Применение солнечные батареи для россии

Солнечная энергетика в России: технологии и перспективы. Крупные солнечные электростанции в России

Уже долгие годы человечество озабочено получением дешевой энергии из альтернативных возобновляемых ресурсов. Преобразование воздушных масс, приливы океанских волн, геотермальные воды — все это рассматривается как дополнительный неиссякаемый потенциал в противоположность ископаемому топливу.

Самым перспективным возобновляемым источником является энергия солнца. Ведь оно обладает колоссальным ресурсом, несет в себе свет и тепло, приводящие в движение все жизненно важные системы на нашей планете. Именно поэтому человек и предусмотрел в этом огромные для себя перспективы. Несмотря на ряд недостатков этого направления, солнечная энергетика в России набирает ход.

Как из света получается электричество

Преобразование солнечного света в электрическую энергию называется фотоэффектом. Происходит он, когда на поверхность полупроводника, а в данном случае кремния, падает мощный световой поток. Под его действием происходит отрыв электронов, которые и представляют собой поток заряженных частиц, именуемых электричеством.

Солнце постоянно генерирует огромное количество лучистой энергии. Каждый квадратный метр его поверхности отдает в пространство 63 МВт. Конечно, не вся эта энергия имеет видимый спектр, необходимый для получения электричества.

Пройдя расстояние между Солнцем и Землей, световой поток теряет свою интенсивность, и квадратный метр поверхности нашей планеты принимает лишь 0,9 КВт. Но и это еще не все потери. Лучшие из фотоэлектрических элементов могут преобразовывать 18% от мощности светового потока.

Поэтому при самых лучших обстоятельствах фотоэлементы дадут 160 Вт с квадратного метра.

Кто лидирует на рынке получения солнечной энергии

На сегодняшний день безусловным лидером по переработке солнечной энергии является Китай. Его доля составляет 60% от суммы всего электричества, получаемого мировым сообществом этим способом. Второе место занимают Соединенные Штаты. Они вырабатывают 10.4%. На почетном третьем месте расположилась Индия. Ее доля составляет 7.8%. Далее по убыванию идут Япония, Германия и Бразилия. Развитие солнечной энергетики в России, пока не дает возможности ей войти в число лидеров. Но значит ли это, что умеренный климат не позволяет в должной мере использовать ресурс самого мощнейшего источника?

Достаточно ли солнца в России

По данным Института энергетической стратегии, Россия обладает огромным потенциалом солнечной энергии, который выражается в эквиваленте 2 300 млрд. тонн условного топлива. Экономический ресурс гораздо меньше — 12,5 млн тонн условного топлива. Но и этого более чем предостаточно, с учетом того, что количества энергии, полученного от Солнца за 3 дня, будет больше, чем вся электроэнергия, произведенная за год традиционными способами.

Показатель количества солнечной радиации сильно колеблется из-за географического положения России. В жарких регионах он составляет 1400 кВт⋅ч/м2, а в холодных — 810 кВт⋅ч/м2. Также этот показатель зависит от времени года. В летние месяцы он выше, а зимой — наоборот.

Перспективы солнечной энергетики весьма высоки для некоторых регионов.

К ним относятся:

• дальневосточный округ;
• западная и южная Сибирь;
• области, окружающие Черное и Каспийское моря.

По данным оператора Единой Энергетической Системы доля производства электричества солнечной энергетики в России составляет 0,03% от общего количества.

На сегодняшний момент в России действуют свыше 10 солнечных электростанций, которые выдают суммарную мощность 72,5 МВт.

Развитие солнечной энергетики в России

Сейчас проходит активное рассмотрение проектов по строительству электростанций на территории Крымского полуострова. Чтобы сделать его энергонезависимым, необходимо вырабатывать дополнительно 2,5 млрд КВт. Частично перекрыть эту потребность планируется при помощи энергии солнца и ветра, которые дополнительно будут давать 196 млн. КВт. в общую энергосеть.

В других частях России, в частности, в городе Нариманов, планируется постройка солнечной электростанции мощностью 25 млн. кВт⋅ч/год. Не отстает и Дальний Восток. Чтобы удовлетворить энергетическую потребность, в республике Саха планируется постройка гелиоэлектростанции мощностью 40 МВт.

Еще 5 проектов будут реализованы после 2018 года. Таким образом, строительство крупных солнечных электростанций в России — недалекое будущее.

Автономное электроснабжение для частного дома

В западных странах, например, в Германии, поощряется перевод частного дома на снабжение электричеством от солнечных батарей. Более того, если образуются излишки ресурса, то они покупаются у населения. Таким образом, в дневное время суток они продаются компании, поставляющей электричество, а ночью, когда солнца нет, электроэнергия покупается обратно. В России подобная система не работает. Однако если солнечные батареи выдают больше энергии, чем необходимо, ее можно накапливать в аккумуляторы.

