Energia solare in Russia: tecnologie e prospettive. Grandi centrali solari in Russia

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Per molti anni, l'umanità si è preoccupata di ottenere energia a basso costo da risorse rinnovabili alternative. La trasformazione delle masse d'aria, le maree delle onde oceaniche, le acque geotermiche: tutto questo è visto come un potenziale inesauribile aggiuntivo rispetto ai combustibili fossili.

La fonte rinnovabile più promettente è l'energia solare. Dopotutto, ha una risorsa colossale, trasporta luce e calore, mettendo in moto tutti i sistemi vitali del nostro pianeta. Ecco perché in questo l'uomo ha previsto grandi prospettive per se stesso. Nonostante una serie di carenze in questa direzione, l'energia solare in Russia sta guadagnando slancio.

Come si ottiene l'elettricità dalla luce

La conversione della luce solare in energia elettrica è chiamata effetto fotoelettrico. Si verifica quando una potente luce cade sulla superficie di un semiconduttore, e in questo caso il silicio.fluire. Sotto la sua azione, gli elettroni si staccano, che sono un flusso di particelle cariche chiamate elettricità.

Il sole genera costantemente un'enorme quantità di energia radiante. Ogni metro quadrato della sua superficie rilascia nello spazio 63 MW. Naturalmente, non tutta questa energia ha lo spettro visibile necessario per generare elettricità.

Dopo aver superato la distanza tra il Sole e la Terra, il flusso luminoso perde la sua intensità e un metro quadrato della superficie del nostro pianeta consuma solo 0,9 kW. Ma non sono tutte perdite. Le migliori celle fotovoltaiche possono convertire il 18% dell'emissione luminosa.

Pertanto, nelle migliori circostanze, le celle fotovoltaiche produrranno 160 watt per metro quadrato.

Chi guida il mercato dell'energia solare

Oggi il leader indiscusso nella lavorazione dell'energia solare è la Cina. La sua quota è il 60% dell'elettricità totale ricevuta dalla comunità mondiale in questo modo. Gli Stati Uniti sono al secondo posto. Generano il 10,4%. L'India occupa un onorevole terzo posto. La sua quota è del 7,8%. Seguono Giappone, Germania e Brasile in ordine decrescente. Lo sviluppo dell'energia solare in Russia non le consente ancora di diventare uno dei leader. Ma questo significa che il clima temperato non consente il corretto utilizzo della risorsa della fonte più potente?

C'è abbastanza sole in Russia

La Russia ha un enorme potenziale, secondo l'Energy Strategy Instituteenergia solare, che si esprime nell'equivalente di 2.300 miliardi di tonnellate di combustibile convenzionale. La risorsa economica è molto inferiore: 12,5 milioni di tonnellate di carburante di riferimento. Ma questo è più che sufficiente, dato che la quantità di energia ricevuta dal Sole in 3 giorni sarà superiore a tutta l'elettricità generata in un anno con i metodi tradizionali.

La quantità di radiazione solare oscilla notevolmente a causa della posizione geografica della Russia. Nelle regioni calde è 1400 kWh/m2 e nelle regioni fredde è 810 kWh/m2. Dipende anche dal periodo dell'anno. È più alto durante i mesi estivi e viceversa in inverno.

Le prospettive per l'energia solare sono molto alte per alcune regioni.

Questi includono:

• Distretto dell'Estremo Oriente;
• Siberia occidentale e meridionale;
• aree che circondano il Mar Nero e il Mar Caspio.

Secondo il gestore del Sistema Energetico Unificato, la quota di elettricità prodotta dall'energia solare in Russia è lo 0,03% del totale.

Oggi in Russia operano oltre 10 centrali solari, che producono una capacità totale di 72,5 MW.

Sviluppo dell'energia solare in Russia

Ora c'è una considerazione attiva di progetti per la costruzione di centrali elettriche sul territorio della penisola di Crimea. Per renderlo indipendente dal punto di vista energetico, è necessario generare ulteriori 2,5 miliardi di kW. Si prevede di coprire parzialmente questa esigenza con l'aiuto dell'energia solare ed eolica, che in aggiuntadare 196 milioni di kW. alla rete pubblica.

In altre parti della Russia, in particolare nella città di Narimanov, è prevista la costruzione di una centrale solare con una capacità di 25 milioni di kWh/anno. L'Estremo Oriente non è da meno. Per soddisfare la domanda di energia, è prevista la costruzione di una centrale solare con una capacità di 40 MW nella Repubblica di Sakha.

Altri 5 progetti saranno implementati dopo il 2018. Pertanto, la costruzione di grandi centrali solari in Russia non è lontana.

Alimentazione autonoma per abitazione privata

I paesi occidentali, come la Germania, incoraggiano la conversione di una casa privata per fornire elettricità dai pannelli solari. Inoltre, se si forma un surplus di una risorsa, viene acquistata dalla popolazione. Così, durante il giorno vengono venduti alla compagnia elettrica e di notte, quando non c'è sole, l'elettricità viene riacquistata. In Russia, un tale sistema non funziona. Tuttavia, se i pannelli solari producono più energia del necessario, possono essere immagazzinati nelle batterie.

Come viene calcolato il numero di pannelli solari

Per calcolare il numero di pannelli solari per alimentare la casa, devi scoprire quanti kW sono stati spesi durante il mese. Quindi dividi il numero risultante per 30. Questo sarà il valore medio della quantità richiesta di elettricità al giorno. Per avere una riserva di carica per caricare le batterie, devi prendere un fattore aggiuntivo di 1, 6. Dopodiché, puoi iniziare a scegliere i pannelli solari.

