Развитие солнечной энергетики в мире

Солнечная энергия

Солнце – это звезда, внутри которой, в непрерывном режиме, происходят термоядерные реакции. Результатом происходящих процессов, с поверхности солнца выделяется колоссальное количество энергии, часть которой нагревает атмосферу нашей планеты.

Солнечная энергия — это источник жизни на планете Земля. Наша планета, и все живые организмы, существующие на ней, получает энергию солнца в виде солнечного света и тепла.

Солнечная энергия является источником возобновляемой и экологически чистой энергии.

Солнечная энергия как альтернативный источник энергии

Способы преобразования энергии солнца для получения различных видов энергии, используемой человеком, можно разделить по видам получаемой энергии и способам ее получения, это:

Преобразование в электрическую энергию

Путем применения фотоэлектрических элементов

Фотоэлектрические элементы используются для изготовления солнечных панелей, которые служат приемниками солнечной энергии в системах солнечных электрических станций. Принцип работы основан на получении разности потенциалов внутри фотоэлемента при попадании на него солнечного света.

Панели различаются по структуре (поликристаллические, монокристаллические, с напылением кремния), габаритным размерам и мощности.

Путем применения термоэлектрических генераторов.

  • Термоэлектрический генератор – это техническое устройство, позволяющее получать электрическую энергию из тепловой энергии. Принцип действия основан на преобразовании энергии получаемой из-за разности температур на разных частях элементов конструкции (термоэлектродвижущая сила).

Преобразование в тепловую энергию

Путем использования коллекторов различных типов и конструкций.

  • Вакуумные коллекторы — трубчатого вида и в виде плоских коллекторов.

Принцип действия — под воздействием солнечных лучей, нагревается специальная жидкость, которая при достижении определённых параметров, начинает испаряться, после чего пар передает свою энергию теплоносителю. Отдав тепловую энергию пар конденсируется и процесс повторяется.

  • Плоские коллекторы – представляют из себя каркас с теплоизоляцией и абсорбер покрытые стеклом, с патрубками для входа и выхода теплоносителя.

Принцип действия — потоки солнечного света попадают на абсорбер и нагревают его, тепло с абсорбера переходит теплоносителю.
Путем использования гелиотермальных установок.

Принцип действия основан на нагревании поверхности способной поглощать солнечные лучи.

Солнечные лучи фокусируются и посредством устройства линз концентрируются, после чего направляются на принимающее устройство, где энергия солнца передается для накопления или передачи потребителю посредством теплоносителя.

Распространение в России

Солнечная энергетика получает все более широкое распространение в разных странах и на разных континентах. Россия не является исключением из этой тенденции. Причиной более широкого распространения в последние годы стало:

  • Развитие новых технологий, позволившее снизить стоимость оборудования;
  • Желание людей иметь независимый источник энергии;
  • Чистота производства получаемой энергии («зеленая энергетика»);
  • Возобновляемый источник энергии.

Потенциалом для развития солнечной энергетики обладают южные районы нашей страны – республики Кавказа, Краснодарский и Ставропольский край, южные районы Сибири и Дальнего Востока.
Районы различаются по инсоляции в течение суток и времени года, так для разных регионов поток солнечной радиации, в летний период, составляет:

По состоянию на начало 2017 года мощность работающих солнечных электростанций на территории России составляет 0,03% от мощности электростанции энергетической системы нашей страны. В цифрах – это составляет 75,2 МВт.

Солнечные электростанции работают в

  • Оренбургской области: «Сакмарская им. А. А. Влазнева», установленной мощностью 25 МВт;«Переволоцкая», установленной мощностью 5,0 МВт.
  • Республике Башкортостан: «Бурибаевская», установленной мощностью 20,0 МВт;«Бугульчанская», установленной мощностью 15,0 МВт.
  • Республике Алтай: «Кош-Агачская», установленной мощностью 10,0 МВт;«Усть-Канская», установленной мощностью 5,0 МВт.
  • Республике Хакасия:«Абаканская», установленной мощностью 5,2 МВт.
  • Белгородской области:«АльтЭнерго», установленной мощностью 0,1 МВт.
  • В Республике Крым, независимо от Единой энергетической системы страны, работает 13 солнечных электрических станций, общей мощностью 289,5 МВт.
  • Также, вне системы работает станция в Республике Саха—Якутия (1,0 МВт) и в Забайкальском крае (0,12 МВт).

В стадии разработки проекта и строительства находятся электростанции

  • В Алтайском крае, 2 станции, общей проектируемой мощностью 20,0 МВт, запуск в работу планируется в 2019 году.
  • В Астраханской области, 6 станций, общей проектируемой мощностью 90,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 году.
  • В Волгоградской области, 6 станций, общей проектируемой мощностью 100,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2018 году.
  • В Забайкальском крае, 3 станции, общей проектируемой мощностью 40,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2018 году.
  • В Иркутской области, 1 станция, проектируемой мощностью 15,0 МВт, запуск в работу планируется в 2018 году.
  • В Липецкой области, 3 станции, общей проектируемой мощностью 45,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 году.
  • В Омской области, 2 станции, проектируемой мощностью 40,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2019 году.
  • В Оренбургской области, 7 станция, проектированной мощностью 260,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017-2019 годах.
  • В Республике Башкортостан, 3 станции, проектируемой мощностью 29,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2018 году.
  • В Республике Бурятия, 5 станции, проектируемой мощностью 70,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2018 году.
  • В Республике Дагестан, 2 станции, проектируемой мощностью 10,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 году.
  • В Республике Калмыкия, 4 станции, проектируемой мощностью 70,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2019 году.
  • В Самарской области, 1 станция, проектируемой мощностью 75,0 МВт, запуск в работу планируется в 2018 году.
  • В Саратовской области, 3 станции, проектируемой мощностью 40,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2018 году.
  • В Ставропольском крае, 4 станции, проектируемой мощностью 115,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017-2019 годы.
  • В Челябинской области, 4 станции, проектируемой мощностью 60,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2018 году.

Общая проектируемая мощность солнечных электрических станций, находящихся в стадии разработки и строительства, составляет – 1079,0 МВт.
Термоэлектрические генераторы, гелиоколлекторы и гелиотермальные установки также широко применяются на промышленных предприятиях и в повседневной жизни. Вариант и способ использования выбирает каждый для себя сам.

Количество технических устройств, использующих энергию солнца для выработки электрической и тепловой энергий, а также количество строящихся солнечных электрических станций, их мощность, говорят сами за себя — в России альтернативным источникам энергии быть и развиваться.

