոխակերպումը, օվկիանոսի ալիքների մակընթացությունը, երկրաջերմային ջրերը. այս ամենը դիտվում է որպես լրացուցիչ անսպառ ներուժ՝ ի տարբերություն հանածո վառելիքի:

Ամենահեռանկարային վերականգնվող աղբյուրը արևային էներգիան է: Ի վերջո, այն հսկայական ռեսուրս ունի, կրում է լույս և ջերմություն՝ շարժման մեջ դնելով մեր մոլորակի բոլոր կենսական համակարգերը: Ահա թե ինչու մարդն իր համար հսկայական հեռանկարներ է նախատեսել դրանում։ Չնայած այս ուղղությամբ մի շարք թերություններին՝ Ռուսաստանում արևային էներգիան մեծ թափ է հավաքում։

Ինչպես է լույսից ստացվում էլեկտրականություն

Արևի լույսի վերածումը էլեկտրական էներգիայի կոչվում է ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ: Այն առաջանում է, երբ հզոր լույս է ընկնում կիսահաղորդչի, իսկ այս դեպքում՝ սիլիցիումի մակերեսին։հոսքը. Նրա գործողության ներքո անջատվում են էլեկտրոնները, որոնք լիցքավորված մասնիկների հոսք են, որոնք կոչվում են էլեկտրականություն։

Արևը մշտապես առաջացնում է հսկայական քանակությամբ ճառագայթային էներգիա: Նրա մակերեսի յուրաքանչյուր քառակուսի մետրը տիեզերք է արձակում 63 ՄՎտ: Իհարկե, այս էներգիան ոչ ամբողջն ունի էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար անհրաժեշտ տեսանելի սպեկտրը:

Արեգակի և Երկրի միջև հեռավորությունն անցնելուց հետո լուսային հոսքը կորցնում է իր ինտենսիվությունը, և մեր մոլորակի մակերեսի քառակուսի մետրը պահանջում է ընդամենը 0,9 կՎտ: Բայց սա ամբողջ կորուստը չէ։ Լավագույն ֆոտոգալվանային բջիջները կարող են փոխակերպել լույսի թողարկման 18%-ը։

Հետևաբար, լավագույն պայմաններում, ՖՎ բջիջները կարտադրեն 160 Վտ մեկ քառակուսի մետրի համար:

Ո՞վ է գլխավորում արևային էներգիայի շուկան

Այսօր արևային էներգիայի վերամշակման անվիճելի առաջատարը Չինաստանն է։ Նրա մասնաբաժինը կազմում է այս ճանապարհով համաշխարհային հանրության կողմից ստացված ընդհանուր էլեկտրաէներգիայի 60%-ը։ Երկրորդ տեղում ԱՄՆ-ն է։ Նրանք առաջացնում են 10,4%: Հնդկաստանը զբաղեցնում է պատվավոր երրորդ տեղը։ Նրա մասնաբաժինը կազմում է 7,8%։ Նվազման կարգով հաջորդում են Ճապոնիան, Գերմանիան և Բրազիլիան։ Ռուսաստանում արևային էներգիայի զարգացումը դեռ թույլ չի տալիս նրան դառնալ առաջատարներից մեկը։ Բայց արդյո՞ք սա նշանակում է, որ բարեխառն կլիման թույլ չի տալիս ճիշտ օգտագործել ամենահզոր աղբյուրի ռեսուրսը։

Ռուսաստանում բավականաչափ արև կա

Ռուսաստանն ունի հսկայական ներուժ, ըստ Էներգետիկայի ռազմավարության ինստիտուտիարեգակնային էներգիա, որն արտահայտվում է 2300 միլիարդ տոննա սովորական վառելիքի համարժեքով։ Տնտեսական ռեսուրսը շատ ավելի քիչ է՝ 12,5 մլն տոննա ռեֆերենս վառելիք։ Բայց սա ավելի քան բավարար է, եթե հաշվի առնենք, որ Արեգակից ստացված էներգիայի քանակը 3 օրում ավելի շատ կլինի, քան ավանդական մեթոդներով մեկ տարվա ընթացքում արտադրված ամբողջ էլեկտրաէներգիան։

