Zonne-energie in Rusland: technologieën en vooruitzichten. Grote zonne-energiecentrales in Rusland

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Al vele jaren maakt de mensheid zich zorgen over het verkrijgen van goedkope energie uit alternatieve hernieuwbare bronnen. De transformatie van luchtmassa's, de getijden van oceaangolven, geothermische wateren - dit alles wordt gezien als een extra onuitputtelijk potentieel in tegenstelling tot fossiele brandstoffen.

De meest veelbelovende hernieuwbare bron is zonne-energie. Het heeft tenslotte een kolossale hulpbron, draagt licht en warmte en zet alle vitale systemen op onze planeet in beweging. Daarom heeft de mens hierin grote vooruitzichten voor zichzelf voorzien. Ondanks een aantal tekortkomingen in deze richting wint zonne-energie in Rusland aan kracht.

Hoe elektriciteit wordt gemaakt van licht

De omzetting van zonlicht in elektrische energie wordt het foto-elektrisch effect genoemd. Het treedt op wanneer een krachtig licht op het oppervlak van een halfgeleider v alt, en in dit geval silicium.stromen. Onder zijn actie worden elektronen losgemaakt, wat een stroom van geladen deeltjes is die elektriciteit wordt genoemd.

De zon genereert constant een enorme hoeveelheid stralingsenergie. Elke vierkante meter van het oppervlak brengt 63 MW de ruimte in. Natuurlijk heeft niet al deze energie het zichtbare spectrum dat nodig is om elektriciteit op te wekken.

Na het passeren van de afstand tussen de zon en de aarde, verliest de lichtstroom zijn intensiteit en neemt een vierkante meter van het oppervlak van onze planeet slechts 0,9 kW in beslag. Maar dit zijn niet alle verliezen. De beste fotovoltaïsche cellen kunnen 18% van de lichtopbrengst omzetten.

Daarom zullen PV-cellen onder de beste omstandigheden 160 watt per vierkante meter produceren.

Wie leidt de markt voor zonne-energie

Vandaag de dag is China de onbetwiste leider in de verwerking van zonne-energie. Zijn aandeel is 60% van de totale elektriciteit die op deze manier door de wereldgemeenschap wordt ontvangen. De Verenigde Staten staan op de tweede plaats. Ze genereren 10,4%. India bezet een eervolle derde plaats. Het aandeel is 7,8%. Japan, Duitsland en Brazilië volgen in aflopende volgorde. Door de ontwikkeling van zonne-energie in Rusland kan het nog niet een van de leiders worden. Maar betekent dit dat het gematigde klimaat het juiste gebruik van de hulpbron van de krachtigste bron niet toelaat?

Is er genoeg zon in Rusland

Rusland heeft een enorm potentieel, volgens het Energy Strategy Institutezonne-energie, uitgedrukt in het equivalent van 2.300 miljard ton conventionele brandstof. De economische hulpbron is veel minder - 12,5 miljoen ton referentiebrandstof. Maar dit is meer dan genoeg, aangezien de hoeveelheid energie die in 3 dagen van de zon wordt ontvangen meer zal zijn dan alle elektriciteit die op traditionele wijze in een jaar wordt opgewekt.

De hoeveelheid zonnestraling fluctueert sterk vanwege de geografische ligging van Rusland. In warme streken is dit 1400 kWh/m2 en in koude streken 810 kWh/m2. Het hangt ook af van de tijd van het jaar. Het is hoger tijdens de zomermaanden en vice versa in de winter.

Vooruitzichten voor zonne-energie zijn in sommige regio's erg hoog.

Deze omvatten:

• Verre Oosten;
• westelijk en zuidelijk Siberië;
• gebieden rond de Zwarte en de Kaspische Zee.

Volgens de exploitant van het Unified Energy System is het aandeel van elektriciteit geproduceerd door zonne-energie in Rusland 0,03% van het totaal.

Vandaag de dag zijn er meer dan 10 zonne-energiecentrales actief in Rusland, die een totale capaciteit van 72,5 MW produceren.

