Плюсы и минусы солнечных электростанций

Достоинства и недостатки СЭС

Достоинства солнечных электростанций. (Достоинства СЭС)

• Общедоступность и неисчерпаемость источника.
• Теоретически, полная безопасность для окружающей среды, хотя существует вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может изменить альбедо (характеристику отражательной (рассеивающей) способности) земной поверхности и привести к изменению климата (однако при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно).

Недостатки солнечных электростанций. (Недостатки СЭС)

• Зависимость от погоды и времени суток.
• Как следствие необходимость аккумуляции энергии.
• При промышленном производстве – необходимость дублирования солнечных ЭС маневренными ЭС сопоставимой мощности.
• Высокая стоимость конструкции, связанная с применением редких элементов (к примеру, индий и теллур).
• Необходимость периодической очистки отражающей поверхности от пыли.
• Нагрев атмосферы над электростанцией.

Преимущества солнечной энергии

Не требует подключения к центральной энергосети.

Установив солнечную электростанцию вы становитесь абсолютно независимы от внешних источников электричества. Вам даже не нужно подключаться к электросетям.

Теперь вам не нужно, копить на взятку чиновнику и оббивать пороги электросбытовой компании в поисках лишнего киловатта электроэнергии.

• Вы много платите за электричество?
• Нет не очень?
• А сколько это в год?
• А за десять лет?
• А за двадцать лет?

Преимущество солнечной электростанции в том, что вы платите только за ее приобретение, а дальше солнце будет работать на вас АБСОЛЮТНО БЕСПЛАТНО.

У поставщика электричества могут быть плановые отключения, неполадки и обрывы линии или повышения тарифов — вас это не касается! Вы сами устанавливаете правила на своем участке.

Возможность коллективного подключения.

Безусловно — стоимость станции это серьезное вложение. Солнечную станцию можно приобрести на несколько участков или домов. Скажем вы решили подключить не один а четыре дома. Цена при этом увеличится на 30-60%, но вы заплатите лишь 25% от этой суммы. Подключите систему совместно со своими соседями.

Солнечная электростанция (СЭС) будет служить вам около 25 лет. Причем она не выйдет из строя ежесекундно. Просто со временем могут ухудшится некоторые показатели. При этом не нужно менять всю станцию. Можно, например, докупить новый модуль к уже существующим за значительно меньшие деньги или дополнить станцию новым аккумулятором.

Нет всплесков и отключений энергии.

Вам когда-нибудь случалось переписывать все заново, после того, как от перепада напряжения завис ваш компьютер. Не стоит уже и говорить о том, что от электрических всплесков могут перегореть или воспламениться бытовые приборы, находящиеся в ждущем режиме.

С солнечной электростанцией такого не бывает. Это источник высококачественного напряжения в доме.

Существуют и другие альтернативы центральной сети энергопотребления: дизельный генератор, ветряная станция. Но согласитесь, что жить под грохот дизеля и запах солярки на террасе или ощущая постоянную вибрацию и гул ветряка это не то о чем вы мечтали.

Готовые солнечные электростанции для дачи: плюсы и минусы

Наряду с другими автономными источниками энергии в последнее время пользуются большой популярностью готовые солнечные электростанции для дачи. Такой способ получения электричества экологически чистый (в отличие от бензиновых, дизельных и прочих генераторов), совершенно не затратный (не требуется топливо), и даже уход почти не нужен (достаточно следить, чтобы батареи не покрывались грязью).

Особенности

В устройстве солнечных электростанций для дачи присутствуют кристаллы кремния. Под воздействием солнечного света из этих кристаллов высвобождаются электроны. Поток электронов – это и есть электричество.

Одна батарея имеет невысокую мощность, поэтому использование солнечных батарей имеет смысл устанавливая целые блоки. Их обычно устанавливают на крыше дома либо на специально оборудованной для этой цели площадке.

Энергия батарей поступает в инвертор, расположенный в доме. Оттуда преобразованный ток направляется в аккумулятор.

Преимущества и недостатки

Солнечные электростанции для дачи имеют множество плюсов:

1. Экологическая безупречность.

2. Нет необходимости в топливе.

3. Энергия практически дармовая, за нее не нужно платить.