Пригодна ли для обычного дома

  • Для бытового использования гелиоэнергетика — перспективный вид энергетики.
  • В качестве источника электрической энергии, для жилых домов, используют солнечные электрические станции, которые выпускают промышленные предприятия в России и за ее пределами. Установки выпускаются различной мощности и комплектации.
  • Использование теплового насоса — обеспечит жилой дом горячей водой, подогреет воду в бассейне, нагреет теплоноситель в системе отопления или воздух внутри помещений.
  • Гелиоколлекторы — можно использовать в системах отопления домов и горячего водоснабжения. Более эффективны, в этом случае, вакуумные трубчатые коллекторы.

Плюсы и минусы

К достоинствам солнечной энергетики относятся:

  • Экологическая безопасность установок;
  • Неисчерпаемость источника энергии в далекой перспективе;
  • Низкая себестоимость получаемой энергии;
  • Доступность производства энергии;
  • Хорошие перспективы развития отрасли, обусловленные развитием технологий и производством новых материалов с улучшенными характеристиками.

Недостатками являются:

  • Прямая зависимость количества вырабатываемой энергии от погодные условия, времени суток и времени года;
  • Сезонность работы, которую определяет географическое расположение;
  • Низкий КПД;
  • Высокая стоимость оборудования.

Перспективы

Перспективы развития данной отрасли энергетики обусловлены положительными и отрицательными свойствами присущим гелиоустановкам. Если с достоинствами все понятно, то с недостатками предстоит работать инженерам и разработчикам оборудования и материалов.
Факторами, вызывающими здоровый оптимизм, по развитию альтернативных источников энергии, являются:

  1. Запасы традиционных источников энергии постоянно сокращаются, что обуславливает рост их стоимости.
  2. Технический прогресс постоянно идет, появляются новые материалы и технологии, и что, в свою очередь, приводит к уменьшению стоимости оборудования и повышению КПД установок.
  3. Политика государства в энергетической области направлена на развитие альтернативной энергетики, о чем были приняты постановления правительства и соответствующие программы, как то:
  • В 2009 году — «Основные направления государственной политики в сфере повышения энергетической эффективностиэлектроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 года».
  • Помощь государства при реализации программы Международной финансовой корпорации (IFC) по развитию возобновляемых источников энергии.
  • Создание, на законодательном уровне, экономических рычагов, способствующих развитию «зеленой» энергетики, выражающихся в установлении льготных тарифов, финансовой помощи при строительстве, налоговые льготы и компенсация части кредитных затрат на строительство.

Россия – большая страна, поэтому для успешного развития всех отраслей промышленности и комфортного проживания людей во всех регионах, необходимо наличие запасов различных видов энергии. В связи с этим альтернативные источники все более прочно входят в общую систему энергоснабжения страны, обеспечивая самые отдаленные города и поселки источниками электричества и тепла.

Источник: https://alter220.ru/solnce/solnechnaya-energiya.html

Развитие современной солнечной энергетики в мире

Как мы говорили раннее, в начале ХХ века, рынок солнечных водонагревателей, в основном, затрагивал Калифорнию.

Однако человеческий скепсис не знает границ — компании конкуренты распускали слухи, что очень опасно пользоваться водой из солнечного водонагревателя, мол “мой знакомый — бедняга фермер, получил страшные ожоги — почти кожи лишился”.

Другим сокрушительным ударом для рынка солнечных водонагревателей в Калифорнии стала разведка месторождений природного газа в 1920-х (http://energyblog.nationalgeographic.com). Однако хорошая технология не может исчезнуть — и солнечные водонагреватели сменили географическое место распространения.

Строительный бум во Флориде, начавшийся в 1920-х и продолжавшийся вплоть до 1941-го, стал неплохим местом применения солнечной технологии. За это время более половины нововозведенных хозяйств было оборудовано солнечными водонагревателями.

Впрочем, человеческий фактор вновь сыграл злую шутку — стоило, после Второй Мировой Войны, упасть ценам на электричество, как бесплатное, но не такое “удобное”, Солнце стало ненужным.

К тому же, агрессивная кампания поставщика электроэнергии “Florida Power and Light”, по увеличению потребления электроэнергии населением, заключающаяся в смешных акционных ценах на электрические водонагреватели, привела к падению производства солнечных водонагревателей вдвое.

Но есть и позитивные исторические примеры. Так, в отличие от Америки послевоенного периода, Япония, не имеющая собственных значительных запасов ископаемых энергоносителей, была вынуждена использовать бесплатную и чистую энергию Солнца для нужд горячего водоснабжения.

Традиционно, японские фермеры, после долгого тяжелого труда на рисовых полях, принимали горячие ванны, чтобы отмыться от грязи. Для нагрева воды использовали рисовую солому, которую иначе использовали в качестве корма для скота или удобрения полей.

Поэтому, как только японские компании предложили простые солнечные водонагреватели, в виде емкости с застекленной верхней крышкой, более чем 100 000 штук нашло своих хозяев к 1960 году.

Жители городов и поселков покупали упрощенные пластиковые солнечные водонагреватели, выполненные в виде надувных матрасов с прозрачным пластиковым корпусом, либо более совершенную модель — в виде солнечного водонагревателя по типу Climax — металлического цилиндрического водяного бака в застекленном ящике. Более 4 000 000 подобных солнечных водонагревателей было расположено на крышах городских зданий к 1969 году.

Однако появление больших нефтяных танкеров, в 1960-х, позволило Японии наладить поставки нефти с Среднего Востока, благодаря чему был получен доступ к дешевому топливу.

Также, как прежде в Калифорнии и Флориде, рынок солнечных водонагревателей сколлапсировал, однако ненадолго.

Нефтяное эмбарго 1973-го и последовавший за этим стремительный рост цен на нефтяные энергоресурсы послужили толчком к восстановлению национального “солнечного” рынка. (The Integral Passive Solar Water Heater Book/ David A. Bainbridge ).

Израиль, так же как Япония, в отличие от Соединенных штатов и большинства стран Европы, не располагал значительными ископаемыми энергетическими ресурсами в начале 1950-х. А успех военной операции Израиля в войне Судного дня привел к масштабному нефтяному бойкоту в 1973-м.

В это время, в Израиле отмечен бум приобретения солнечных водонагревателей. К 1983-му, 60% населения грело воду с помощью Солнца.

Когда, к середине 1980-х, цены на нефть упали, израильское правительство приняло решение не допустить обвала рынка солнечных водонагревателей, как это происходило до этого в США и Европе, поэтому приняло закон, обязывающий при постройке нового дома оборудовать его солнечными водонагревателями.

Сегодня, более 90% израильских домашних хозяйств используют солнечные водонагреватели (Израиль — лидер по использованию солнечной энергетики per capita), что составляет 3% национального энергопотребления и позволяет экономить 2 миллиона баррелей (320 000 м3) нефти в год (по данным http://www.californiasolarcenter.org, wikipedia.org).

