Что может помешать работе солнечных батарей

Ложка дегтя в бочке с солнечными батареями

Дата публикации: 26 ноября 2013

О плюсах использования солнечных батарей «трубят» повсеместно. Использование альтернативных источников энергии позволяет заботиться о чистоте окружающей среды, не переживать о том, что запасы угля, нефти и других видов природного топлива в скором времени истощатся, позволяет экономить денежные средства и получать бесплатную энергию – таковы плюсы использования солнечной энергии. Но сегодня речь пойдет об обратной стороне медали, ведь тема статьи – минусы солнечных батарей.

Недостатков у солнечных панелей крайне мало, но для кого-то они могут показаться очень весомыми и «отбить» желание их приобретать. Но не стоит забывать, что достоинств у СБ значительно больше, и при правильных расчетах и установке избежать некоторых отрицательных моментов достаточно просто. Давайте разбираться более подробно.

Основные недостатки солнечных панелей

1. Низкая эффективность СБ в пасмурную погоду.
2. Сложность использования в регионах с большим количеством осадков, в частности снега.
3. Высокая стоимость и, как следствие, длительный период окупаемости батарей.
4. Необходимость больших площадей для установки панелей.
5. Солнечные панели генерируют лишь постоянный ток, поэтому для получения переменного тока потребуются дополнительные устройства.
6. Энергия вырабатывается лишь в течение светового дня и для ее накопления необходимо будет приобрести аккумуляторы.

Теперь вы знаете о тех сложностях, с которыми Вам придется столкнуть, если Вы остановите свой выбор на солнечных батареях. Но поверьте, не все так безнадежно, как может показаться на первый взгляд. Как мы уже писали выше, многие проблемы можно устранить, главное — знать как. Этому и посвящен следующий раздел.

Как избежать возможных трудностей?

Эффективность солнечных батарей, конечно, оставляет желать лучшего, особенно, это заметно в пасмурную погоду, к примеру, в Москве, Санкт-Петербурге и других городах, в которых количество дождливых и облачных дней достаточно большое. Но если тщательно изучить рынок солнечных панелей, а точнее материалы, из которых их производят, мы узнаем, что поликристаллические батареи хорошо поглощают не только прямые солнечные лучи, но и рассеянный свет. А для ультрафиолетового излучения, необходимого для работы солнечных панелей, облака не будут препятствием. Поэтому чтобы получать максимальную эффективность даже в пасмурную погоду, стоит обратить внимание именно на кремниевые поликристаллические батареи. Это, конечно, полностью не решит проблему, но в какой-то степени сможет снизить ее негативное влияние.

Следующий вопрос – это обилие снега. Хотя этот недостаток сложно считать минусом, ведь с одной стороны у него есть и положительная сторона. В снежную погоду количество отраженного света увеличивается, следовательно, увеличивается и эффективность батарей при условии, что у Вас установлены фотоэлементы из поликристаллического кремния. Отрицательная же сторона – это необходимость очищать батареи от снега. Помочь в этом вопросе сможет правильная установка панелей.

Самый главный недостаток – высокая стоимость. В этом потребителям солнечной энергии помогут лишь ученые, а точнее их разработки. Использование более совершенных материалов вкупе с уменьшением их стоимости сможет устранить этот минус. Но нам всем придется подождать. Будем надеяться, что в ближайшем будущем решить эту проблему все-таки удастся. В противном случае, эффективность СБ будет заметна лишь для загородных домов и в регионах, где центральное электроснабжение отсутствует.

Для достаточного количества вырабатываемой энергии потребуются панели большой площади, что может быть препятствием при ограниченном пространстве. Тут следует помнить, что сравнивая тонкопленочные и кремниевые панели, лучше остановить свой выбор на последних. Ведь тонкопленочные требуют гораздо больших площадей в сравнении с панелями из кремния.

Мы рассмотрели основные минусы СБ, и вкратце раскрыли их плюсы. Но все в этой жизни меняется, и вполне возможно, что завтра количество недостатков солнечных батарей уменьшится. В любом случае, выбирать Вам – использовать или нет.