4. Автономная солнечная электростанция для дачи легко обслуживается.

5. Долговечность батарей: декларируемый срок службы – 25 лет.

Важно: поскольку обращенная к солнцу поверхность батареи рабочая, нужно следить, чтобы она всегда оставалась чистой. Своевременно удалять пыль, грязь, снег, палые листья и все, что способно перекрыть путь солнечным лучам.

Солнечные батареи на крыше имеют и минусы:

1. Оборудование дорогое. Поскольку эффективность одной батареи мизерная, их нужно много. В результате вся затея обходится в ощутимую сумму.

2. Зависимость от солнца. Батареи аккумулируют энергию даже в пасмурную погоду, но КПД у них при этом очень низкий. Отсюда следует, что в качестве основного источника энергии батареи использовать проблематично.

Однако если вы в состоянии позволить себе одноразовые крупные затраты на солнечные электростанции для дачи, в дальнейшем у вас на протяжении целых двадцати пяти лет всегда будет резервный источник энергии, в который больше не придется вкладывать ни копейки.

Cолнечные батареи преимущества и недостатки

Практически любой способ генерации электроэнергии (разве, кроме геотермального или приливного) зависит от внешнего фактора — источника энергии, будь то газ, нефть, уголь, ветер или солнце. Поэтому рассматривать преимущества того или иного источника в отрыве от реальных условий не имеет смысла, как и сравнивать их достоинства или недостатки. Поговорим о ближайших перспективах с учетом различий на уровнях использования солнечной электростанции.

Уровень индивидуального использования

Активному внедрению солнечных электростанций пока препятствуют несколько факторов:

• Относительно высокая стоимость ватта электроэнергии, производимой с применением солнечных батарей. Но за последние 10 лет стоимость снизилась в 10 раз (по утверждению Citigroup) и составляет 0,75$ за ватт в США для оптовых покупателей.
• Отсутствие развитой инфраструктуры продвижения товара на рынке, которая включает в себя проектирование, монтаж и дальнейшее сопровождение.
• Отсутствие поддержки со стороны государства. Хотя, в отношении крупных игроков оптового рынка электроэнергии принято Постановление от 28 мая 2013 г. № 449 “О механизме стимулирования использования возобновляемых источников энергии на оптовом рынке электрической энергии и мощности”.
• Отсутствие продуманной системы продажи излишков электроэнергии в централизованную сеть. Проект солнечной электростанции любого уровня предполагает определенный запас прочности, который зависит от важности объекта энергоснабжения. Это приводит к генерации излишков энергии в отдельные отрезки времени, которую некуда девать.

Даже небольшое движение по устранению этих факторов делает солнечную электростанцию полноценным и привлекательным продуктом.

К положительным качествам (плюсам) солнечной электростанции в частном секторе относятся:

• Энергетическая независимость (полная или частичная). С проблемой скачков напряжения в нашей стране сталкивались очень многие и лишь немногие получили компенсацию. А за потерянное время или информацию компенсация не предусмотрена, т.к. потери не материальны. Пятисотваттная солнечная станция с просчитанной АКБ позволит забыть о сбоях компьютера по питанию или об отключении системы сигнализации и охраны.
• Изменяется отношение к электроэнергии, т.к. она становится собственностью, которой можно распоряжаться и управлять. Это, в конечном итоге, учит рачительному хозяйствованию не только взрослых, но и детей.
• Солнечная электростанция — это долгосрочные инвестиции в домовладение, доходность которых не падает с годами. На такие инвестиции способен человек, думающий о завтрашнем дне, а не субъект, готовый “урвать” сегодня, а завтра — хоть потоп.
• Это самый бесшумный способ получения электроэнергии, который будет работать всегда, пока светит солнце.

Прорывных технологий в производстве солнечных электростанций не ожидается. Перспективные пленочные и нанотехнологии не дойдут до промышленного уровня еще лет 15, и, к тому же, никто не запрещает наращивать или замещать мощности новыми моделями, т.к. технология преобразования и управления потоком энергии сохраняется.