Читайте также:  Установка бытовых электроприборов на кухне

В 2005 Испания стала первой страной в мире, обязавшей оборудовать солнечными фотоэлектрическими панелями каждый новый строящийся дом, и второй, после Израиля, — устанавливать солнечные водонагреватели, в 2006 году.

Однако лидером установленных солнечных коллекторов (по абсолютному числу), естественно, является Китай, с более 60 миллионами установленных коллекторов. Мировое распределение количества установленных к 2007 году солнечных водонагревателей можно видеть на гистограмме 1.

Гистограмма 1. Мировое распределение рынка солнечных водонагревателей (по количеству штук) в 2007 году (wikipedia.org).

Таким образом можно наблюдать некоторую историческую “солнечную войну”, между здравым смыслом (бесплатная, но несколько “неудобная”, в том числе коммерчески и политически, солнечная энергетика) и жаждой власти и наживы (ведь за другие источники энергии приходится платить и, более того, зависеть от их поставок).

ТЕПЛОВАЯ СОЛНЕЧНАЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА

С другой стороны, тепловую энергию Солнца можно использовать для получения механической и электроэнергии. Ведь для большинства тепловых двигателей с внешним источником сгорания тип источника тепла неважен.

Первый солнечный паровой двигатель был построен и протестирован Огюстом Мушо (Augustine Mouchot), французским инженером, в 1866 году.

Мушо считал, что уголь, который послужил технической революции — является исчерпаемым ресурсом, и потому занимался развитием альтернативной, солнечной, энергетики. В своих работах он опирался на работы деСосюра и Клода Пулье.

Мушо создал первый параболический солнечный концентратор (зеркало), который сфокусировал на дюймовую трубу, в которой вода закипая превращалась в пар и питала маленький паровой двигатель (рис. 16).

рис. 16. Демонстрация солнечной машины Мушо во Франции 1878 год.

В 1878 году солнечная машина Мушо завоевала золотую медаль на Парижской всемирной выставке. Параболический солнечный концентратор нагревал котел, а пар приводил в действие печатную машину, печатавшую до 500 газетных листов в час. Также публике была представлена морозильная машина, приводимая в действие солнечной энергией.

Работы Мушо привлекли к солнечной тематике умы многих исследователей. Одним из первых последователей стал Джон Эрикссон, который последние 20 лет жизни посвятил конструированию солнечных машин. Он считал: “поскольку Земля получает неиссякаемое количество энергии солнечного света, область его использования не поддается оценке, ибо источник этой энергии безграничен.”

рис. 17. Солнечный паровой двигатель Эрикссона, 1885 год.

В 1914 году первый коммерческий солнечный завод по производству пара был построен в Египте (рис. 18). По стоимости и мощности этот завод был сравним с угольным аналогом той же мощности.

Однако последствия Первой Мировой Войны привели к преобладанию разработки более ”легкой” в использовании энергии ископаемых топлив (опять более коммерческая технология победила неудобное — бесплатное! — Солнце).

рис. 18. Первый в мире коммерческий солнечный завод в Египте, 1914 год.

На исходе двадцатого века, в силу удорожания и прогноза скорого истощения традиционных ископаемых энергоресурсов (в том числе атомных), интерес к гелиотермальной (тепловой солнечной) энергетики возобновился. Разработки солнечных теплоэлектростанций башенного типа велись как в США и СССР, так и в других странах (рис. 19).

А сейчас доступны для домашнего и для коммерческого использования небольшие установки с параболическим концентратором, который фокусирует солнечное излучение на сверх-компактный и высокоэффективный тепловой двигатель Стирлинга, совмещенный с электрогенератором. Система снабжена системой слежения за Солнцем (рис. 19 б).

(а)

(б)

(в)

рис. 19. Фотографии солнечной теплоэлектростанции башенного (а) и тарельчатого с двигателем стирлинга (б) типов; схема гелиотермической электростанций (в).

ТАК ЧТО ЖЕ ЛУЧШЕ ДЛЯ ДОМАШНЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ — ВОДА, ВОЗДУХ или ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСТВО?

Итак, на данном этапе, домашняя солнечная энергетика представлена тепловыми воздушными и водяными солнечными коллекторами, солнечными тепловыми концентраторами, а также солнечными фотоэлектрическими преобразователями. Так использование какой технологии более эффективно? Как и в любом инженерном решении — каждое имеет свои преимущества и недостатки.

Однако следует помнить, что часто более эффективное решение не является лучшим. В случае избытка площади, отводимой под размещение солнечных коллекторов, можно покрыть недостаток эффективности более дешевых коллекторов за счет увеличения их количества (и, соответственно, их активной площади).

Такое решение может оказаться более дешевым, нежели использование меньшего числа более эффективных, но значительно более дорогих, коллекторов.

Также необходимо заметить, что и воздушный, и водяной солнечный коллекторы, одинакового эффективного размера, поглощают приблизительно одинаковое количество солнечной энергии и преобразуют его в тепловую, т.е. имеют одинаковую эффективность. Вот наиболее существенные отличия этих двух систем, для облегчения выбора

Преимущества солнечных воздушных нагревателей (коллекторов):

  • Простая конструкция, обеспечивающая низкую стоимость, а также возможность самостоятельного изготовления.  
  • Отсутствует необходимость защиты от замерзания.  
  • Менее требовательны к плотности стыковки элементов (утечке теплоносителя).  
  • В некоторых случаях нет необходимости в устройстве тепловых накопителей, поскольку теплый воздух может использоваться непосредственно для нагрева помещения.  
  • Более быстрый нагрев теплоносителя (воздуха) до рабочей температуры (поскольку воздух обладает меньшей чем вода теплоемкостью — его нагрев происходит быстрее). Это актуально в пасмурные, с переменной солнечностью, дни.  

Недостатки:

  • Значительно больший размер воздуховодов, по сравнению с водяными трубами, что снижает гибкость расположения и усложняет монтаж.  
  • Более сложное устройство теплового хранилища.  
  • Сложность устройства систем больших размеров.  
  • Дополнительные затраты на оборудование для нагрева воды горячего водоснабжения.  

Преимущества солнечных водяных (жидкостных) нагревателей:

  • Более гибкая система расположения и монтажа, за счет того, что водяные трубы имеют значительно меньший диаметр, чем воздуховоды.  
  • Возможность устройства солнечных систем очень большого размера.  
  • Более простое устройство теплового хранилища.  
  • Простота использования системы для нужд горячего водоснабжения.  
  • Возможность обустройства современной системы комфортного распределения тепла в доме — теплого пола.  
  • Более простая теплоизоляция труб.  

