الطاقة الشمسية في روسيا: التقنيات والآفاق. محطات طاقة شمسية كبيرة في روسيا

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

لسنوات عديدة ، كان الجنس البشري قلقًا بشأن الحصول على طاقة رخيصة من مصادر متجددة بديلة. تحول الكتل الهوائية ، ومد أمواج المحيط ، والمياه الحرارية الأرضية - كل هذا يُنظر إليه على أنه إمكانات إضافية لا تنضب بدلاً من الوقود الأحفوري.

أكثر مصادر الطاقة المتجددة واعدة هي الطاقة الشمسية. بعد كل شيء ، لديها موارد هائلة ، وتحمل الضوء والحرارة ، وتحريك جميع الأنظمة الحيوية على كوكبنا. لهذا السبب توقع الإنسان لنفسه آفاقًا هائلة في هذا الأمر. على الرغم من وجود عدد من أوجه القصور في هذا الاتجاه ، فإن الطاقة الشمسية في روسيا تكتسب زخماً.

كيف تصنع الكهرباء من الضوء

يسمى تحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية التأثير الكهروضوئي. يحدث عندما يسقط ضوء قوي على سطح أشباه الموصلات ، وفي هذه الحالة السيليكون.تدفق. تحت تأثيرها ، تنفصل الإلكترونات ، وهي عبارة عن تيار من الجسيمات المشحونة يسمى الكهرباء.

تولد الشمس باستمرار كمية هائلة من الطاقة المشعة. يطلق كل متر مربع من سطحه 63 ميجاوات في الفضاء. بالطبع ، لا تحتوي كل هذه الطاقة على الطيف المرئي اللازم لتوليد الكهرباء.

بعد اجتياز المسافة بين الشمس والأرض ، يفقد التدفق الضوئي شدته ، ولا يستغرق المتر المربع من سطح كوكبنا سوى 0.9 كيلو وات. لكن هذه ليست كل الخسائر. تستطيع أفضل الخلايا الكهروضوئية تحويل 18٪ من ناتج الضوء.

لذلك ، في أفضل الظروف ، ستنتج الخلايا الكهروضوئية 160 واط لكل متر مربع.

من يقود سوق الطاقة الشمسية

اليوم ، الشركة الرائدة بلا منازع في معالجة الطاقة الشمسية هي الصين. تبلغ حصتها 60٪ من إجمالي الكهرباء التي يتلقاها المجتمع العالمي بهذه الطريقة. الولايات المتحدة في المركز الثاني. يولدون 10.4٪. تحتل الهند المرتبة الثالثة المشرفة. حصتها 7.8٪. تتبع اليابان وألمانيا والبرازيل ترتيبًا تنازليًا. لا يسمح تطوير الطاقة الشمسية في روسيا بعد بأن تصبح واحدة من الشركات الرائدة. لكن هل هذا يعني أن المناخ المعتدل لا يسمح بالاستخدام السليم لمورد المصدر الأقوى؟

هل توجد شمس كافية في روسيا

تمتلك روسيا إمكانات هائلة ، وفقًا لمعهد إستراتيجية الطاقةالطاقة الشمسية ، والتي يتم التعبير عنها بما يعادل 2300 مليار طن من الوقود التقليدي. الموارد الاقتصادية أقل بكثير - 12.5 مليون طن من الوقود المرجعي. لكن هذا أكثر من كافٍ ، بالنظر إلى أن كمية الطاقة المستلمة من الشمس في 3 أيام ستكون أكثر من كل الكهرباء المولدة في السنة بالطرق التقليدية.

كمية الإشعاع الشمسي تتقلب بشكل كبير بسبب الموقع الجغرافي لروسيا. في المناطق الحارة ، تبلغ 1400 كيلو واط / متر مربع ، وفي المناطق الباردة 810 كيلو واط / متر مربع. كما أنه يعتمد على الوقت من السنة. وهي أعلى في أشهر الصيف والعكس في الشتاء.

آفاق الطاقة الشمسية عالية جدًا في بعض المناطق.

وتشمل:

• منطقة الشرق الأقصى ؛
• غرب وجنوب سيبيريا ؛
• المناطق المحيطة بالبحر الأسود وبحر قزوين.

وفقًا لمشغل نظام الطاقة الموحد ، تبلغ حصة الكهرباء التي تنتجها الطاقة الشمسية في روسيا 0.03٪ من الإجمالي.

اليوم ، تعمل أكثر من 10 محطات للطاقة الشمسية في روسيا ، والتي تنتج قدرة إجمالية تبلغ 72.5 ميجاوات.

