Почему не используют солнечные батареи

Содержание
  1. Почему солнечные батареи в России практически не используют
  2. Можно ли отопить дом, используя солнечные батареи
  3. Какой мощности нужна солнечная батарея
  4. Заключение
  5. Почему устанавливать солнечные панели в частном доме невыгодно? Почти нет плюсов, одни минусы. Мнения трех экспертов
  6. Поставить солнечные батареи и «забыть про них», не получится
  7. При нынешней цене на электричество солнечные батареи совершенно нерентабельны
  8. Мало случаев, когда установка солнечной электростанции целесообразна
  9. Опасность солнечных батарей
  10. 1. Преимущества и недостатки солнечных панелей
  11. 1.1. Преимущества солнечных панелей
  12. 1.2. Недостатки
  13. 2. Распространение солнечных батарей угрожает экологии планеты
  14. 3. Жизненный цикл солнечных элементов
  15. 4. Накопления отходов солнечной энергетики
  16. 5. Технология переработки использованных солнечных панелей
  17. 6. Последствия развития солнечной энергетики, влияние на окружающую среду

Почему солнечные батареи в России практически не используют

Из-за погодных особенностей большинство жилья россиян является энергозависимым. Есть множество регионов в где не редкость перебои с отоплением или подачей электричества. Поэтому использование альтернативной энергии было бы вполне уместно.

Как сообщает новостной портал reactor.space, на МКС протестируют компактные складные солнечные батареи ROSA, которые умеют сворачиваться и будут полезны не только на Земле, но и в космосе. Подробнее читайте здесь — https://reactor.space/news/na-mks-protestiruyut-kompaktnye-skladnye-solnechnye-batarei-rosa/

Если же взглянуть на Европу, то там не только обычные граждане, но и государственные структуры активно поддерживают применение солнечных панелей для производства энергии. Что же не позволяет жителям России перенять эти наработки, почему солнечные батареи практически не используются?

Можно перечислить несколько факторов, мешающих развитию использования фотоэлектронных преобразователей в российских регионах:

Наличие большого количества природных ископаемых.

КПД тепловых и атомных электростанций существенно больше чем у солнечных панелей.

Несовершенство законодательства. Отсутствует поддержка государства в виде инвестиций, льгот, существующих во многих странах, таких как Китай, Испания, Германия и прочие.

Читайте также:  Как выбрать солнечные батареи для частного дома

Ограниченное предложение. Самыми доступными фотоэлектронными преобразователями являются элементы китайского производства, качество которых зачастую не радует. Их срок службы может быть намного меньше, чем у аналогичных панелей американского или европейского производства. В результате они выходят из строя так и не окупив затраты на них.

Значительная стоимость. В развитых странах жители могут себе позволить потратить на монтаж системы автономного энергообеспечения десятки тысяч евро. Да и государство всегда в этом их поддерживает. В России лишь обеспеченные жители могут себе позволить установку солнечных панелей, которые позволят стать энергонезависимым на десятки лет.

Погодные факторы. Редкие солнечные дни, дождливая, пасмурная погода сказывается на эффективности работы фотоэлектронных преобразователей.

Но не все так мрачно. Все-таки жители России всё больше интересуются возможностью применения энергии солнечного света для электрификации и обогрева собственного жилья.

Можно ли отопить дом, используя солнечные батареи

Фотоэлектронные преобразователи становятся все более востребованы в разнообразных сферах жизнедеятельности, от освещения улиц, до обеспечения энергией МКС и различных спутников. Поэтому не стоит удивляться, что использование солнечных панелей вполне подходит для обогрева жилья. Достоинств у такого вида отопления множество:

Большой эксплуатационный период, если это не китайская подделка, позволяет окупить вложения в монтаж солнечных батарей.

Избыток энергии производимой фотоэлектронными преобразователями можно накапливать в специальных аккумуляторах. Что дает возможность использовать электричество по мере необходимости.

Отпадает необходимость расходовать бюджет, оплачивая услуги тепло и энергосетей.

Можно выставлять комфортную температуру в доме.

Использование тепловой энергии не привязано к прихотям коммунальных служб.

Но и без негативных моментов не обойтись. Всегда нужно учитывать, что организовывать, обогрев дома с помощью этих панелей целесообразно в регионах с достаточно высокой солнечной активностью. Для северных широт с долгими полярными сумерками необходим иной подход. Здесь следует совмещать применение энергии солнца с альтернативными возможностями отопления: печным, газовым.

При монтаже такой системы следует обратить внимание на определенные нюансы. Потому как фотоэлектронные преобразователи служат для выработки электроэнергии их использование оправдано если в помещении планируется применять электрическое отопление: теплые полы, тэны в батареях и прочее. Если не усложнять, то для обогрева дома потребуется следующее оборудование:

Фотоэлектронные преобразователи, размещенные под определенным углом и на солнечной стороне крыши.