Уровень промышленного использования

Промышленная генерация электроэнергии с использованием солнечных электростанций тормозится по ряду причин:

• Высокая стоимость мегаватта электроэнергии в сравнении с имеющимися способами генерации. Но в целом, отмечается интерес промышленности к возобновляемым источникам энергии (ВИЭ) и технологиям утилизации энергетических отходов.
• Лоббирование интересов существующих генерирующих и распределяющих электрических компаний на всех уровнях, которое выражается в принятии законов и блокированию реализации тех немногих программ по развитию энергетики на основе ВИЭ.
• Сложность инвестиционного климата, который, с одной стороны — не допускает безоглядного участия иностранных капиталов в промышленности России, а с другой — не стимулирует отечественные капиталы к инвестированию в собственную промышленность. В этом отношении интересен проект компании Sharp Solar по клонированию производств солнечных батарей, который она предложила Саудовской Аравии. Суть проекта заключатся в том, что компания строит высоко автоматизированное производство батарей мощностью N МВт, которое питается от солнечной электростанции. Это производство изготавливает солнечные батареи для двух следующих производств мощностью N+75-100 МВт, которые строятся в это же время. Эти два изготавливают солнечные электростанции для четырех заводов и т.д. в прогрессии 1+2N. Мощность последующих производств может варьироваться и не должна быть ниже базовой (N МВт). Расчетный цикл составляет три года, т.е. через 15 лет будет 63 завода, которые могут размещаться в любой части планеты с достаточными солнечными ресурсами. У России, в настоящее время, на такие проекты нет ни государственных денег, ни заинтересованных “энергетиков”.

Перспективными считается использование солнечной энергетики на предприятиях агропромышленного комплекса (теплично-парниковые хозяйства и т.п.), в системе городского хозяйства (административные здания, объекты здравоохранения и объекты со стабильным уровнем потребления электроэнергии) и ЖКХ. Этому способствуют низкие эксплуатационные расходы и длительный срок службы.

О темпах соляризации мировой энергетики говорит тот факт, что 2/3 мощностей всех солнечных электростанций введены в строй за последние три года и еще примерно 30% планируется ввести в 2014 году. Доля солнечных электростанций будет составлять более 32-35%. И процесс становится необратимым.

Виды солнечных электростанций, принцип работы, примеры

Ежедневно потребление электричества в мире растёт. При этой его выработка постоянно дорожает. Тепловые электростанции наносят существенный ущерб окружающей среде и работают на источниках энергии, которые рано или поздно закончатся. Гидроэлектростанции тоже отрицательно сказываются на ОС, хотя и наносят меньший вред. Атомные ЭС имеют много сложностей с подготовкой топлива и утилизацией отработавшего сырья. Поэтому электроэнергия от всех этих видов ЭС не может быть дешёвой. Поэтому в развитых странах уже давно стали обращать внимание на альтернативные источники энергии. В частности, на солнечные электростанции. Излучение Солнца является возобновляемым источником энергии. К тому же эта энергия бесплатна. За несколько дней на землю от солнца приходит такое количество энергии, которое людям хватит на всю жизнь. В этой статье речь пойдёт о промышленных электростанциях. Мы рассмотрим принцип их действия, основные виды, плюсы и минусы. Мобильные солнечные электростанции для дома и дачи будут рассмотрены в отдельной статье.

Принцип работы и виды солнечных электростанций

Солнечная электростанция (СЭС) представляет собой сооружение, с помощью которого энергия солнца преобразуется в электрическую. Варианты преобразования зависят от вида электростанции. В основном можно выделить два способа получения электричества на СЭС:

• Преобразование солнечной энергии в тепловую, а затем в электрическую;
• Преобразование солнечной энергии напрямую в электричество.

Второй способ является более перспективным, но для расширения его использования требуется увеличить КПД фотоэлементов. Сейчас в большинстве случаев КПД равен 10─15%. Теперь рассмотрим основные виды солнечных электростанций.

Башенные СЭС

Этот тип солнечных электростанций базируется на получении пара посредством тепловой энергии от солнца. В центре конструкции находится башня, высота которой 18─24 метра. Высота зависит от мощности и может выходить за указанные пределы. Сверху башни расположен резервуар с водой. Ёмкость выкрашена в чёрный цвет, чтобы увеличить степень поглощения солнечного излучения. В башне работает группа насосов, перекачивающих из турбогенератора в нагреваемую ёмкость. Вокруг башни на большой площади находятся так называемые гелиостаты.