Արեգակնային ճառագայթման քանակությունը մեծապես տատանվում է Ռուսաստանի աշխարհագրական դիրքի պատճառով։ Շոգ շրջաններում այն կազմում է 1400 կՎտժ/մ2, իսկ ցուրտ շրջաններում՝ 810 կՎտժ/մ2։ Դա կախված է նաև տարվա եղանակից: Այն ավելի բարձր է ամռան ամիսներին և հակառակը ձմռանը։

Արևային էներգիայի հեռանկարները շատ մեծ են որոշ տարածաշրջանների համար:

Դրանք ներառում են՝

• Հեռավոր Արևելյան շրջան;
• արևմտյան և հարավային Սիբիր;
• Սև և Կասպից ծովերը շրջապատող տարածքներ.

Միասնական էներգետիկ համակարգի օպերատորի տվյալներով՝ Ռուսաստանում արևային էներգիայով արտադրվող էլեկտրաէներգիայի մասնաբաժինը կազմում է ընդհանուրի 0,03%-ը։

Այսօր Ռուսաստանում գործում է ավելի քան 10 արևային էլեկտրակայան, որոնք արտադրում են 72,5 ՄՎտ ընդհանուր հզորություն։

Արևային էներգիայի զարգացում Ռուսաստանում

Այժմ ակտիվորեն քննարկվում են Ղրիմի թերակղզու տարածքում էլեկտրակայանների կառուցման նախագծերը։ Այն էներգաանկախ դարձնելու համար անհրաժեշտ է լրացուցիչ 2,5 մլրդ կՎտ արտադրել։ Նախատեսվում է այդ կարիքը մասամբ ծածկել արևային և հողմային էներգիայի միջոցով, ինչը լրացուցիչտալ 196 մլն կՎտ. դեպի հանրային ցանց։

Ռուսաստանի այլ հատվածներում, մասնավորապես, Նարիմանով քաղաքում նախատեսվում է կառուցել 25 մլն կՎտժ/տարի հզորությամբ արևային էլեկտրակայան։ Հեռավոր Արևելքը հետ չի մնում: Էներգիայի պահանջարկը բավարարելու համար Սախայի Հանրապետությունում նախատեսվում է կառուցել 40 ՄՎտ հզորությամբ արևային էլեկտրակայան։

Եվս 5 ծրագիր կիրականացվի 2018 թվականից հետո։ Այսպիսով, Ռուսաստանում մեծ արեւային էլեկտրակայանների կառուցումը հեռու չէ։

Անհատական տան ինքնավար սնուցում

Արևմտյան երկրները, ինչպիսին Գերմանիան է, խրախուսում են մասնավոր տան փոխակերպումը արևային մարտկոցներից էլեկտրաէներգիա մատակարարելու համար: Ընդ որում, եթե գոյանում է ռեսուրսի ավելցուկ, ապա դրանք գնվում են բնակչությունից։ Այսպիսով, ցերեկը դրանք վաճառվում են էլեկտրաէներգիայի ընկերությանը, իսկ գիշերը, երբ արև չկա, էլեկտրաէներգիան հետ են գնում։ Ռուսաստանում նման համակարգը չի գործում։ Այնուամենայնիվ, եթե արևային մարտկոցները արտադրում են ավելի շատ էներգիա, քան անհրաժեշտ է, այն կարող է պահվել մարտկոցներում:

Ինչպես է հաշվարկվում արևային մարտկոցների քանակը

Տանը մատակարարելու համար արևային մարտկոցների քանակը հաշվարկելու համար պետք է պարզել, թե ամսվա ընթացքում քանի կՎտ է ծախսվել։ Այնուհետև ստացված թիվը բաժանեք 30-ի: Սա կլինի օրական պահանջվող էլեկտրաէներգիայի միջին արժեքը: Մարտկոցները լիցքավորելու համար էներգիայի ռեզերվ ունենալու համար անհրաժեշտ է լրացուցիչ գործակից վերցնել 1, 6: Դրանից հետո կարելի է սկսել արևային մարտկոցների ընտրությունը։

Ինքնավար էլեկտրամատակարարման համակարգի աշխատանքի համար, բացի արևային մարտկոցներից, պետք է առնվազն ունենալ ինվերտեր, առանց որի տնային ցանցում լարումը կլինի ընդամենը 12 կամ 24 վոլտ։