Как рассчитывается количество солнечных панелей

Для того чтобы рассчитать количество солнечных батарей для снабжения дома, нужно выяснить, сколько КВт было потрачено в течение месяца. Затем получившееся число разделить на 30. Это будет среднее значение необходимого количества электроэнергии в день. Для того чтобы иметь запас по мощности для зарядки аккумуляторов, нужно взять добавочный коэффициент 1,6. После этого можно приступать к выбору солнечных панелей.

Для работы автономной системы электроснабжения кроме солнечных батарей нужно как минимум иметь еще инвертор, без которого напряжение в домашней сети будет всего лишь 12 или 24 вольта.

Солнечные батареи

Явление преобразования энергии солнечного света было открыто еще в XIX столетии. В качестве полупроводника, вырабатывающего электричество, был использован селен. Он имел КПД около 1%. За это время технологии шагнули вперед и современные солнечные панели для частных домов имеют КПД до 35%. По своей конструкции они делятся на 3 разновидности:

Монокристалические. Фотоэлементы этих панелей выполнены из единого кристалла. Они имеют самые высокие цены и КПД. Эти устройства можно узнать по их насыщенному синему цвету.

От того, какой принцип был применен в изготовлении, будет зависеть, сколько стоит солнечная батарея.

Инвертор

Солнечная батарея состоит из множества фотоэлектрических модулей, которые выдают напряжение 0,6 вольт. Минимальный показатель, который должна выдавать батарея, — 14 вольт, поэтому элементы для преобразования энергии последовательно соединяют между собой. Этого напряжения должно хватать для зарядки аккумуляторов, в которые отводятся излишки электричества. Но как сделать так, чтобы можно было использовать бытовую технику, ведь напряжение в домашней сети 220 вольт?

Для этих целей применяют инвертор. Его задача сводится к тому, чтобы преобразовывать 12 вольт в 220. Кроме того, в сети используется переменный ток, а солнечные панели вырабатывают постоянный. Именно инвертор преобразовывает электрическую энергию таким образом, чтобы придать характеристики, соответствующие домашней сети.

Контроллер

Контроллер — это основной распределяющий прибор в автономной системе энергообеспечения. К нему подключаются инвертор, аккумуляторы, электрический кабель городской сети. Для чего это делается?

В дневное время, когда солнечные панели создают электричество с избытком, контроллер направляет излишки на зарядку аккумуляторных батарей. Затем в вечерние и ночные часы, когда солнечная энергия отсутствует, это устройство электричество из аккумуляторов направляет в инвертор, подсоединенный к сети дома. Но бывают случаи, когда тока в так называемых «резервуарах» становится недостаточно для выполнения каких-либо задач. Тогда контроллер принимает решение брать необходимое электричество из городской сети. Таким образом, он осуществляет эффективное управление.

Аккумуляторы

Основной проблемой солнечной энергетики является необходимость использования аккумуляторов. Эти элементы электростанции значительно удорожают систему. Дешевые автомобильные варианты сюда не подойдут по причине их быстрого выхода из строя. Даже в щадящем режиме они не работают более трех лет. Интенсивная работа укорачивает их срок службы до года. Если есть необходимость в накоплении энергии, то нужно рассмотреть другие варианты:

1. Литий-железо-фосфатные АКБ (lifepo 4). Это самый лучший вариант, потому что он имеет КПД до 98%. Это значит, что он отдает почти столько же энергии, сколько получает. Производители обещают срок службы около 15 лет, 3000 циклов заряда при разрядке 80% и 5000 циклов при разрядке 50%. Стоимость такой АКБ емкостью 240 А/ч свыше 50 тыс. рублей.
2. Тяговые свинцово-кислотные аккумуляторы. Такие АКБ устанавливают на электрокарах, электрических погрузчиках. Они способны переносить глубокий разряд. Срок службы составляет 10-12 лет. Цены на такие АКБ начинаются от 30 тыс. рублей.
3. Никель-кадмиевые АКБ. Это одна из самых дорогих разновидностей. Стоимость батареи емкостью 250 А/ч начинается от 70 тыс. рублей. Эти аккумуляторы хороши тем, что при соблюдении рекомендаций производителя они служат достаточно долго. Кроме того, когда со временем емкость сократится, ее можно будет вернуть тренировочными циклами разряда-заряда.

Аккумуляторные батареи являются расходным материалом для солнечной энергетики. В России цены на подходящие АКБ пока неоправданно высоки, и сильно снижают рентабельность использования природного ресурса. Приобретать такое устройство нужно только у проверенных производителей.

Опыт использования в частных домах

Сколько стоит солнечная батарея, есть ли экономическая выгода от их использования?