Недостатки:

  • Несколько более сложное устройство, что приводит к некоторому удорожанию и усложнению самостоятельной постройки.  
  • Необходимость защиты от заморозков — использование антифриза или систем автоматического слива воды из коллекторов (drainback).  
  • Не допускают неплотной стыковки (утечки теплоносителя).  
  • При использовании для нужд отопления необходима система распределения тепла (системы теплого пола или радиаторов), однако зачастую такие системы уже существуют для традиционных источников тепла (газовый/дровяной котел), к тому же устройство систем распределения тепла позволяет создать более эффективные системы управления отоплением.  

Использование параболических зеркальных концентраторов, для домашнего использования, целесообразно при желании получать более высокие температуры исходящего теплоносителя (в данном случае, в качестве теплоносителя используются минеральные масла, температура кипения которых выше 500 оС). В целом, эффективность такой системы сравнима с плоскими коллекторами (по данным статьи http://georgesworkshop.blogspot.com/2011/10/index-comparing-concentrator-to-flat.html) однако требует установки систем слежения за положением Солнца, что усложняет систему.

Как конкурирующую систему обогрева частного дома, можно рассматривать систему состоящую из солнечных фотоэлектрических панелей (КПД порядка 15%, против 50-75% КПД солнечных коллекторов) и теплового насоса (позволяющего “выкачать” тепловой энергии до 3 кВт, при затраченном 1 кВт электроэнергии).

Таким образом, можно рассчитать суммарную “солнечную” эффективность такой гибридной системы как: 15%*3 = 45%, что не так плохо.

Правда такая система, однозначно, будет значительно более дорогой, сложной (включает фотоэлектрические модули, аккумуляторную батарею, инвертор, тепловой насос, систему скважин теплового насоса, систему распределения тепла) и, потому, менее надежной.

Посмотрите типовые системы альтернативного энергоснабжения >>

Источник: https://alteco.in.ua/technology/solar-energy/razvitie-sovremennoj-solnechnoj-energetiki-v-mire

Тенденции развития сферы использования солнечной энергетики в мире

Согласно последним исследованиям, через пятнадцать лет миллиард человек сможет использовать только электроэнергию, произведенную из солнечного излучения, а в более близкой перспективе, к 2040 году доля солнечных технологий занимать 20% в мировом производстве электроэнергии. На сегодня лидерами в развитии солнечной энергетики в мире является Германия, Япония и США.

Основным стимулирующим развитие солнечной энергетики фактором в Германии является введенный в стране тариф на поставку в сеть энергии, произведенной из энергии солнца, предусматривающий выплату дополнительных средства за выработанную энергию.

70% солнечного теплоснабжения в мире принадлежит Китаю. Китай вообще готовится выйти на мировой рынок фотоэлектрических преобразователей солнечной энергии в качестве лидера.

Перспективными способами применения солнечной энергетики в сельскохозяйственных предприятиях два:

— непосредственное преобразование солнечной энергии в низкопотенциальную тепловую
энергию без предварительной концентрации потока солнечной радиации;

— непосредственное преобразование солнечной энергии в электрическую энергию
постоянного тока с помощью фотопреобразователей.

На сегодня сформировался еще один способ использования солнечной энергии — получение бензина с помощью солнечного света, когда тепло от солнца используют для катализа химической реакции расщепления двуокиси углерода из воздуха на кислород и монооксид углерода, а СО затем используется для получения искусственного бензина.

При этом, основные возможные направления использования солнечной энергетики в сельскохозяйственных предприятиях включают:

— обеспечения горячей водой от солнечных установок животноводческих ферм и пастбищ;

— использования в полеводстве, тепличном выращивании овощей;

— обеспечения теплом осуществления процессов переработки и сушки сельскохозяйственной продукции;

— обеспечения коммунально-бытовых нужд в деревне и сельскохозяйственных предприятиях.

Эффективным вариантом использования солнечной энергии в сельском хозяйстве на сегодня является ее использование в комбинированной локальной системе энергообеспечения жилых и производственных объектов села и сельского хозяйства за счет нетрадиционных источников энергии — ветра, солнца, биогаза.

По расчетам, эксплуатация комбинированной энергетической системы даже в условиях области может обеспечить экономию около трети органического топлива, что нужно для энергообеспечения частной фермерской усадьбы, а системы аккумулирования повышают коэффициент полезного использования ветровых и солнечных установок на 30-50%, что позволяет использовать в комбинированных энергосистемах энергоустановки на основе нетрадиционных источников энергии меньшей мощности, чем при отдельного их использования, и, соответственно, уменьшить удельные капиталовложения, которые для установок нетрадиционной энергетики довольно большими.

Основные факторы, сдерживающие развитие солнечной энергетики:

— отсутствие на внутреннем рынке необходимого оборудования и оборудования;

— высокая стоимость оборудования, особенно – фотоэлектротрансформаторов — удельные капитальные вложения в фотоэлектрическое оборудование более, чем в пять раз превышают удельные капитальные вложения в традиционное энергетическое оборудование;

— отсутствие стимулирующей государственной политики.

Источник: http://8cent-emails.com/tendencii-razvitija-sfery-ispolzovanija-solnechnoj-jenergetiki-mire/

Развитие солнечной энергетики. Использование энергии Солнца в гелиоустановках. Часть 1

Солнце – источник всей жизни на Земле, тепла и света. Только солнечный свет давал людям тепло до тех пор, пока они не смогли сами добывать огонь, — солнечная энергетика была самой первой, освоенной человечеством.

Недаром человеческое сообщество возникло впервые, как утверждают палеонтологи, в Центральной Африке, под жарким солнцем экватора.

По-видимому, энергетика Солнца будет самой приемлемой и в последующие эпохи благодаря ее естественности (она дается бесплатно), экологической чистоте и неисчерпаемости.

Почему она до сих пор находилась в тени? Почему человек в течение тысячелетий предпочитал готовить пищу, обогревать себя путем сжигания дров, нефти и угля, создавая на быстрых реках и сильных ветрах хитроумные сооружения, добывая (в последние годы) радиоактивный опасный уран? Потому что для общества, неразвитого технически, прикованного к поверхности земли, солнечные энергетические станции были громоздкими, маломощными, зависящими от погоды – почти неконкурентными. Одни только фанаты интуитивно угадывали их неизбежный взлет в будущем.

С созданием станций на орбите, с выходом в космос и стремительным развитием электроники (полупроводников в первую очередь) ситуация сильно изменилась. Сегодня солнечная энергетика – не далекая мечта, а ежедневная реальность, которая все больше места занимает в деятельности промышленных организаций и научных институтов.

Энергия Солнца безгранична – при бескрайнем развитии наших технических возможностей. В статье мы рассмотрим преимущества и недостатки солнечной энергетики, ее перспективы развития в будущем.

Перспективы солнечной энергетики

Солнце ежесекундно излучает 88х1024 кал или 370х1012 Дж теплоты. Из этого количества на Землю в энергетическом эквиваленте попадает лишь 1,2х1012 Вт, т.е. 1018 кВт/ч, или в 10000 раз больше количества энергии, которое мир сегодня потребляет.