Per il funzionamento di un sistema di alimentazione autonomo, oltre ai pannelli solari, è necessario disporre almeno di un inverter, senza il quale la tensione nella rete domestica sarà di soli 12 o 24 volt.

Pannelli solari

Il fenomeno della conversione dell'energia della luce solare è stato scoperto nel 19° secolo. Il selenio è stato utilizzato come semiconduttore che genera elettricità. Aveva un'efficienza di circa l'1%. Durante questo periodo, la tecnologia ha fatto un passo avanti e i moderni pannelli solari per le case private hanno un'efficienza fino al 35%. In base al loro design, sono divisi in 3 varietà:

1. Monocristallino. Le fotocellule di questi pannelli sono realizzate in un unico cristallo. Hanno i prezzi più alti e l'efficienza. Questi dispositivi possono essere riconosciuti dal loro colore blu intenso.



2. Policristallino. Queste batterie sono costituite da diversi wafer di silicio, che hanno un effetto peggiore sulla conversione della luce in elettricità. Tuttavia, il costo inferiore ha influito sulla loro ampia distribuzione. Molto spesso, i pannelli solari per case private sono installati di questo tipo.
3. Film sottile. Queste batterie sono una polvere semiconduttrice depositata su un substrato flessibile. Pertanto, possono essere montati su qualsiasi superficie. Lo svantaggio è la bassa efficienza.

Il costo di una batteria solare dipenderà dal principio applicato nella produzione.

Invertitore

Una cella solare è composta da molti moduli fotovoltaici che producono una tensione di 0,6 volt. L'indicatore minimo che la batteria dovrebbe emettere è 14volt, quindi gli elementi per la conversione dell'energia sono collegati in serie tra loro. Questa tensione dovrebbe essere sufficiente per caricare le batterie, in cui viene deviata l'elettricità in eccesso. Ma come rendere possibile l'utilizzo degli elettrodomestici, perché la tensione nella rete domestica è di 220 volt?

Per questi scopi viene utilizzato un inverter. Il suo compito è convertire 12 volt in 220. Inoltre, la rete utilizza corrente alternata, mentre i pannelli solari generano corrente continua. È l'inverter che converte l'energia elettrica in modo da dare le caratteristiche corrispondenti alla rete domestica.

Controller

Il controller è il principale dispositivo di distribuzione in un sistema di alimentazione autonomo. Ad esso sono collegati un inverter, batterie, un cavo elettrico della rete cittadina. Perché viene fatto?

Durante il giorno, quando i pannelli solari producono elettricità in eccesso, il controller dirige l'eccedenza per caricare le batterie. Poi, la sera e la notte, quando non c'è l'energia solare, questo dispositivo invia l'elettricità dalle batterie a un inverter collegato alla rete di casa. Ma ci sono momenti in cui la corrente nei cosiddetti "serbatoi" diventa insufficiente per svolgere qualsiasi compito. Quindi il controllore decide di prendere l'energia elettrica necessaria dalla rete cittadina. Pertanto, esercita una gestione efficace.

Batterie

Il problema principale dell'energia solare è il bisognoutilizzo della batteria. Questi elementi della centrale elettrica aumentano significativamente il costo del sistema. Le opzioni di auto economiche non sono adatte qui a causa del loro rapido fallimento. Anche in modalità delicata, non funzionano per più di tre anni. Il lavoro intenso riduce la loro vita di servizio a un anno. Se è necessario un accumulo di energia, è necessario considerare altre opzioni:

1. Batterie al litio ferro fosfato (lifepo 4). Questa è l'opzione migliore perché ha un'efficienza fino al 98%. Ciò significa che emette quasi tutta l'energia che riceve. I produttori promettono una durata di servizio di circa 15 anni, 3000 cicli di carica all'80% di scarica e 5000 cicli al 50% di scarica. Il costo di una tale batteria con una capacità di 240 A/h è di oltre 50 mila rubli.
2. Batterie al piombo da trazione. Tali batterie sono installate su auto elettriche, carrelli elevatori elettrici. Sono in grado di resistere a scariche profonde. La durata è di 10-12 anni. I prezzi per tali batterie partono da 30 mila rubli.
3. Batterie al nichel-cadmio. Questa è una delle varietà più costose. Il costo di una batteria con una capacità di 250 A / h parte da 70 mila rubli. Queste batterie sono buone perché, se vengono seguite le raccomandazioni del produttore, durano a lungo. Inoltre, quando la capacità diminuisce nel tempo, può essere ripristinata con cicli di scarica-carica di addestramento.

Le batterie sono materiali di consumo per l'energia solare. In Russia, i prezzi per le batterie adatte sono ancora irragionevolmente alti e riducono notevolmente la redditività dell'utilizzo di una risorsa naturale. È necessario acquistare un dispositivo del genere solo da produttori di fiducia.

Esperienza in case private

Quanto costa un pannello solare, c'è un vantaggio economico nell'utilizzarli?

Secondo varie fonti, il costo delle apparecchiature offerte dai produttori per la generazione di elettricità dal sole è compreso tra 40 e 300 mila rubli. per una casa di medie dimensioni. In questa fascia c'è il prezzo sia dei kit già pronti che dei singoli articoli.

L'attrezzatura è progettata per una durata di 20 anni o più. Le batterie sono un'eccezione.

Se prendiamo il costo dei pagamenti per l'elettricità, aggiungiamo il prezzo del riscaldamento, l'importo sarà di almeno 50 mila rubli all'anno. Questo è per la Russia centrale. Pertanto, un kit da 300 mila rubli, in grado di fornire da 3 a 5 kW al suo valore massimo, si ripaga in pochi anni.

Se analizziamo il tasso di riduzione del prezzo per tali prodotti, l'uso dei pannelli solari diventa giustificato.