تطوير الطاقة الشمسية في روسيا

الآن هناك دراسة نشطة لمشاريع بناء محطات الطاقة على أراضي شبه جزيرة القرم. لجعلها مستقلة عن الطاقة ، من الضروري توليد 2.5 مليار كيلوواط إضافية. ومن المخطط تغطية هذه الحاجة جزئيًا بمساعدة الطاقة الشمسية وطاقة الرياح ، والتي ستتم أيضًاتعطي 196 مليون كيلوواط. إلى الشبكة العامة.

في أجزاء أخرى من روسيا ، على وجه الخصوص ، في مدينة ناريمانوف ، من المخطط بناء محطة للطاقة الشمسية بطاقة 25 مليون كيلوواط ساعة / سنة. الشرق الأقصى ليس ببعيد. لتلبية الطلب على الطاقة ، تم التخطيط لبناء محطة طاقة شمسية بقدرة 40 ميغاواط في جمهورية سخا.

سيتم تنفيذ 5 مشاريع أخرى بعد عام 2018. وبالتالي ، فإن بناء محطات كبيرة للطاقة الشمسية في روسيا ليس ببعيد.

مصدر طاقة مستقل لمنزل خاص

الدول الغربية ، مثل ألمانيا ، تشجع على تحويل منزل خاص لتزويد الكهرباء من الألواح الشمسية. علاوة على ذلك ، إذا تم تكوين فائض من المورد ، فسيتم شراؤه من السكان. وهكذا ، خلال النهار يتم بيعها لشركة الكهرباء ، وفي الليل ، عندما لا تكون هناك شمس ، يتم إعادة شراء الكهرباء. في روسيا ، مثل هذا النظام لا يعمل. ومع ذلك ، إذا كانت الألواح الشمسية تنتج طاقة أكثر من اللازم ، فيمكن تخزينها في البطاريات.

كيف يتم حساب عدد الألواح الشمسية

لحساب عدد الألواح الشمسية لتزويد المنزل ، تحتاج إلى معرفة عدد كيلوواط التي تم إنفاقها خلال الشهر. ثم قسّم الرقم الناتج على 30. سيكون هذا هو متوسط قيمة الكمية المطلوبة من الكهرباء في اليوم. من أجل الحصول على احتياطي طاقة لشحن البطاريات ، يجب أن تأخذ عاملًا إضافيًا 1 ، 6. بعد ذلك ، يمكنك البدء في اختيار الألواح الشمسية.

لتشغيل نظام إمداد طاقة مستقل ، بالإضافة إلى الألواح الشمسية ، يجب أن يكون لديك على الأقل عاكس ، والذي بدونه سيكون الجهد في الشبكة المنزلية 12 أو 24 فولت فقط.

الألواح الشمسية

تم اكتشاف ظاهرة تحويل طاقة ضوء الشمس في القرن التاسع عشر. تم استخدام السيلينيوم كأشباه موصلات لتوليد الكهرباء. تبلغ كفاءته حوالي 1٪. خلال هذا الوقت ، تقدمت التكنولوجيا إلى الأمام وأصبحت الألواح الشمسية الحديثة للمنازل الخاصة بكفاءة تصل إلى 35 ٪. وفقًا لتصميمهم ، يتم تقسيمهم إلى 3 أصناف:

1. أحادي البلورية. تتكون الخلايا الضوئية لهذه الألواح من بلورة واحدة. لديهم أعلى الأسعار والكفاءة. يمكن التعرف على هذه الأجهزة من خلال لونها الأزرق الغامق.



2. متعدد البلورات. هذه البطاريات مصنوعة من عدة رقاقات سيليكون ، والتي لها تأثير أسوأ في تحويل الضوء إلى كهرباء. ومع ذلك ، أثر انخفاض التكلفة على توزيعها على نطاق واسع. في أغلب الأحيان ، يتم تثبيت الألواح الشمسية للمنازل الخاصة من هذا النوع.
3. رقيقة. هذه البطاريات عبارة عن مسحوق أشباه الموصلات يتم ترسيبه على ركيزة مرنة. لذلك ، يمكن تركيبها على أي سطح. العيب هو الكفاءة المنخفضة

تعتمد تكلفة البطارية الشمسية على المبدأ الذي تم تطبيقه في التصنيع.

العاكس

تتكون الخلية الشمسية من العديد من الوحدات الكهروضوئية التي تنتج جهدًا كهربائيًا يبلغ 0.6 فولت. الحد الأدنى من مؤشر أن البطارية يجب أن تنفجر هو 14فولت ، لذلك ترتبط عناصر تحويل الطاقة في سلسلة مع بعضها البعض. يجب أن يكون هذا الجهد كافيًا لشحن البطاريات التي يتم تحويل الكهرباء الزائدة إليها. لكن كيف تجعل استخدام الأجهزة المنزلية ممكنًا ، لأن الجهد الكهربائي في الشبكة المنزلية هو 220 فولت؟

يتم استخدام العاكس لهذه الأغراض. وتتمثل مهمتها في تحويل 12 فولت إلى 220. بالإضافة إلى ذلك ، تستخدم الشبكة التيار المتردد ، بينما تولد الألواح الشمسية تيارًا مباشرًا. إن العاكس هو الذي يحول الطاقة الكهربائية بطريقة تعطي الخصائص المقابلة للشبكة المنزلية.