Читайте также:  Автоматизация систем вентиляции

В сравнении с этим все другие источники энергии дают пренебрежительно мало теплоты.

Например, если определять потенциал Солнца по солнечной энергии, которая падает только на свободные необрабатываемые земли, то мощность в среднем за год составит около 10000 ГВт, что в 5000 раз больше мощности современных энергетических стационарных установок мира взятых вместе.

Практическую целесообразность применения энергии Солнца устанавливают на основании максимального излучения Солнца, равного 1 кВт/м2. Это максимальная плотность потока солнечного излучения, попадающего на Землю. Это излучение в пределах длин волн 0,3-2,5 мкм включает видимый спектр и называется коротковолновым.

Но оно длится в летние дни всего 1-2 часа на широтах, близких к экватору. Для населенных районов в зависимости от нахождения, погоды и времени суток среднее солнечное излучение равняется 200-250 Вт/м2. Но с точки зрения производства и это значение достаточно большое.

Например, средняя плотность энергии, полученной искусственным путем, обусловленной хозяйственной деятельностью, составляет всего 0,02 Вт/м2, то есть в 10000 раз меньше плотности энергии Солнца. В некоторых местах Земного шара данный показатель намного выше (в Германии в Русском районе – 20 Вт/м2, в Японии – 2 Вт/м2).

Согласно расчетам, для удовлетворения энергопотребления в современном мире достаточно превратить энергию Солнца, падающую на 0,0025% поверхности Земли, в электроэнергию.

На основе этого краткого анализа можно сделать вывод, что непосредственное применение солнечной энергии может легко покрыть все потребности современного мира в электроэнергии.

Огромная часть территории России характеризуется благоприятными климатическими условиями для применения солнечной энергии.

В южных областях продолжительность излучения Солнца равна от 2000 до 3000 часов в год, а годовой приход энергии Солнца на горизонтальную поверхность равен от 1280 до 1870 кВт час на 1 м. кв.

В самом солнечном месяце – июле – объем энергии, который приходится на 1 метр квадратный горизонтальной поверхности, составляет от 6,4 до 7,5 кВт час в день. Значит, широкое применение солнечной энергии может здесь иметь важнейшее хозяйственное значение.

В связи с поиском путей применения экологически чистых и возобновляемых источников энергии является важной оценка гелиоресурсов страны в целом и районирование всех территорий по потенциалу солнечной радиации.

Подобные исследования базируются на климатическом обобщении метеостанций с использованием вероятностно-статистического метода; по итогам исследований в России определено всего 11 районов по интенсивности обеспечения гелиоресурсами. Барнаул находится в 4-ом районе по обеспеченности солнечной энергией, республика Алтай – в 3 и 4-ом районах.

Так можно отметить «бесплатность», огромные масштабы и возобновляемость (практически неисчерпаемость) ресурсов энергии Солнца.

Но пониженная плотность солнечной радиации непосредственно у поверхности Земли (около 250 Вт/м2, в самых благоприятных районах – 1 кВт/м2) и нерегулируемый режим поступления к земной поверхности (облачность, вращение Земли) создают существенные технические трудности ее использования (требуются большие поглощающие и отражающие поверхности, аккумуляторы, системы ориентирования и т.д.).

Солнечное излучение – это поток энергии от доступного источника намного более высокой температуры (температура поверхности Солнца = 6000°К), чем у обычных источников.

Его тепловую энергию можно использовать при помощи стандартных технических устройств (паровых турбин, например) и, что более важно, методами, сформированными на базе фотофизических и фотохимических взаимодействий. Солнечные устройства, применяющие энергию излучения Солнца, могут находиться на поверхности Земли или вне атмосферы Земли.

Во время прохождения коротковолнового излучения сквозь атмосферу возможны взаимодействия следующих видов:

1. Поглощение – преобразование энергии излучения в тепловую энергию, возбуждение молекул с дальнейшим излучением света. Большой угол.

2. Рассеяние – перемена направления распространения света в зависимости от величины угла.

3. Отражение не зависит от угла, примерно около 30% интенсивности солнечного космического излучения отражается обратно в космос. Основную часть излучения отражают облака, меньшую часть – лед и снег на поверхности Земли.

Таким образом, для установки приемника энергии Солнца нужно определить, сколько энергии необходимо собрать, как будет использоваться собранная энергия. В этом случае можно определить размер приемника.

Наиболее очевидная область применения солнечной энергии – подогрев воздуха и воды. В областях с холодным климатом необходимо отапливать помещения и создавать систему горячего водоснабжения.

Энергия Солнца применяется в нагревателях воздуха, воды, солнечных дистилляторах, солнечных башнях (энергетическая солнечная установка башенного типа), зерносушилках.

Солнечные системы, предназначенные для выработки электроэнергии, называются СЭС (солнечные энергетические станции).

Концентрация энергии Солнца дает возможность получить температуры от 100 до 700°С, то есть достаточно высокие температуры для работы теплового двигателя с достаточным КПД.

Выполнение параболических концентратов с диаметром более 30 м является трудоемким, но, тем не менее, мощность одного подобного устройства достигает 700 кВт, что позволяет получать до 200 кВт/час электроэнергии.

Это достаточное количество для небольших энергосистем, но не для коммунальных стационарных сетей.

Источник: http://zeleneet.com/razvitie-solnechnoj-energetiki-ispolzovanie-energii-solnca-v-gelioustanovkax-chast-1/2491/

Солнечная энергетика

Солнце – доступный и возобновляемый источник энергии на планете, не загрязняющий природную среду. Первые попытки использования энергии солнца известны давно. Легенда гласит, что Архимед сжег флот противника с помощью зажигательных зеркал.

Ученые часто проводили опыты с нагревательными аппаратами, работающими от солнечной энергии. Первые модели нагревательных аппаратов с применением солнечной энергии, были изготовлены в XVII веке. У Н. Соссюра это был деревянный ящик со стеклянной крышкой, где вода разогревалась до 88 градусов Цельсия. В 1774 году А. Лавуазье применил линзы, концентрирующие тепло от солнца.

Замечание 1

В тридцатые годы $XX$ века советский академик А. Ф. Иоффе предложил использовать полупроводниковые фотоэлементы для преобразования солнечной энергии.

Солнечные батареи для преобразования солнечной энергии в электрическую впервые в 1957 году в СССР установили на космическом спутнике для обеспечения его работы. В настоящее время устройства, преобразующие энергию солнца в другой тип, – это солнечные батареи и коллектор, а также гибридные устройства, которые совмещают эти виды.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Солнечная энергетика как альтернатива традиционной

Использование солнечной энергетики на энергетическом балансе Земли не отражается.