По разным данным, стоимость оборудования, предлагаемого производителями для получения электроэнергии от солнца, находится в пределах 40-300 тыс. руб. для дома средней величины. В этом диапазоне находится цена как на готовые комплекты, так и на отдельные элементы.

Оборудование рассчитано на срок службы от 20 лет и выше. Исключение составляют аккумуляторные батареи.

Если взять стоимость платежей за электроэнергию, прибавить к ней цену отопления, то сумма получится не менее 50 тыс. рублей в год. Это для средней полосы России. Таким образом, комплект стоимостью в 300 тыс. рублей, который способен выдавать от 3 до 5 КВт в своем пиковом значении, окупает себя в течение нескольких лет.

Если проанализировать темпы снижения цен на подобную продукцию, то применение солнечных батарей становится оправданным.

Источник

Эксперты: в России принимается «странный» закон о домашних электростанциях

Госдума в среду планирует завершить принятие закона о микрогенерации, который, по замыслу разработчиков, призван подстегнуть распространение в России частных мини-электростанций на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ) — прежде всего солнца и ветра. Но солнечные панели на крышах и ветряки на дачных участках, по-видимому, у нас пока не станут таким же массовым явлением, как в других странах. Пройдя второе, основное чтение, законопроект утратил главное, что могло бы простимулировать развитие домашней и при этом «зеленой» энергетики в России, считают эксперты. Депутаты согласились с позицией Минэнерго, которое выступило против полноценной схемы двунаправленного счетчика, когда плата за потребленную из сети энергию в конце месяца уменьшается на стоимость той, что потребитель произвел сам и отдал в сеть.

Принимаемые Думой поправки в ФЗ-35 «Об электроэнергетике» впервые вводят в федеральный закон само понятие микрогенерации. Ее объектами признаются частные электростанции мощностью до 15 кВт. При принятии законопроекта во втором чтении было уточнено, что это ограничение касается не установленной мощности, а реально выдаваемого в сеть объема энергии, ведь ее выработка солнечными панелями и ветрогенераторами сильно зависит от погодных условий. При этом производить энергию для своих нужд могут как организации, так и обычные частники-домовладельцы. И тем, и другим закон разрешает продавать излишки энергии в общую сеть. Причем если этим будет заниматься физлицо, это не будет считаться предпринимательской деятельностью. Ранее правительство также инициировало поправки в Налоговый кодекс, согласно которым доходы от таких сделок освобождаются от уплаты НДФЛ до 1 января 2029 года.

Важным пунктом принимаемого закона стало то, что если владелец объекта микрогенерации действительно решит избавиться от излишков выработанного им электричества, гарантированный поставщик энергии, действующий в этой местности, будет не вправе отказать в заключении такого договора. Но на этом хорошие новости заканчиваются.

Взаимозачет или net metering — одна из двух основных схем поддержки микрогенерации, используемых в мире. Хозяину объекта микрогенерации это выгодно, потому что в его доме стоит двунаправленный счетчик. Ночью, в пасмурную или безветренную погоду панели и ветряки бесполезны, и потребитель берет электричество из общей сети. При этом он знает, что в конце месяца ему зачтут стоимость киловатт-часов, сброшенных в общую сеть, когда ярко светило солнце или дул достаточный ветер. Второй способ поддержки владельцев домашних ВИЭ-станций — это так называемый «зеленый тариф» (feed-in tariff): энергокомпании покупают у частника выработанные им излишки по более высокой цене, чем продают энергию обычным потребителям, а разницу компенсирует государство.

Правительство зовет владельцев солнечных панелей на пока закрытый для них рынок

В России сразу отказались от «зеленого тарифа», но и на полноценный взаимозачет с энергосбытовыми компаниями владельцам небольших энергетических установок, похоже, рассчитывать не придется. Во всяком случае пока. На позицию депутатов повлияло письмо, которое в профильный комитет Госдумы направила статс-секретарь — заместитель министра энергетики Анастасия Бондаренко. В нем сказано, что министерство не может поддержать закрепление механизма сальдирования с применением средней розничной цены. К финальному чтению в Госдуме законопроект подошел с формулировкой, из которой следует, что энергия у частников будет закупаться по ценам, «не превышающим цены на приобретаемые на оптовом рынке гарантирующими поставщиками электрическую энергию и мощность». Говоря проще, продавать свою энергию владельцы частных электростанций будут в 1,5-2 раза дешевле той, за которую заплатят как обычные потребители.

Эксперты не скрывают своего разочарования. Новая редакция законопроекта означает, что собственникам солнечных и ветряных установок вряд ли будет выгодно что-то отдавать в сеть.

