Солнечная энергетика в России. Часть 4

Январь 14, 2013 / Ольга Шейдина, Редактор

Для развития солнечной энергетики в промышленности нашей страны и всего мира необходимо, наряду с солнечным кремнием, обеспечить производство специального закаленного стекла с пониженным содержанием железа, алюминиевого проката, регулирующих электронных устройств. В России имеются соответствующие производственные мощности.

Солнечная энергетика в России. Часть 4

Солнечная электростанция, работающая на энергетическую систему, может не иметь сезонного и суточного аккумулирования, если ее мощность приравнивается к 10-15% от мощности энергетической системы. Это равносильно мощности СЭС 40 ГВт, для расположения которой необходима площадь солнечных элементов примерно 400 км.

Для определения выработки электроэнергии СЭС существует алгоритм, осуществленный на языке FORTRAN, представленный в образе программы SVET. В ее став входят программа GIS, созданная с применением результатов других работ, с ее помощью рассчитываются гистограммы часовых значений инсоляций, и программа TILT, предназначенная для вычисления облученности поверхностей под наклоном, ориентированных по-разному, также и в следящих системах. Применяется анизотропная модель рассеянной радиации солнца. Для каждого часа в режиме эксплуатации рассчитывалась плотность распределения вероятности соответственно мощности излучения солнца, поступающего на поверхность СЭС.

Для многолетних средних месячных сумм суммарной радиации в солнечной энергетике ошибка, при показателе доверительной вероятности 0,9 и за время осреднения 30 лет, не более 8%. Для метеорологических станций с меньшим периодом осреднения, возможно, она увеличится в 1,5-2 раза. Отклонение оценки часовых сумм общей радиации, поступающей на горизонтальную поверхность, равно 5-7%.

По оценке, которая получена непосредственным сравнением экспериментальных данных по приходу солнечной радиации на поверхности, расположенные под наклоном, и расчетных данных для тех же поверхностей (SVET), погрешность в важных практических случаях составляет не более 18%. В большинстве случаев, при этом, погрешность расчета составляет 1-8%.

В процессе выбора места расположения СЭС на территории нашей страны используются данные метеостанций Сочи, Астрахань, Улан-Удэ, Хужер (Байкал), Каменная степь (Воронежская область), Борзя (Читинская область), Хабаровск, Оймякон (Якутия), Нижний Новгород.

Расчет и опыт использования СЭС в солнечной энергетике показывает, что почасовая выработка электрической энергии, пропорциональная изменению радиации солнца в течение дня, в большей степени соответствует максимуму нагрузки в энергетической системе в дневное время.

Максимальные значения получения электрической энергии за год для СЭС максимальной мощностью 1 млн. кВт получены при ориентации на юг с наклоном к горизонту под углом 45° для г. Улан-Удэ - 1,703 млрд. кВт.ч, Хабаровска - 1,846, г. Борзя Читинской области - 1,898, в процессе слежений по двум осям: 2,345 млрд.кВт.ч, 2,51 и 2,607 млрд.кВт.ч. В европейской части России самые подходящие районы для размещения СЭС – побережье Черного и Каспийского морей, Поволжье. Площадь центральной СЭС больше активной площади солнечных элементов примерно в 4 раза.

Поскольку удельная стоимость СЭС не зависит от ее мощности и размеров, в некоторых случаях целесообразно ее модульное размещение на крыше коттеджа, сельского дома, фермы. Хозяин СЭС сможет продавать электроэнергию энергетической системы компании в ночные часы по другому счетчику. Преимуществом данного применения, кроме политики поощрения независимых и малых поставщиков энергии, является экономия на площади земли и опорных конструкциях, а также совмещение функции источника энергии и крыши. При размещении СЭС 1 млн. кВт модулями можно обеспечить электричеством 500000 сельских коттеджей и домов.

В заключение отметим несколько общих положений, касающихся путей развития мировой цивилизации. Опыт развития и экономические законы показывают, что рациональная структура применения в долгосрочной перспективе природных ресурсов характеризуется стремлением к структуре их запасов, которые имеются на Земле.

Так как кремний в земной коре занимает второе место после кислорода по массе, то можно сделать предположение, что от первобытных людей с кремниевыми примитивными орудиями труда человечество спустя тысячи лет входит в период, где в качестве ключевых конструкционных материалов будут использоваться стекло, керамика, композиционные и силикатные материалы на базе кремния. А в качестве основного источника электроэнергии – солнечные кремниевые электростанции.

Проблемы сезонного и суточного аккумулирования, возможно, будут решены при помощи водородной и солнечной энергетики, а также широтного размещения солнечных электростанций и инновационных систем передачи между ними, сберегающих энергию.

Учитывая, что 1 кг кремния, содержащегося в солнечном элементе, дает 300 МВт.ч электроэнергии за 30 лет, можно вычислить нефтяной эквивалент кремния. Непосредственный пересчет электрической энергии 300 МВт.ч, учитывая теплоту сгорания нефти 43,7 МДж/кг, показывает 25 т нефти на 1 кг кремния. Если учесть, что КПД ТЭС, действующей на мазуте, равняется 33%, то 1 кг кремния по получаемой электроэнергии равносилен 75 т нефти.

В связи с повышенной надежностью период службы СЭС по главной составляющей – солнечным элементам и кремнию может увеличиться до 50-100 лет. Для этого необходимо исключить полимерные материалы из технологии герметизации. Ограничением может быть лишь замена их на более высокоэффективные. КПД 25-30% в производстве будет достигнут в ближайшие 10-20 лет. При замене солнечных элементов кремний можно будет использовать повторно и число циклов его применения ограничений во времени не имеет.

Это интересно ...

Последние новости и статьи:



Оставить комментарий