Преимущества солнечной энергетики заключаются в ее бесплатности, отсутствии побочных эффектов, загрязняющих окружающую природную среду (шум, вредоносные выбросы, отходы), а также безопасность, надежность, рециркуляция, простота обслуживания (в том числе автономный режим работы), возможность использования в режиме вспомогательных систем энергоснабжения).

Замечание 2

Технический потенциал солнечной энергии в России в два раза превышает нынешнее потребление топлива.

Наибольшее практическое применение во всем мире получили гибридные солнечно-топливные электростанции, а в России – новые виды солнечных концентратов, использующие технологии голографии (разработки Всероссийского научно-исследовательского института электрификации сельского хозяйства). Внедрение фотоэлектрических станций, работающих на солнечных элементах на основе кремния – одна из перспективных технологий.

Солнечная энергия практически преобразуется в электроэнергию непосредственно или косвенно. Косвенно – через концентрацию радиации при помощи следящих зеркал для превращения воды в пар и затем использования пара для генерирования электричества обычными методами (система работает только при прямом освещении солнечными лучами).

Прямое преобразование солнечной энергии в электрическую – использование фотоэлектрического эффекта.

Замечание 3

В России выпускают солнечные тепловые коллекторы для подогрева воды (производительность до 100 тыс. кубических метров ежегодно).

Перспективы солнечной энергетики

Перспективно использование солнечной энергетики для горячего водоснабжения, отопления, для процесса сушки различных продуктов и материалов. Она может быть полезна в сельском хозяйстве, в промышленных технологических процессах.

Перспективы солнечной энергетики обусловлены рядом причин. Так, заменяя ископаемое топливо (сокращая к тому же необходимость импортировать топливо, особенно нефть), солнечная энергия уменьшает загрязнение воздуха и воды.

При замене солнечной энергетикой атомного топлива уменьшается угроза распространения атомного оружия, техногенных атомных катастроф (подобных катастрофе Чернобыля, принесшей колоссальные экономические и экологические убытки ряду стран).

Общественным запросам отвечает солнечная энергетика – чистый, дешевый и безопасный источник энергии.

Замечание 4

Источники солнца могут уменьшить зависимость от бесперебойного снабжения топливам (не возобновляемыми видами).

Перспективные разработки будут вестись по линии систем, осуществляющих запасы энергии, которая вырабатывается солнечными станциями, поскольку с солнечной энергетикой мало сравнимы другие виды по экологичности и ресурсной базе.

В России уклон на развитие солнечной энергетики охватывает регионы Дальнего Востока, удаленные населенные места в Якутии (солнечные электростанции), южные области страны.

Будущее – за повсеместным использованием солнечной энергетики, так как масштабы энергопотребления растут, а традиционные ресурсы ограничены.

Источник: https://spravochnick.ru/ekologiya/solnechnaya_energetika/

Солнечная энергетика – сегодня и завтра

Растущие потребности человечества в энергии, катастрофически тающие запасы ископаемых энергоносителей, загрязнение окружающей среды вызвали бурное развитие альтернативной энергетики. Правительства стран всего мира, стимулируя максимально возможное использование возобновляемых источников энергии, изыскивают способы максимально привлечь инвестиции в эту отрасль.

Это и льготное налогообложение, и кредитование, и стимулирование расширения сети домашних электростанций, работающих от энергии ветра или от солнечных батарей.

Доклад о перспективах развития альтернативной энергетики в условиях, если даже будет отменено льготное налогообложение производителей компонентов альтернативной энергетики, опубликовали SEIA и BNEF – Solar Energy Industry Association и Bloomberg New Energy Finance.

Типы солнечных электростанций

Во всем мире сегодня работают множество солнечных электростанций. Мощность и конструкция их различны, так же, как и различны способы преобразования энергии солнца в энергию электрическую. Есть солнечные электростанции, которые снабжают электричеством целые города, а есть миниатюрные, способные запитать только несколько электроприборов в доме.

Гелиевая электроэнергетика развивается такими бурными темпами, что доля электричества, производимого солнечными электростанциями во всем мире, за десять лет выросла от 2.6 тераватт/часов в 2004 году до 253 тераватт/часов в 2015 году. В процентном отношении это составляет соответственно 0.01% в 2004 году и 1.

05% в 2015 году от общего мирового производства электроэнергии.

В зависимости от климатических и геофизических условий того или иного региона устанавливаются солнечные электростанции различных типов. Это могут быть электростанции башенного типа, тарельчатые, параболоцилиндрические, фотоэлектрические и другие.

Электростанции башенного типа используют тепловую энергию солнца для выработки перегретого пара высокого давления, который вращает турбину электрогенератора.

Башенной такая электростанция называется потому, что в центре площади, занимаемой этой установкой, размещена башня высотой до 24 метров, в верхней части которой находится резервуар с водой и насосная группа. Резервуар, как правило, окрашен специальной термостойкой краской в черный цвет.

Вокруг башни концентрическими кругами на подвижных фермах расположены зеркала, фокусирующие солнечный свет на резервуаре. Подвижные фермы нужны для позиционирования зеркал на солнце.

СЭС башенного типа

Температура в резервуаре может достигать 700°С.

Поскольку такие температурные параметры стандартны для обычных тепловых электростанций, то для башенных солнечных энергоустановок не требуется конструировать специальные турбогенераторы.

Коэффициент полезного действия таких электростанций может достигать 20%.
Аналогичный принцип действия у тарельчатых СЭС. Разница заключается только в конструкции.

Электростанции этого типа состоят из отдельных электрогенерирующих установок. Каждая такая установка представляет собой параболический отражатель, смонтированный из нескольких десятков зеркал. В фокусе этого параболоида находится приемник.

В качестве приемника может быть резервуар, наполненный водой или двигатель Стирлинга. Вся эта конструкция монтируется на ферме, причем специальные следящие устройства обеспечивают позиционирование параболоида на солнце как по вертикали, так и по горизонтали.

Вырабатываемый установкой пар вращает турбину электрогенератора.

СЭС тарельчатого типа

Параболоцилиндрические СЭС представляют собой конструкцию, состоящую из большого количества длинных (до 50 метров) параболических зеркал. В фокусе этих зеркал располагается трубка с жидким теплоносителем, например, маслом. Этот теплоноситель, циркулируя в системе, попадает в теплообменник резервуара с водой, нагревает воду, полученный пар вращает турбину электрогенератора.

Параболоцилиндрическая СЭС

Если вышеописанные СЭС преобразовывают солнечную энергию в тепло и только затем в электричество, то фотоэлектрические солнечные электростанции производят электричество напрямую.

Эти энергоустановки состоят из огромного количества гелиевых батарей, изготовленных на базе кристаллического кремния. Каждая из таких батарей состоит из небольших кремниевых ячеек, соединенных между собой токопроводящими шинами.