تحكم

وحدة التحكم هي جهاز التوزيع الرئيسي في نظام إمداد الطاقة المستقل. يتصل بها عاكس وبطاريات وكابل كهربائي لشبكة المدينة. لماذا يتم هذا؟

خلال النهار ، عندما تنتج الألواح الشمسية كهرباء زائدة ، توجه وحدة التحكم الفائض لشحن البطاريات. ثم ، في المساء والليل ، عندما لا توجد طاقة شمسية ، يرسل هذا الجهاز الكهرباء من البطاريات إلى عاكس متصل بشبكة المنزل. ولكن هناك أوقات يصبح فيها التيار في "الخزانات" غير كافٍ لأداء أي مهام. ثم يقرر المراقب أخذ الكهرباء اللازمة من شبكة المدينة. وهكذا يمارس الإدارة الفعالة.

بطاريات

المشكلة الرئيسية للطاقة الشمسية هي الحاجةاستخدام البطارية. هذه العناصر من محطة توليد الكهرباء تزيد بشكل كبير من تكلفة النظام. خيارات السيارات الرخيصة ليست مناسبة هنا بسبب فشلها السريع. حتى في الوضع اللطيف ، فإنها لا تعمل لأكثر من ثلاث سنوات. يعمل العمل المكثف على تقصير مدة خدمتهم إلى عام. إذا كانت هناك حاجة لتخزين الطاقة ، فيجب مراعاة الخيارات الأخرى:

1. بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (lifepo 4). هذا هو الخيار الأفضل لأنه يتمتع بكفاءة تصل إلى 98٪. هذا يعني أنه يعطي نفس القدر من الطاقة التي يحصل عليها. يعد المصنعون بعمر خدمة يبلغ حوالي 15 عامًا ، 3000 دورة شحن عند تفريغ 80 ٪ و 5000 دورة عند تفريغ 50 ٪. تبلغ تكلفة هذه البطارية بسعة 240 أمبير في الساعة أكثر من 50 ألف روبل.
2. جر بطاريات الرصاص الحمضية. يتم تثبيت هذه البطاريات على السيارات الكهربائية والرافعات الشوكية الكهربائية. هم قادرون على تحمل التفريغ العميق. عمر الخدمة 10-12 سنة. تبدأ أسعار هذه البطاريات من 30 ألف روبل.
3. بطاريات النيكل والكادميوم. هذا هو واحد من أغلى الأصناف. تبدأ تكلفة بطارية بسعة 250 ألف / ساعة من 70 ألف روبل. هذه البطاريات جيدة لأنه إذا تم اتباع توصيات الشركة المصنعة ، فإنها تدوم لفترة طويلة. بالإضافة إلى ذلك ، عندما تقل السعة بمرور الوقت ، يمكن استعادتها من خلال دورات شحن التفريغ التدريبية.

البطاريات هي مواد استهلاكية للطاقة الشمسية. في روسيا ، لا تزال أسعار البطاريات المناسبة مرتفعة بشكل غير معقول ، وتقلل إلى حد كبير من ربحية استخدام مورد طبيعي.لا تحتاج إلى شراء مثل هذا الجهاز إلا من الشركات المصنعة الموثوقة.

خبرة في منازل خاصة

ما هي تكلفة الألواح الشمسية ، هل هناك فائدة اقتصادية من استخدامها؟

وفقًا لمصادر مختلفة ، تتراوح تكلفة المعدات التي تقدمها الشركات المصنعة لتوليد الكهرباء من الشمس بين 40 و 300 ألف روبل. لمنزل متوسط الحجم. في هذا النطاق سعر كل من الأطقم الجاهزة والعناصر الفردية.

المعدات مصممة لعمر خدمة 20 عامًا أو أكثر. البطاريات استثناء.

إذا أخذنا تكلفة مدفوعات الكهرباء ، أضفنا سعر التدفئة إليها ، فسيكون المبلغ على الأقل 50 ألف روبل في السنة. هذا لوسط روسيا. وهكذا ، فإن الطقم الذي يكلف 300 ألف روبل ، والقادر على إيصال من 3 إلى 5 كيلوواط في ذروة قيمته ، يدفع ثمنه في غضون بضع سنوات.

إذا قمنا بتحليل معدل تخفيض الأسعار لمثل هذه المنتجات ، يصبح استخدام الألواح الشمسية مبررًا.