Гелиостаты направляют солнечную энергию на ёмкость башни

Схема башенной солнечной электростанции

Гелиостат представляет собой зеркало. Обычно его площадь несколько «квадратов». Зеркало крепится на специальной регулируемой опоре и подключено к системе позиционирования всех гелиостатов. Это нужно для того, чтобы зеркало меняло позицию при изменении положения солнца. Для работы электростанции требуется, чтобы все зеркала направляли отражённые лучи на резервуар.

Когда погода ясная, в резервуаре температура может доходить до 700 градусов Цельсия. Уровень температуры примерно соответствует тепловым электростанциям. Поэтому для выработки электроэнергии из пара применяются стандартные турбины. КПД башенных СЭС достигает 20 процентов при достаточно высоких мощностях.

СЭС на фотоэлектрических модулях

Солнечные электростанции этого вида получили широкое распространение благодаря использованию в частном секторе. Конструкция включает в себя большое количество отдельных фотоэлектрических модулей разной мощности и с различными параметрами на выходе. Подобные СЭС используются для энергоснабжения домов, дач, санаториев, некоторых промышленных объектов.

СЭС на фотоэлектрических модулях

Монтаж фотоэлектрических модулей выполняется достаточно просто и быстро. Их можно установить на фасаде здания, крыше, на площадках рядом со зданием и т. п. Мощность таких станций различна, но её вполне хватает для снабжения электроэнергией как отдельных домов, так и целых посёлков.

Солнечные электростанции тарельчатого типа

Электростанции этого типа, как и башенные, получают тепловую энергию солнца, а затем преобразуют её в электрическую. Однако есть различия в конструкции. СЭС тарельчатого типа состоит из нескольких. Модуль представляет собой опору с ферменной конструкцией отражателя и приёмника.

СЭС тарельчатого типа

Приёмник находится на таком месте, чтобы на нём концентрировался отражённый солнечный свет. Отражатель – это зеркала в форме тарелки, закреплённые на ферме. Диаметр может доходить до двух метров. Число зеркал может доходить до нескольких десятков. От их количества зависит мощность модуля. В состав промышленных электростанций входит нескольких десятков таких модулей.

Аэростатные СЭС

Аэростатные СЭС могут быть двух видов:

• Солнечные фотоэлементы или поглощающая тепло поверхность находятся на аэростате. КПД в этом случае около 15 процентов;
• Этот вариант подразумевает использование параболической металлизированной плёнки, вогнутой внутрь под давлением газа. В ней концентрируется солнечная энергия. Цена такой плёнки меньше, чем у солнечных батарей и прочих отражающих поверхностей.

Преимущество аэростата заключается в том, что на его высоте (больше 20 километров) не затенения, осадков и ветра. Верхняя часть аэростата делается из армированной прозрачной пленки. В середине находится концентратор в виде параболы из металлизированного материала. Отражённый свет концентрируется на термопреобразователе. Он охлаждается водородом (преобразование энергии с разложением воды) или гелием (если энергия передаётся дистанционно посредством СВЧ излучения или радиоволн). Сам шар ориентируется на солнце посредством гироскопов, а управляется посредством перекачки балласта (вода). В одном аэростате может находиться несколько модулей (плавающих шаров).

С параболоцилиндрическими концентраторами

Конструкция таких электростанций заключается в нагреве теплоносителя для подачи турбогенератор. На постаменте закрепляется параболоцилиндрическое зеркало, которое фокусирует отражённый свет на трубке, где проходит теплоноситель. Он разогревается, попадает теплообменник, где отдаёт тепло воде. Вода переходит в пар и подаётся в турбогенератор для выработки электроэнергии.

Солнечно-вакуумные электростанции

Этот вид электростанций использует энергию потока воздуха. Этот поток создаётся благодаря разности температур в слое воздуха у земли и на некоторой высоте (делается участок, закрытый стёклами). Конструкция таких СЭС включает в состав высокую башню и участок земли, накрытый стеклом.