Далее все батареи объединяются в единую систему, которая и генерирует электроэнергию. Мощность подобных гелиевых установок впечатляет.

Читайте также:  Старение полимерных материалов

СЭС мощностью 648 мегаватт в Индии

Так, например, в Индии, на юге страны, в штате Тамилнад, за восемь месяцев построили самую крупную в мире СЭС. Ее мощность составляет 648 мегаватт.

От гелиевой электростанции к потребителю

Отличительной чертой всех гелиевых электроустановок является то, что они производят электричество только в светлое время суток.

При этом, если башенные, тарельчатые, параболоцилиндрические электростанции могут отдавать энергию в общую электросеть напрямую, то фотоэлектрические энергоустановки нуждаются в дополнительном оборудовании. Ведь солнечные модули вырабатывают только постоянный ток.

С помощью специальных инверторов постоянный ток преобразуется в стандартный переменный ток 220 ÷ 230 вольт, который затем подается в общую сеть.

Постоянный ток имеет то преимущество, что его можно накапливать в аккумуляторах, чтобы затем использовать по мере необходимости. Именно этим и пользуются владельцы домашних солнечных электростанций.

Различные фирмы специально для индивидуальных пользователей разработали и выпускают аккумуляторы большой емкости, которые, будучи полностью заряженными в ясную, солнечную погоду, обеспечивают электричеством загородный дом в течение нескольких суток.

Аккумулятор TESLA — Powerwall 2

Одним из таких аккумуляторов является аккумулятор концерна TESLA — Powerwall 2.

Этот аккумулятор уже снабжен внутренним инвертором, преобразующий постоянный ток в стандартный переменный, для увеличения мощности может быть интегрирован в систему из нескольких таких аккумуляторов, имеет свою систему охлаждения и может быть установлен как в помещении, так и вне его.

Эта разработка TESLA – для индивидуальных потребителей. Что же касается мощных солнечных электростанций, то по всему миру сейчас ведутся разработки и изготавливаются аккумуляторные системы огромной мощности.

Источник: http://solarb.ru/solnechnaya-energetika-segodnya-i-zavtra

Тенденции и перспективы развития отрасли солнечной энергетики

Солнечная энергетика – это самая быстрорастущая отрасль энергетики в мире с темпами роста 40-50% в год и объемом производства в 2008 г. 7,1 ГВт на 50,7 миллиардов долларов.   Основные показатели развития мирового солнечного энергетического рынка, 2005-2011 гг.

Показатель 2005 2006 2007 2008
Объём производства, ГВт 1,7 2,6 3,9 7,1
Рост производства, % 44 58 50 82
Средняя цена модулей долл./Вт 3,7 4,21 3,97 4,18
Средняя цена установленной мощности, долл./Вт 7,1 7,67 7,43 7,56
Годовой объём продаж, млрд.долл. 12 17,9 26,6 50,7
Прибыль до уплаты налогов, млрд.долл. 3 5,3 7,8 17,4
Рост прибыли, % 1,7 2,6 3,9 7,1

Основные задачи отрасли

  • Повышение эффективности преобразования солнечной энергии (увеличение КПД),

Максимальный достигнутый в лаборатории КПД солнечных элементов (СЭ) на основе каскадных гетероструктур составляет 42 %, для СЭ из кремния 24 %. Практически все заводы в России и за рубежом выпускают солнечные элементы с КПД 14-17%.

В ВИЭСХе созданы новые конструкции и технологии производства солнечных элементов из кремния, позволяющие производить СЭ с КПД до 25%, при работе с концентраторами солнечного излучения.

В России и за рубежом разрабатывается новое поколение СЭ с предельным КПД до 93%, использующее новые физические принципы, материалы и структуры.

Основные усилия направлены на более полное использование всего спектра солнечного излучения и полной энергии фотонов по принципу: каждый фотон должен поглощаться в варизонном или каскадном полупроводнике с запрещенной зоной, ширина которой соответствует энергии этого фотона. Это позволит снизить потери в СЭ на 47%.

Для этого разрабатываются: каскадные СЭ из полупроводников с различной шириной запрещенной зоны; солнечные элементы с переменной шириной запрещенной зоны; солнечные элементы с примесными энергетическими уровнями в запрещенной зоне, которые позволяют увеличивать длинноволновую границу фотоэффекта за счет многофотонного поглощения.

Другие подходы к повышению КПД СЭ связаны с использованием концентрированного солнечного излучения, созданием нанокристал-лических СЭ. Новые технологии и материалы позволят в ближайшие пять лет увеличить КПД лабораторных СЭ на основе каскадных гетероструктур до 45%, а промышленных до 30%. Для СЭ из кремния значение этих параметров составит, соответственно, 30% и 25%.

  • Увеличение срока службы СЭС,

Для увеличения срока службы модулей необходимо исключить из конструкции модуля полимерные материалы: этилен, винил, ацетат и тедлар, которые ограничивают срок службы модулей до 20-25 лет.

В новой конструкции солнечного модуля, разработанной в ВИЭСХе, СЭ помещены в стеклопакет их двух листов стекла, соединенных по торцам пайкой или сваркой. Такая технология герметизации гарантирует срок службы модуля в течение 40 лет.

Для снижения температуры СЭ и оптических потерь внутренняя полость модуля заполнена кремнийорганическим полимером.

Основные пути снижения стоимости СЭС: повышение КПД до 25%, увеличение мощности технологических линий до 1 ГВт в год и более, снижение расхода кремния и его стоимости более чем в 2 раза.

  • Производство солнечного кремния.

В структуре цены солнечного элемента стоимость кремния и других материалов составляет 76%.

Методы снижения расхода кремния включают увеличение объема и размеров выращиваемых кристаллических слитков кремния и снижение толщины солнечных элементов. В 2010 г. масса слитка кремния, получаемого методом направленной кристаллизации, достигнет 1000 кг, а объем 0,4 м3. Толщина СЭ снизится с 400 мкм в 2000 г. до 200 мкм в 2008 г., до 100 мкм в 2010 и до 2 — 20 мкм в 2015 г.

Развиваются новые технологии получения кремния в виде тонких листов, лент, пленок с лазерным раскроем и автоматизацией процесса изготовления СЭ.

  • Глобальная солнечная энергетическая система (проект ВИЭСХ).

Три СЭС, расположенные в Австралии, Африке и Латинской Америке, будут соединены линией электропередач с малыми потерями. Начало функционирования глобальной солнечной прогнозируется 2050 г., выход на полную мощность в 2090 г. В результате реализации проекта доля солнечной энергетики в мировом потреблении электроэнергии составит 75-90%, а выбросы парниковых газов будут снижены в 10 раз.

  • Обеспечение экологических характеристик производства энергии (утилизация отработанных СЭС).
  • Новые методы передачи электрической энергии.