Արևային վահանակներ

Արևի լույսի էներգիայի փոխակերպման ֆենոմենը հայտնաբերվել է դեռևս 19-րդ դարում։ Սելենը օգտագործվել է որպես կիսահաղորդիչ, որն արտադրում է էլեկտրաէներգիա։ Այն ունեցել է մոտ 1 տոկոս արդյունավետություն։ Այս ընթացքում տեխնոլոգիան առաջ է շարժվել, և մասնավոր տների ժամանակակից արևային մարտկոցները ունեն մինչև 35% արդյունավետություն: Ըստ իրենց դիզայնի՝ դրանք բաժանվում են 3 տեսակի՝

1. Մինաբյուրեղ. Այս վահանակների ֆոտոխցիկները պատրաստված են մեկ բյուրեղից: Նրանք ունեն ամենաբարձր գները և արդյունավետությունը: Այս սարքերը կարելի է ճանաչել իրենց մուգ կապույտ գույնով։



2. Պոլիկյուրիստական. Այս մարտկոցները պատրաստված են մի քանի սիլիկոնային վաֆլիներից, որոնք ավելի վատ են ազդում լույսը էլեկտրականության վերածելու վրա: Այնուամենայնիվ, ավելի ցածր արժեքը ազդեց դրանց լայն տարածման վրա: Ամենից հաճախ մասնավոր տների համար արևային մարտկոցներ են տեղադրվում։
3. Բարակ թաղանթ. Այս մարտկոցները կիսահաղորդչային փոշի են, որը դրված է ճկուն հիմքի վրա: Հետեւաբար, դրանք կարող են տեղադրվել ցանկացած մակերեսի վրա: Թերությունը ցածր արդյունավետությունն է։

Արևային մարտկոցի արժեքը կախված կլինի նրանից, թե ինչ սկզբունքով է կիրառվել արտադրության մեջ։

Inverter

Արևային մարտկոցը կազմված է բազմաթիվ ֆոտոգալվանային մոդուլներից, որոնք արտադրում են 0,6 վոլտ լարում: Նվազագույն ցուցանիշը, որը պետք է տա մարտկոցը, 14 էվոլտ, ուստի էներգիայի փոխակերպման տարրերը սերիական միացված են միմյանց հետ: Այս լարումը պետք է բավարար լինի մարտկոցները լիցքավորելու համար, որոնց մեջ շեղվում է ավելորդ էլեկտրաէներգիան։ Բայց ինչպե՞ս հնարավոր դարձնել կենցաղային տեխնիկայի օգտագործումը, քանի որ տնային ցանցում լարումը 220 վոլտ է։

Այս նպատակների համար օգտագործվում է ինվերտոր: Դրա խնդիրն է 12 վոլտը վերածել 220-ի: Բացի այդ, ցանցն օգտագործում է փոփոխական հոսանք, մինչդեռ արևային մարտկոցները ուղղակի հոսանք են առաջացնում: Դա այն ինվերտորն է, որը փոխակերպում է էլեկտրական էներգիան այնպես, որ տալիս է տնային ցանցին համապատասխան բնութագրերը։

Կարգավորիչ

Կարգավորիչը հիմնական բաշխիչ սարքն է ինքնավար էլեկտրամատակարարման համակարգում: Դրան միացված է ինվերտեր, մարտկոցներ, քաղաքային ցանցի էլեկտրական մալուխ։ Ինչու՞ է դա արվում:

Ցերեկը, երբ արևային մարտկոցները ավելցուկային էլեկտրաէներգիա են արտադրում, վերահսկիչն ուղղում է ավելցուկը մարտկոցները լիցքավորելու համար: Այնուհետև երեկոյան և գիշերը, երբ արևային էներգիա չկա, այս սարքը մարտկոցներից էլեկտրաէներգիա է ուղարկում տան ցանցին միացված ինվերտորին։ Բայց լինում են դեպքեր, երբ այսպես կոչված «ջրամբարներում» հոսանքն անբավարար է դառնում որևէ առաջադրանք կատարելու համար։ Հետո կարգավարը որոշում է անհրաժեշտ էլեկտրաէներգիան վերցնել քաղաքային ցանցից։ Այսպիսով, նա արդյունավետ կառավարում է իրականացնում։