В основании башни находится воздушная турбина и генератор, вырабатывающий электроэнергию. Мощность, которую он вырабатывает, увеличивается при росте разницы температур. Эта разница зависит от высоты башни. Благодаря тому, что такая СЭС использует энергию нагретой земли, она может функционировать практически круглые сутки.

Электростанции на двигателе Стирлинга

Конструкция таких СЭС представляет собой параболические концентраторы, фокусирующие отражённый свет на двигатель Стирлинга. Есть вариации двигателей Стирлинга, преобразующих электрическую энергию без применения кривошипно-шатунных механизмов. Это даёт возможность добиться высокой эффективности установки. В среднем эффективность находится на уровне 30 процентов. Рабочим телом в таких установках является гелий или водород.

Комбинированные

Часто на различных видах электростанций ставится теплообменная аппаратура для того, чтобы получать техническую горячую воду. Часто она используется в системе отопления. Такие станции называют комбинированными. Так, что параллельная работа фотоэлементов и солнечных коллекторов далеко не редкость.

Плюсы и минусы солнечных электростанций

Описанные ниже преимущества и недостатки в равной степени справедливы для стационарных электростанций большой мощности и небольших портативных.

• Фотоэлектрические панели улавливают свет, даже когда на небе тучи. Они могут улавливать лучи, недоступные для нашего глаза. Таким образом, электростанция работает беспрерывно;
• Есть возможность комбинировать получение энергии из нескольких источников. Обычно применяют ветро─солнечные батареи, сочетающие возможности обоих типов электростанций. Такая связка может функционировать практически беспрерывно без оглядки на внешние факторы;
• Мобильные электростанции имеют небольшие габариты и могут использоваться для обеспечения электроэнергией дома;
• Средний срок службы оборудования СЭС составляет 30─50 лет. При подключении накопительных аккумуляторов, энергия может быть запасена днём и затем использоваться ночью;
• Солнечная энергия бесплатна;
• Солнечные электростанции надёжны, долговечны и дешёво обходятся в обслуживании.

• Нельзя использовать фотоэлементы ночью. По этой причине нужно использовать накопительные аккумуляторы;
• Не во всех климатических зонах солнечные электростанции имеют одинаковую эффективность;
• СЭС имеют низкий КПД. В большинстве случаев он составляет 20 процентов. То есть, остальные 80 процентов солнечной энергии теряются. Если сравнивать с другими альтернативными электростанциями, то ветряные имеют КПД до 40, а приливные ─ до 70 процентов.

Производители солнечных станций для максимальной эффективности своих систем рекомендуют использовать гибридные системы, преобразующие энергию солнца в тепловую и электрическую.

Примеры СЭС

Теперь, давайте, рассмотрим примеры солнечных электростанций, которые есть в мире.

ТОП 5 самых мощных СЭС в мире

Группа СЭС в штате Гуджарат (Индия)

Этот комплекс электростанций находится в штате Гуджарат. В этом проекте объединены 46 объектов, перерабатывающих солнечную энергию, общей мощностью 856,81 мегаватт. Самым мощным является «Солнечный парк» на севере Гуджарат в местечке Чаранка.

Индия ставит перед собой амбициозную цель – добиться 15 процентов электроэнергии из альтернативных источников. И комплекс СЭС является одним из шагов в этом направлении. В разработке и строительстве этого проекта принимали участие десятки компаний из различных стран.

СЭС находится в США (штат Калифорния). Объект был запущен в конце прошлого года. Строительство было запущено в 2011 году в районе Antelope Valley. При строительстве станции использовано 3800 тысяч солнечных панелей. Пятая часть этих панелей находится на шасси и имеют возможность поворачиваться вслед за солнцем.

Год назад в США построили СЭС Star в Калифорнии

Суммарная мощность электростанции составляет 579 мегаватт. Этого хватит, чтобы закрыть потребности в электроэнергии для города с населением 75 тысяч человек.

Электростанция также находится в Калифорнии и была запущена в 2014 году. Её построила и эксплуатирует американская компания First Solar. Topaz – это один из крупнейших проектов в сфере солнечной энергетики. Стоимость строительства этой станции составляет 2,5 миллиарда долларов.