Скорее, они предпочтут продолжить вкладываться в накопительные устройства, считает Николай Попов, генеральный директор «Хевел Ритейл» (группа «Хевел» — крупнейшая в России интегрированная компания в области солнечной энергетики). «Как участники розничного рынка мы видим отложенный спрос со стороны физических лиц — все ждут нормативную базу. Для микрогенераторов принципиально важно сохранить ключевой смысл законопроекта — возможность сальдирования объемов произведенной и потребленной электроэнергии в киловатт-часах. Этот подход был заложен изначально, и позволил бы сразу на несколько лет сократить срок окупаемости оборудования для простых потребителей. В Подмосковье при текущем тарифе около 5 рублей срок окупаемости установки на отдельный дом или коттедж не превысил бы 10 лет при сроке службы солнечных модулей не менее 25 лет», — сказал Попов Znak.com.

Илья Лихов, генеральный директор Neosun Energy (компания также специализируется на разработке автономных энергосистем, в том числе солнечных электростанций и систем хранения энергии) называет отказ от сальдирования «странным решением». На его взгляд, это противоречит и интересам потребителей, и мировой практике. Следовательно, развитие микрогенерации на основе ВИЭ в России продолжится так, как шло до сих пор — без оглядки на государство и без ожиданий, что оно будет помогать.

«Сам факт принятия Госдумой закона — это, конечно, хорошо, но, боюсь, для потребителя он в текущей редакции может оказаться слишком сложным, а значит, не станет дополнительным мотивом для перехода на собственную генерацию. В итоге потребители просто проигнорируют закон, а при принятии решения будут руководствоваться другими мотивами — в первую очередь, соображениями экономической выгоды», — считает эксперт.

По словам Лихова, сегодня есть достаточно недорогих технических решений, чтобы ограничить выдачу энергии в общую сеть и сохранить ее для собственных нужд. Именно такие возможности будут искать и простые домовладельцы, и бизнес.

Позиция Минэнерго — максимально консервативная, поясняет логику профильного министерства один из собеседников Znak.com. С одной стороны, по прогнозам правительства, на всю ВИЭ-генерацию, включая промышленную, к 2024 году будет приходиться не более 2% всего энергобаланса страны. Но с другой, Минэнерго как-то уж явно напугано перспективой массовости «солнечных крыш». Видимо, опасаясь, что это может создать ненужное влияние на энергосистему и нарушить сложившееся ценовое регулирование.

Дело в том, что сейчас вся генерация продает киловатт-часы по оптовой цене, а в розничную цену заложены расходы на передачу и сбыт, которые вынуждены оплачивать конечные потребители. Но потребителям это не нравится, и по мере возможностей, с развитием технологий они будут стараться уходить в собственную, частную генерацию, считает эксперт. Проблема в том, что поскольку принимаемый закон не стимулирует частников оставаться в общей сети, они будут от нее отключаться. Когда это явление станет по-настоящему массовым, именно оно может стать испытанием для энергосистемы, сказавшись, в первую очередь, на объемах передачи энергии. Чем меньше эти объемы, тем дороже сама передача, а значит, выше стоимость энергии для конечного потребителя и больше его желание найти альтернативу. Получается, оберегая энергосистему, регулятор тем самым рискует поставить ее под удар.

Дополнение 13.12.2019: Znak.com направил в пресс-службу Минэнерго запрос с просьбой объяснить причины, по которым ведомство отказалось поддержать механизм взаимозачета с применением средней розничной цены. В ответе министерства значится, что ведомство н е поддержало сальдирование «между месяцами», когда выработка электроэнергии в одном месяце «зачитывается» в следующих. Сальдирование внутри месяца поддержано изначально, сказано в ответе.

При этом в ответе приведена ссылка на положение принятого Госдумой закона о том, что приобретение энергии, выработанной на объекте микрогенерации, должно осуществляться по «ценам, не превышающим цен на приобретаемые на оптовом рынке гарантирующими поставщиками электрическую энергию и мощность». Оптовая цена — это стоимость произведенной электроэнергии, напомнили в министерстве. При формировании розничной цены (по которой энергия обходится конечному потребителю) к оптовой добавляется стоимость передачи (то есть доставки до потребителя) по электрическим сетям сетевых компаний. Туда же закладывается надбавка за обслуживание, ведение договоров, расчеты и выставление платежей. Это расходы, которые несет энергосбытовая компания. (У частника, как следует из этого комментария, этих расходов нет).

На вопрос о том, какие меры, стимулирующие развитие микрогенерации, рассматриваются министерством при разработке правил подключения к общей сети, а также учета объема производства и потребления энергии и расчетов между потребителем и сбытовой компанией, в пресс-службе заверили, что порядок подключения и учета «будет упрощенным». Конкретные параметры будут определены в рамках разработки подзаконных нормативных правовых актов.

Источник