Ontwikkeling van zonne-energie in Rusland

Nu wordt actief nagedacht over projecten voor de bouw van energiecentrales op het grondgebied van het Krim-schiereiland. Om het energie-onafhankelijk te maken, is het nodig om 2,5 miljard kW extra op te wekken. Het is de bedoeling om deze behoefte gedeeltelijk te dekken met behulp van zonne- en windenergie, wat bovendiengeef 196 miljoen kW. naar het openbare netwerk.

In andere delen van Rusland, met name in de stad Narimanov, is het de bedoeling een zonne-energiecentrale te bouwen met een capaciteit van 25 miljoen kWh/jaar. Het Verre Oosten is niet ver achter. Om aan de energievraag te voldoen, is de bouw van een zonne-energiecentrale met een capaciteit van 40 MW gepland in de Republiek Sakha.

Na 2018 zullen nog 5 projecten worden uitgevoerd. Zo is de bouw van grote zonne-energiecentrales in Rusland niet ver weg.

Autonome stroomvoorziening voor een woonhuis

Westerse landen, zoals Duitsland, moedigen de ombouw van een privéwoning aan om elektriciteit te leveren via zonnepanelen. Bovendien, als er een overschot van een hulpbron wordt gevormd, worden deze gekocht van de bevolking. Zo worden ze overdag verkocht aan het elektriciteitsbedrijf en 's nachts, als er geen zon is, wordt de elektriciteit teruggekocht. In Rusland werkt zo'n systeem niet. Als zonnepanelen echter meer energie produceren dan nodig is, kunnen deze worden opgeslagen in batterijen.

Hoe het aantal zonnepanelen wordt berekend

Om het aantal zonnepanelen te berekenen dat het huis van stroom moet voorzien, moet u weten hoeveel kW er in de maand is verbruikt. Deel het resulterende getal vervolgens door 30. Dit is de gemiddelde waarde van de benodigde hoeveelheid elektriciteit per dag. Om een gangreserve te hebben voor het opladen van batterijen, moet je een extra factor 1, 6 nemen. Daarna kun je zonnepanelen gaan kiezen.

Voor de werking van een autonoom stroomvoorzieningssysteem moet u naast zonnepanelen minimaal een omvormer hebben, zonder welke de spanning in het thuisnetwerk slechts 12 of 24 volt is.

Zonnepanelen

Het fenomeen van het omzetten van de energie van zonlicht werd al in de 19e eeuw ontdekt. Selenium werd gebruikt als een halfgeleider die elektriciteit opwekt. Het had een rendement van ongeveer 1%. Gedurende deze tijd is de technologie vooruitgegaan en hebben moderne zonnepanelen voor particuliere woningen een efficiëntie tot 35%. Volgens hun ontwerp zijn ze onderverdeeld in 3 varianten:

1. Monokristallijn. De fotocellen van deze panelen zijn gemaakt van een enkel kristal. Ze hebben de hoogste prijzen en efficiëntie. Deze apparaten zijn te herkennen aan hun diepblauwe kleur.



2. Polykristallijn. Deze batterijen zijn gemaakt van verschillende siliciumwafels, wat een slechter effect heeft op het omzetten van licht in elektriciteit. De lagere kosten waren echter van invloed op hun brede verspreiding. Meestal worden zonnepanelen voor privéwoningen van dit type geïnstalleerd.
3. Dunne film. Deze batterijen zijn een halfgeleiderpoeder dat is afgezet op een flexibel substraat. Daarom kunnen ze op elk oppervlak worden gemonteerd. Het nadeel is een laag rendement.

De kosten van een zonnebatterij hangen af van het principe dat bij de fabricage is toegepast.

Omvormer

Een zonnecel bestaat uit veel fotovoltaïsche modules die een spanning van 0,6 volt produceren. De minimale indicator die de batterij moet geven is 14volt, dus de elementen voor energieomzetting zijn in serie met elkaar verbonden. Deze spanning moet voldoende zijn om de batterijen op te laden, waarin overtollige elektriciteit wordt omgeleid. Maar hoe maak je het mogelijk om huishoudelijke apparaten te gebruiken, omdat de spanning in het thuisnetwerk 220 volt is?