Транспортировка электричества от электростанций на основе ВИЭ на длинные расстояния:

  • В ближайшей перспективе Европа сможет черпать энергетические ресурсы Солнца путем использования солнечных батарей и ветрогенераторов, установленных в Северной Африке и на Ближнем Востоке.
  • Уже сейчас солнечная энергия по сетям без особых потерь проходит из Испании.
  • Китай, как крупнейший в мире (особенно – в скором будущем) производитель электричества из энергии солнца и ветра, сейчас занимается решением проблемы консервирования энергии, которую намерен продавать.

PV-генерация имеет свой максимум днем, т.е. во время дневного максимума потребления энергии.

Начиная с некоторого уровня использования, PV-энергетика (объединения в сеть домашних и BIPV-блоков) может решить проблему регионального пикового производства электроэнергии днем, которая в большинстве случаев решается сейчас за счет дневного пуска газотурбинных энергоблоков, имеющих короткое время пуска/останова.

Одним из перспективных направлений развития фотоэнергетики является создание автономных фотоэлектрических установок с СБ мощностью 2-3 кВт площадью 20-30 м2, размещаемых на крышах и фасадах личных жилых домов и вырабатывающие в год ~3000 кВт·ч. При этом в Швейцарии, например, такие системы покупаются из средств муниципалитетов.

Достижение «Сетевого паритета», т.е. точки, в которой фотовольтаическое электричество равно по стоимости или даже дешевле, чем полученное по обычной электропроводной сети от электростанций.

Сейчас это главнейшая задача PV-индустрии.

Стоимость электроэнергии, генерированной PV-элементами, пока несколько выше цены электричества, добытого на традиционных электростанциях и доставленного потребителю обычным путем через электросеть.

Экономия от использования PV-энергии может во многих случаях не покрывать амортизационные отчисления до тех пор, пока не появятся преференции в тарифах для поставки излишков PV-электричества в общую сеть и при потреблении обычной энергии из сети («зеленый тариф») и учета покрытия дневного максимума  («двойной» тариф «день-ночь») за счет PV-генерации.

Солнечная энергия не может вырабатываться ночью или в условиях очень плотной облачности. Необходимо учитывать затраты на аккумулирующее энергию оборудование.

Использование принципа когенерации (выработка электрической и тепловой энергии одновременно) может существенно снизить стоимость аккумуляторов энергии, поскольку часть непотребленного количества энергии можно достаточно просто и дешево запасти в виде горячей воды с последующим ее использованием для коммунальных нужд и для обогрева зданий.

Ограниченная плотность потока энергии (невысокая среднедневная инсоляция в США и еще ниже – в Европе).

Однако тонкопленочные технологии позволяют вырабатывать энергию при очень большом отклонении падающего света от перпендикуляра (±35°–42°), что означает существенное увеличение времени стабильной генерации в течение суток, и во многих случаях позволяет отказаться от механизма слежения за солнцем, что присуще модулям с использованием кремниевых пластин.

Практически все конструкции солнечных элементов, которые предназначены для получения энергии частным образом (встроенные в фасады здания, крышные или навесные), представляют собой рамочную конструкцию со стеклом, подобную конструкции современного окна со стеклопакетом. Это означает, что заниматься фотовольтаикой смогут и «оконщики» (те, кто производит, и те, кто устанавливает окна).

Развитие фотовольтаики в мире

Солнечная энергетика – одна из самых быстрорастущих отраслей в мире.

2010 год – год начала мирового бума в солнечной энергетике. По предварительным данным EPIA (“Solar Generation 6” за октябрь 2010 г.), в 2010 году будет установлено 13,6 ГВт – почти в 2 раза больше, чем было установлено в 2009 году.Основные показатели развития фотовольтаики к 2020, 2030 и 2050 годам (данные EPIA):

  • Прогноз энергобаланса (согласно IEA): 17,9 ТВтч в 2010 г., 22,84 ТВтч – в 2020 г., 28,95 ТВтч – в 2030 г. и 39,36 ТВтч – в 2050 году.
  • Занятость: от 30 человек занятых сейчас на каждый МВт произведённой и установленной PV мощности до 20 человек на каждый МВт в 2030-м году.
  • КПД солнечных систем во всех сценариях – от 12% до 17% (с учётом всех типов технологий, разумного проникновения продвинутых технологий на рынок и с учетом концентраторных технологий),
  • Сокращение выбросов СО2: свыше 542 миллионов тонн СО2 в год к 2020-му году и около 4 миллиарда тонн в год к 2050-му году. По сценарию Paradigm Shift Scenario за период с 2010 по 2050 годы выбросы СО2 за счет использования солнечной энергетики сократятся на 65 миллиардов тонн (примерно по 4 млрд. тонн в год к 2050 году).
  • Предполагается, что стоимость PV-модулей будет падать более, чем на 22% с каждым удвоением инсталлированных мощностей. Пессимистическое снижение цен во всех сценариях: 18% — к 2020-му году, 16% — к 2030-му и 14% — в период с 2040 по 2050 гг.
  • Солнце – основной источник энергии в будущем. К 2050-му году 21% мирового энергопотребления будет удовлетворяться за счет фотовольтаики.
  • Суммарно будет установлено 1845 ГВт PV мощностей к 2030 году и 4670 ГВт к 2050-му году (для сравнения – к концу 2009 года всего в мире было установлено всего 23 ГВт мощностей фотовольтаики).

Региональное развитие

Солнечный рынок будет активно расти в развитых странах, особенно в будущем десятилетии. После 2020 года Северная Америка, Китай и Индия станут лидерами солнечного рынка. После 2030-го года Африка, Ближний Восток и Латинская Америка обеспечат значимый вклад. Сетевое энергообеспечение будет доминировать в развитых странах. В развивающихся странах, напротив, фотовольтаика будет интегрироваться в электросети городов и поселений, в то время как автономные СЭС и мини-электростанции будут играть всё большую роль в деревнях Азии и в Африканских странах.Солнечное электричество – эффективный способ получения электричества для людей в развивающихся странах, особенно в солнечных регионах. Домовладения в развитых странах (на 2-3 человека) в среднем потребляют 3500 кВт-ч в год. 100-ваттная система сможет покрыть основные потребности в электричестве для домохозяйства из 3-х человек. Для Европы генерация 500 ТВт-ч электричества означает обеспечение домов 357 миллионов европейцев. Для неиндустриальных стран каждые 100 ГВт установленной мощности ФЭП в сельских районах будет обеспечивать электроэнергией 1 миллиард человек.По материалам маркетингового исследования рынка солнечной энергетики.

Источник: http://www.vigorconsult.ru/about/keysyi/tendentsii-i-perspektivyi-razvitiya-otrasli-solnechnoy-energetiki/

Ссылка на основную публикацию