Մարտկոցներ

Արևային էներգիայի հիմնական խնդիրն անհրաժեշտությունն էմարտկոցի օգտագործումը. Էլեկտրակայանի այս տարրերը զգալիորեն բարձրացնում են համակարգի արժեքը։ Էժան մեքենաների տարբերակներն այստեղ հարմար չեն դրանց արագ ձախողման պատճառով: Նույնիսկ մեղմ ռեժիմում նրանք երեք տարուց ավելի չեն աշխատում։ Ինտենսիվ աշխատանքը կրճատում է նրանց ծառայության ժամկետը մինչև մեկ տարի: Եթե էներգիայի պահպանման կարիք կա, ապա պետք է դիտարկել այլ տարբերակներ՝

1. Լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ մարտկոցներ (lifepo 4): Սա լավագույն տարբերակն է, քանի որ այն ունի մինչև 98% արդյունավետություն: Սա նշանակում է, որ նա տալիս է գրեթե այնքան էներգիա, որքան ստանում է։ Արտադրողները խոստանում են ծառայության ժամկետը մոտ 15 տարի, 3000 լիցքավորման ցիկլեր 80% լիցքաթափման դեպքում և 5000 ցիկլեր 50% լիցքաթափման դեպքում: 240 Ա/ժ հզորությամբ նման մարտկոցի արժեքը կազմում է ավելի քան 50 հազար ռուբլի։
2. Քարշող կապարաթթվային մարտկոցներ: Նման մարտկոցներ տեղադրվում են էլեկտրական մեքենաների, էլեկտրական բեռնատարների վրա։ Նրանք կարողանում են դիմակայել խորը արտանետմանը։ Ծառայության ժամկետը 10-12 տարի է։ Նման մարտկոցների գները սկսվում են 30 հազար ռուբլուց։
3. Նիկել-կադմիումային մարտկոցներ. Սա ամենաթանկ սորտերից մեկն է: 250 Ա/ժ հզորությամբ մարտկոցի արժեքը սկսվում է 70 հազար ռուբլուց: Այս մարտկոցները լավն են, քանի որ արտադրողի առաջարկություններին հետևելու դեպքում դրանք երկար ժամանակ են աշխատում: Բացի այդ, երբ հզորությունը ժամանակի ընթացքում նվազում է, այն կարող է վերականգնվել մարզումների լիցքաթափման ցիկլերով:

Մարտկոցները սպառվող են արևային էներգիայի համար: Ռուսաստանում հարմար մարտկոցների գները դեռևս անհիմն բարձր են և զգալիորեն նվազեցնում են բնական ռեսուրսների օգտագործման շահութաբերությունը:Նման սարքը պետք է գնել միայն վստահելի արտադրողներից:

Փորձ մասնավոր տներում

Որքա՞ն արժե արևային մարտկոցը, արդյո՞ք դրանց օգտագործումը տնտեսական օգուտ ունի:

Տարբեր աղբյուրների համաձայն՝ արևից էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար արտադրողների կողմից առաջարկվող սարքավորումների արժեքը 40-300 հազար ռուբլու սահմաններում է։ միջին չափի տան համար։ Այս միջակայքում է և՛ պատրաստի հավաքածուների, և՛ առանձին ապրանքների գինը։

Սարքավորումը նախատեսված է 20 տարի և ավելի ծառայության ժամկետի համար: Բացառություն են մարտկոցները։

Եթե վերցնենք էլեկտրաէներգիայի դիմաց վճարումների արժեքը, դրան ավելացնենք ջեռուցման գինը, ապա գումարը կկազմի տարեկան առնվազն 50 հազար ռուբլի։ Սա կենտրոնական Ռուսաստանի համար է։ Այսպիսով, 300 հազար ռուբլի արժողությամբ լրակազմը, որն ի վիճակի է մատակարարել 3-ից 5 կՎտ հզորություն իր առավելագույն արժեքով, վճարվում է մի քանի տարվա ընթացքում։

Եթե վերլուծենք նման ապրանքների գների նվազման տեմպերը, ապա արևային մարտկոցների օգտագործումը արդարացված է դառնում։