Специального преобразователя (инвертора), который позволяет трансформировать постоянный ток, вырабатываемый панелями в переменный.

Регулятора (контроллера), дающего возможность отключать накопители энергии при их полной зарядке или разрядке, следить чтобы поступающее на них напряжение соответствовало заявленному.

Специальных накопителей энергии (аккумуляторов).

Механизма, ответственного за отбор мощности.

Применение всех этих приборов даст возможность существенно сэкономить расходы на содержание дома. При правильном расчете мощности солнечных батарей получаемую энергию можно будет использовать и для иных бытовых нужд.

Какой мощности нужна солнечная батарея

Важным моментом при расчете необходимого количества солнечных панелей – хватит ли их мощности для обогрева жилья. Этот показатель напрямую зависит от типа применяемого фотоэлемента и общей площади панелей. Если в качестве примера взять московский регион, то для функционирования:

Небольшого обогревателя или среднего числа бытовых приборов хватит панели, вырабатывающей 800 Вт в час. Если исходить, что здесь солнечная активность позволяет получить от самых распространенных кремниевых фотоэлементов в солнечный день не более 125 Вт, то площадь панели должна быть около 7 м2.

При увеличении площади элементов и соответственно их мощность в десять раз, можно обеспечить теплом в холодные периоды несколько небольших помещений.

В случае размещения панелей, которые позволять получать ток в 13,5 кВт можно полностью отопить загородный дом средних размеров, но при больших морозах всё равно понадобятся дополнительные источники электроэнергии.

Решить все проблемы позволят фотоэлементы, суммарная мощность которых будет превышать 20 кВт. Этого вполне хватит не только для поддержания в доме комфортной температуры, но и для бесперебойной работы имеющихся бытовых приборов.

Заключение

Как бы трудно ни продвигалось развитие солнечной энергетики на российских просторах, всё же спрос на солнечные батареи неизменно растёт. Ведь это не только источник энергии, который после окупаемости станет бесплатным. Благодаря фотоэлектронным преобразователям можно чувствовать себя свободным от прихотей коммунальщиков и государства.

Источник

Почему устанавливать солнечные панели в частном доме невыгодно? Почти нет плюсов, одни минусы. Мнения трех экспертов

Стоит ли рассчитывать всерьез на солнечные батареи как источник электрической энергии для загородного дома или дачи? На первый взгляд выглядит заманчиво. Автономно, экологично, недорого. Ни тебе перебоев с электричеством, ни счетов от снабжающих организаций. Поставил и забыл. Реальность, к сожалению, другая. Три мнения экспертов относительно солнечных батарей.

Поставить солнечные батареи и «забыть про них», не получится

Михаил Васильев, научный сотрудник института систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН

К проблеме фотоэлектричества привел научный интерес: хотел выяснить насколько оно конкурентоспособно и в какой области. До натурных экспериментов не дошел, но расчеты сделал.

Солнечная электростанция состоит из трех основных технических элементов – панелей, преобразователя, аккумуляторов. Все оборудование дорогое, а для обеспечения достаточной мощности надо устанавливать много солнечных панелей, покупать мощные аккумуляторы. Учитывая, что в Иркутске тарифы на электричество – особенно бытовые тарифы – очень низкие, установка солнечной электростанции изначально невыгодна.

Установил и забыл? Нельзя сказать, что электростанция на фотоэлементах не требует текущего обслуживания. Да, фотоэлементы служат 20-30 лет, но с них нужно вытирать пыль, счищать снег. У аккумуляторов, важнейшей составляющей солнечной электростанции, срок службы 5-7 лет (лучшие образцы выдерживают тысячу циклов – если днем зарядил, вечером разрядил – три года). Поэтому не получится поставить солнечную электростанцию и забыть про нее, все равно придется тратить силы и средства на поддержание работы.

Даже если в поселке перебои с электричеством, солнечная электростанция не выход. Лучше поставить отдельно источник бесперебойного питания – аккумулятор, который будет запасать и отдавать. Фотоэлементы нужны, когда перебои длинные и частые. В садоводствах и поселках, например, целесообразно ставить газовую плиту, печное отопление и фотоэлектричество для освещения и электроники.

Если люди хотят заменить отопление электричеством, то им придется все поле заставить фотоэлементами. Когда они узнают цену, то поймут, что лучше ежемесячно платить по 10 тысяч рублей, чем строить мощную солнечную электростанцию. А еще лучше утеплить дом, и в крайних случаях использовать бензиновые или дизельные электрогенераторы. По сравнению с фотоэлементами они стоят сущие копейки, но при этом на пару часов способны обеспечить дом электричеством.

За фотоэлектричеством будущее, но чтобы оно стало массовым, нужно решить еще много технических проблем.