Hiervoor wordt een omvormer gebruikt. Zijn taak is om 12 volt om te zetten naar 220. Daarnaast maakt het netwerk gebruik van wisselstroom, terwijl zonnepanelen gelijkstroom opwekken. Het is de omvormer die elektrische energie zodanig omzet dat deze de kenmerken geeft die overeenkomen met het thuisnetwerk.

Controller

De controller is het belangrijkste verdeelapparaat in een autonoom voedingssysteem. Een omvormer, batterijen, een elektrische kabel van het stadsnetwerk zijn erop aangesloten. Waarom wordt dit gedaan?

Overdag, wanneer de zonnepanelen teveel elektriciteit produceren, stuurt de controller het overschot om de batterijen op te laden. Dan, 's avonds en 's nachts, wanneer er geen zonne-energie is, stuurt dit apparaat elektriciteit van de batterijen naar een omvormer die is aangesloten op het netwerk van het huis. Maar er zijn momenten waarop de stroom in de zogenaamde "reservoirs" onvoldoende wordt om taken uit te voeren. Dan besluit de beheerder om de benodigde elektriciteit uit het stadsnet te halen. Zo oefent hij effectief management uit.

Batterijen

Het grootste probleem van zonne-energie is de behoeftebatterij gebruik. Deze elementen van de energiecentrale verhogen de kosten van het systeem aanzienlijk. Goedkope auto-opties zijn hier niet geschikt vanwege hun snelle uitval. Zelfs in een zachte modus werken ze niet langer dan drie jaar. Intensief werk verkort hun levensduur tot een jaar. Als er behoefte is aan energieopslag, dan moeten andere opties worden overwogen:

1. Lithiumijzerfosfaatbatterijen (lifepo 4). Dit is de beste optie omdat het een efficiëntie heeft tot 98%. Dit betekent dat hij bijna net zoveel energie afgeeft als hij ontvangt. Fabrikanten beloven een levensduur van ongeveer 15 jaar, 3000 laadcycli bij 80% ontlading en 5000 cycli bij 50% ontlading. De kosten van een dergelijke batterij met een capaciteit van 240 A/h bedragen meer dan 50 duizend roebel.
2. Tractie loodzuuraccu's. Dergelijke batterijen worden geïnstalleerd op elektrische auto's, elektrische vorkheftrucks. Ze zijn bestand tegen diepe ontlading. De levensduur is 10-12 jaar. Prijzen voor dergelijke batterijen beginnen bij 30 duizend roebel.
3. Nikkel-cadmiumbatterijen. Dit is een van de duurste soorten. De kosten van een batterij met een capaciteit van 250 A / h beginnen vanaf 70 duizend roebel. Deze batterijen zijn goed, want als de aanbevelingen van de fabrikant worden opgevolgd, gaan ze lang mee. Bovendien, wanneer de capaciteit na verloop van tijd afneemt, kan deze worden hersteld met training ontlaad-oplaadcycli.

Batterijen zijn verbruiksartikelen voor zonne-energie. In Rusland zijn de prijzen voor geschikte batterijen nog steeds onredelijk hoog en verminderen ze de winstgevendheid van het gebruik van een natuurlijke hulpbron. U hoeft een dergelijk apparaat alleen bij vertrouwde fabrikanten te kopen.

Ervaring in privéwoningen

Hoeveel kost een zonnepaneel, is er een economisch voordeel bij het gebruik ervan?

Volgens verschillende bronnen liggen de kosten van apparatuur die door fabrikanten wordt aangeboden voor het opwekken van elektriciteit uit de zon in het bereik van 40-300 duizend roebel. voor een middelgrote woning. In dit assortiment is de prijs van zowel kant-en-klare kits als losse artikelen.

Apparatuur is ontworpen voor een levensduur van 20 jaar of meer. Batterijen zijn een uitzondering.

Als we de kosten van betalingen voor elektriciteit nemen, de prijs van verwarming erbij optellen, dan zal het bedrag minstens 50 duizend roebel per jaar zijn. Dit is voor Centraal Rusland. Zo beta alt een kit van 300 duizend roebel, die in staat is om 3 tot 5 kW te leveren op zijn piekwaarde, zichzelf binnen een paar jaar terug.

Als we de mate van prijsverlaging voor dergelijke producten analyseren, wordt het gebruik van zonnepanelen gerechtvaardigd.