В состав СЭС вошли 9 миллионов солнечных модулей. Они выполнены из теллурида кадмия. Суммарная мощность составляет 550 мегаватт электроэнергии. Властями Калифорнии к 2020 году поставлена задача обеспечения электроэнергией из альтернативных источников на 33 процента от всего вырабатываемого объёма.

Sunlight Farm

Ещё одна СЭС в Калифорнии, которая была запущена в прошлом году. Этот проект расположен в пустыне Мохаве рядом с Национальным Лесным Парком. Мощность Sunlight Farm составляет 550 мегаватт. В её составе работает около девяти миллионов тонкопленочных фотоэлектрических панелей.

И замыкает пятёрку проект из той же США суммарной мощностью 397 мегаватт, который был построен в 2013 году. Эта электростанция относится к термально-концентрирующим башенного типа. Ivanpah находится неподалёку от Лас-Вегаса в штате Невада. Первоначально проект проектировался на большую мощность, но затем его урезали, чтобы не он не оказал вредного воздействия на жизнь пустынной черепахи. Общая мощность электростанции 397 МВт.

Солнечная электростанция Ivanpah

В состав станции входят около 170 тысяч гелиостатов, фокусирующих солнечную энергию на три энергетические вышки. Первый год работы станции показал, что энергии было выработано лишь 50% от заявленной мощности. Причиной тому стали разнообразные погодные сюрпризы.

Солнечные станции в России

На территории России самые мощные СЭС расположены в Крыму. «Перово» рассчитана на 100 мегаватт, а «Охотниково» на 80. Обе станции были построены во время, когда Крым находился в составе Украины. После этого в строй были введены ещё 2 СЭС. Одна в Николаевке общей мощностью 69,7, а вторая во Владиславовке мощностью 110 мегаватт. В системе энергоснабжения Крыма солнечная энергия занимает существенную долю, сравнимую с тепловыми станциями.

В других регионах России можно отметить Кош-Агачскую СЭС. Она находится в республике Алтай. Эта станция заработала в 2014 году. В её составе работает 20880 фотомодулей суммарной мощностью 5 мегаватт. Годом раньше заработала солнечная электростанция такой же мощностью в дагестанском Каспийске. В будущем планируется нарастить её мощность до 9 мегаватт. В Якутии была построена станция мощностью 1 мегаватт, что является рекордом для СЭС за полярным кругом.

В планах строительство СЭС на Ставрополье мощностью 75 мегаватт. Кроме того, компания Xevel собирается развернуть несколько солнечных электростанций на территории Сибири. Их общая мощность составит более 250 МВт. СЭС собираются расположить на побережье Северного Ледовитого океана, на территориях по границам Монголии, Казахстана, Китая. Электростанции от Xevel должны появиться в Забайкалье и Омске.

В силу климатических условий Россия не входит в страны, где высокий процент использования солнечной энергии. Но постепенно солнечные электростанции строятся и есть определённые проекты на будущее.

Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Этим вы поможете развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.

Солнечные батареи для дома. Преимущества и недостатки солнечных электростанций

Космические технологии все больше используются в повседневной жизни и быте людей. Настоящее время характеризуется пиком популярности приборов и оборудования, работающего на основе фотоэлектрического эффекта.

Используя солнечные батареи для дома, можно достичь энергетической независимости

Основой фотоэлектрической системы являются тонкие полупроводниковые пластины, имеющие толщину всего 0,2- 0,3 мм, в которых на основе внутреннего фотоэффекта происходит преобразование световой энергии в электрическую. Для этого используется кремний и добавки различных элементов, которые образуют структуры с p-n переходом.Предлагаемые потребительским рынком солнечные батареи для дома генерируют электроэнергию, как и все фотоэлектрические элементы, благодаря фотоэффекту. Получаемая энергия используется как напрямую различными приборами, так и накапливаться в аккумуляторах, с целью дальнейшего использования в моменты пиковых нагрузок и преобразования в переменное напряжение 220 вольт для работы бытовых приборов и машин.

Монтаж солнечных панелей на крышу загородного дома

Достоинства и недостатки, которыми обладает солнечная энергия

К достоинствам солнечных электростанций, для которых солнечная энергия является источником генерации электроэнергии, можно отнести:

• Практически неисчерпаемость источника и его общедоступность;