Во-первых, повысить КПД фотоэлементов и снизить их себестоимость. Сейчас КПД солнечных панелей составляет около 20%, то есть они только 20% солнечной энергии трансформируют в электричество. Было бы неплохо, если бы дошли до 30%. Несколько лет назад читал, что преодолен барьер в 40%, но, как я понял, это был фейк: 20% реалистично, 22% может быть, а выше нереально. По себестоимости можно ждать два эффекта: либо производители будут выпускать фотоэлементы с меньшим количеством кремния (поверхность в форме линзы), либо просто производить больше солнечных панелей, отчего цена их снизится.

Вторая техническая проблема, решение которой сделает солнечные электростанции дешевле – невысокие емкость и срок службы аккумуляторов. Затраты на аккумуляторы занимают существенную долю в общей стоимости автономного электроснабжения. Время от времени приходят новости о технологических прорывах в этой области. Возможно, какие-то новшества скоро будут внедрены в массовое производство. Управляющая электроника (преобразователи ), по-моему, уже достигла своего совершенства. Я не знаю, что там еще можно придумать.

При нынешней цене на электричество солнечные батареи совершенно нерентабельны

Дмитрий Таевский, главный редактор портала Бабр.ру

Вопрос изучил тщательно. Не только из-за проблем с электроэнергией, но и с позиций экономии. Расчеты делал по ценникам от самого дешевого иркутского поставщика.

Батареи достаточно дорогие. Сами по себе батареи не дают большого смысла без аккумуляторов. А аккумуляторы очень дорогие, капризные, требуют много места, дают малую мощность и быстро разряжаются (два последних параметра взаимосвязаны). Есть более качественные литиевые аккумуляторы (как в мобильных), но они еще более дорогие.

И батареи, и аккумуляторы работают с постоянным током, а для бытовых приборов нужен переменный. Для преобразования нужен инвертор, который тоже стоит денег, плюс при преобразовании идут приличные потери.

Мой дом (240 квадратов) потребляет зимой около 30 киловатт электроэнергии. Даже если я установлю батареи на всей крыше, они мне дадут не более 2-3 киловатт. То есть холодильник, свет, и все. Ни на кухню, ни на бойлер уже не хватит. Ни тем более на обогрев, а у меня 8 батарей-конвекторов стоят на обогреве.

Батареи работают только днем. Ночью – аккумуляторы. В пасмурную погоду аккумуляторы разрядятся за ночь, днем работать не будут. Кроме того, снег – их надо от него чистить регулярно.

Срок службы батарей (тестировал ) около года при заявленной мощности, потом мощность падает, через три-четыре года батарея выходит из строя.

Вывод: при нынешней цене на электричество, батареи и аккумуляторы, солнечные батареи совершенно нерентабельны. Условно, на мой дом нужно затратить около 200 тысяч рублей, чтобы худо-бедно обеспечить потребности в электроэнергии на 10% от существующей (зимой , понятно). Я трачу на электричество около 3-4 тысяч в месяц. Соответственно, 200 тысяч рублей мне хватит на 50 зимних месяцев безбедного существования. При перебоях проще генератор гонять: у меня генератор на 8 киловатт, за час уходит около полутора литров бензина, то есть 50 рублей.

Мало случаев, когда установка солнечной электростанции целесообразна

Алексей Нелюбин, директор компании «Байкал -Энергия»

Есть мало случаев, когда установка солнечной электростанции целесообразна. Если говорить о рынке, то они мало кому интересны. Покупают охотники, лесники – люди, живущие в местах, где нет вообще никакого электричества, кроме как от дизельных генераторов. Батареи окупаются только там, где нет электричества. Хотя некоторые люди ставят для экономии, но это редкость. За семь лет работы роста спроса на солнечные батареи мы не заметили.

В садоводствах, в поселках, деревнях ставят, но редко. И, как правило, в качестве основного источника электроэнергии. Если совсем нет электричества, то какой смысл ставить резервный источник. Например, в поселке Октябрьский Усольского района включают электроэнергию на один час утром и на два-три часа вечером. «Байкал -Энергия» устанавливала солнечную электростанцию в школе, но и не только. По домам ставим.
Среднюю стоимость назвать нельзя. Все по-разному, все считается индивидуально. Нельзя сказать, что 100 тысяч хватит всем. Но и на 100 тысяч хватает, и на 50. Большой хороший дом сделать – пять-семь тысяч долларов.

За семь лет технологии подешевели, но последние два года цена на фотоэлементы в долларах не меняется, в рублях — растет.
По гарантийному обслуживанию чаще обращаются с поломкой преобразователя напряжения. Может сразу сломаться, а может и через год-два. Преобразователи дорогие, но основная стоимость всей системы – это аккумуляторы. Их хватает примерно на восемь лет.

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

Оцените статью