Статью подготовила Абдуллина Регина

Как работает СБ в пасмурную погоду узнаем из видео:

Источник

Опасность солнечных батарей

Потребность в электроэнергии возрастает с каждым днем. Запасы природных энергоресурсов для электростанций значительно уменьшились, поэтому на первом месте стоят возобновляемые источники энергии. Они экологичны, легко и быстро восстанавливаются и значительно снизят негативные последствия от глобального потепления. Вокруг нас множество таких легко восстанавливаемых источников энергии, особенно солнечной энергии.

Отрасль солнечной энергетики развивается стремительными темпами. Нас так долго убеждали, что солнечные батареи безопасны, экологичны. Но настолько ли это соответствует действительности?

1. Преимущества и недостатки солнечных панелей

Ученые не могут определиться насколько эффективно и целесообразно применять солнечные батареи в некоторых регионах планеты. Но о том, что именно за солнечными электростанциями будущее, то в этом уже сомнений не возникает. Любое техническое средство имеет ряд достоинств и недостатков, может принести пользу или вред.

1.1. Преимущества солнечных панелей

Прежде чем говорить о недостатках или вреде от солнечных панелей, стоит остановиться на положительных аспектах и пользе от СЭС (солнечные электростанции):

• бесплатный, неиссякаемый источник энергии;
• возможность обеспечить полностью автономное (независимое) энергоснабжение;
• в процессе эксплуатации не наносится урон окружающей среде (по сравнению с ТЭС, АЭС и ГЭС);
• бесшумность при работе (конструкция лишена движущихся деталей);
• довольно большой срок эксплуатации (минимум 25 лет) плюс возможность в дальнейшем заменить не всю станцию, а только вышедшие из строя элементы;
• высокая устойчивость к разного рода механическим повреждениям.

1.2. Недостатки

Несмотря на экологичность солнечных станций, использование такого вида зеленой энергетики существует ряд недостатков:

• дороговизна производства;
• низкий коэффициент полезного действия батареи (5 -25%);
• потребность в больших площадях для размещения панелей;
• сложная процедура монтажа всей системы. Например, для получения максимально возможной продуктивности системы необходимо учитывать азимут данной местности и ряд других требований;
• снижение производства энергии в пасмурный день или в ночное время суток.

2. Распространение солнечных батарей угрожает экологии планеты

Предприятия, производящие СЭС, с уверенностью утверждают, что солнечная панель, вырабатывая электроэнергию, не несет опасности для экологии, однако не афишируют некоторые из особенностей производства фотоэлектрических блоков.

Производство одной СЭС мощностью 1кВт. Потребляет приблизительно 3,9 тыс.кВт./час. электроенергии (годовое потребление энергии квартиры). К тому же солнечные батареи от китайского производителя, собираются на заводах, получающих энергию от ТЭС, что подразумевает дополнительные выбросы вредных веществ в атмосферу.

Основа фотоэлектрического элемента – кремний. Процесс производства заканчивается образованием побочных ядовитых веществ, вредных как для человека так и для окружающей среды. В процессе производства аккумуляторов для СЭС (свинцово-кислотных) также подразумевает применение ядохимикатов (страны Индия и Китай).

Ученые из США, говоря о влиянии СЭС на экологию планеты, называют даже наличие больших объемов воды, что используется при мытье фото панелей. Однако, солнечным панелям в сутки не требуется 15 000 куб. метров воды, а ТЭС небольшой мощности расходует именно такое количество за сутки для системы охлаждения и парообразования.

Обратите внимание, что все эти проблемы носят чисто технический характер и зависят только от каждого государства. И если оно смогло обеспечить полный цикл для переработки, утилизации отходов, то охрана экологии на высоком уровне, а ущерб минимизирован.

Остановимся на влиянии энергии, производимой солнечными батареями, на экологическую обстановку.

Температура воздуха в той местности, где расположена СЭС, на 5 С. меньше, чем во всей области. Этот факт также негативно сказывается как на флоре так и на фауне данного региона.

Установка СЭС требует больших площадей, что естественно нарушит экосистему данной местности.

Электростанции своим отраженными солнечными лучами могут даже убивать птиц. Подобное произошло в штате Калифорния, когда запустили СЭС на 320 тыс. зеркал.

Внимание! Подобные ситуации характерны для тех солнечных электростанций, которые расположенных на больших территориях. Солнечные модули, смонтированы на фасадах зданий в городе или в частных хозяйствах, не будут вызывать экологические проблемы.

3. Жизненный цикл солнечных элементов

Напомним, что минимальный срок эксплуатации солнечной панели равен 25 лет. Производители работают над этом вопросом, планируя этот срок увеличить. Разумеется, одной панели будет недостаточно, поэтому понадобится несколько. Сколько? Зависит от площади, где будет производиться монтаж и от мощности, которую хочет получить будущий владелец. Остановимся на затратах для станции:

• оборудование (вы приобретаете не только солнечные панели, а инвертор, конструкции, кабели);
• комплекс дополнительных мероприятий (документы, интернет, видеонаблюдение, сигнализация, подведение мощности и другие моменты).

Во всех каталогах указана только стоимость фотопанели, а все остальное упущено. Покупатель узнает о дополнительных расходах уже во время приобретения продукта.

Таким образом, небольшая СЭС (30 кВт) окупиться только через 5-6 лет, при собственном потреблении электроэнергии срок увеличивается. Довольно часто проект окупается как к окончанию службы оборудования.

Чтобы выйти на 25% рентабельности, следует уменьшить стоимость самой станции или позаботится, о том, чтобы увеличить ее производительность.

Это важно! На целесообразность установки фотопанелей влияет расположение местности, где будет производиться установка. Логично предположить, что там, где солнца больше, там и выгодно.

4. Накопления отходов солнечной энергетики

Солнечные модули, которые отработали свой срок, называются электронным мусором (e-waste). Каждый год мировой рынок фиксирует возрастание доли солнечной энергетики, поэтому мировые объемы e-waste тоже возрастают. Например, в 2018 году объем e-waste равнялся 50 миллионам тоннам. Таким образом, вопрос про утилизацию отработанных модулей очень актуален. Ведь через 20 -30 лет количество e-waste возрастет, поэтому чтобы планета не задохнулась от новых отходов, стоит уже сегодня побеспокоится о строительстве заводов по переработке мусора. В противном случае появится еще один «мусорный остров» Гигантский остров мусора посреди Тихого океана .

Напомним, что в фотоэлементы содержат ядовитые вещества: кадмий, мышьяк, свинец, галлий и другие. В новостях науки неоднократно упоминается, что ведутся разработки по усовершенствованию полупроводников (использовать висмут с сурьмой) для солнечных модулей, но данная технология все еще на этапе разработки.

5. Технология переработки использованных солнечных панелей

С 2016 года уже подробно расписана технология переработки фотоэлектрических модулей. Этот проект – работа двух крупнейших международных организаций IRENA (Международное агентство возобновляемой энергетики) и МЭА (Международное агентство энергетики). А сегодняшний день их работа является полным руководством по утилизации электронного мусора.

Это важно! Во всех странах на законодательном уровне приняты директивы о переработке электронного мусора.

Следует знать, что производители солнечных модулей сами предлагают утилизировать свою продукцию. Например, First Solar (начиная с 2005 года) разработала программу касательно утилизации своих солнечных блоков. Данная технология дает возможность использовать 90% солнечной панели повторно (стекло, материал полупроводников). Таким образом, занимаясь переработкой своей продукции компания не только проявляет активную социальную позицию, но и получает экономическую выгоду.

Технологические процессы по утилизации модно поделить на два вида:

• грубая переработка подразумевает изъятие стекла, меди, алюминия из модуля;
• тонкая – извлечение всех химических элементов, которые были использованы при производстве фотопанели.

6. Последствия развития солнечной энергетики, влияние на окружающую среду

При последующем развитии солнечной энергетики будут увеличиваться площади затемнения земель, что приведет к изменению почвенных условий в данной местности и к изменению целой экосистемы региона. Расположение энергетических станций вызовет нагрев воздуха вследствие прохождения солнечного излучения через панели, да еще сконцентрированного отражателями. Это приведет к изменению температурного режима, влажности, а затем направления ветров. Также велика вероятность перегрева и самовозгорания системы. При длительной эксплуатации и очистки солнечных модулей жидкостью возрастает вероятность загрязнения питьевой воды.

Вывод

На сегодняшний день объемы электронного мусора не настолько велики по мировым масштабам, поэтому никакой угрозы не несут. Однако, зная, что через 20 лет их объемы значительно возрастут, то задача их эффективного использования, переработки по завершению эксплуатационного срока стоит на первом месте в программе дальнейшего развития. Некоторые задачи уже получили свое решение, а над некоторыми ученые продолжают трудиться.

Источник