Одним из наиболее развивающихся альтернативных источников энергии является солнечная энергетика. Этот источник энергии обладает экономическими и экологическими преимуществами, что позволяет говорить о серьезных перспективах распространения солнечной энергетики.
Солнце является свободным энергоресурсом. При работе солнечных модулей не производится никаких выбросов в атмосферу. Материалы, из которых изготовлены солнечные модули, могут использоваться вторично.
Первые солнечные батареи на кремниевой основе (один из самых распространенных материалов на Земле) для вырабатывания электрического тока были изготовлены 25 апреля 1954 года. Исследования в сфере солнечных батарей продолжаются и по сей день.
Самая развивающаяся страна на рынке солнечной энергетики в мире является Германия. Политика которой направлена на поощрение внедрения потребителями источников солнечной энергии, однако лидерами в области развития солнечной энергетики на данный момент являются Япония и Соединенные Штаты Америки (США). У Японии стоит задача – достичь к 2020 году 28ГВт и к 2030 – 53 ГВт установленных солнечных модулей. Экспертами считается более реалистичная цифра в 7 – 12 ГВт к 2014 году [1].
К сожалению, на сегодняшний день солнечная энергетика в России является дорогостоящей, срок окупаемости фотоэлектрических систем довольно долгий – 20-30 лет, многие предприятия не могут себе этого позволить. Исключением являются удаленные объекты, когда стоимость прокладывания коммуникаций или доставки топлива делает использование фотоэлектрического оборудования экономически обоснованным.
Существует два способа преобразования солнечной энергии в электричество: фотоэлектрический и фототермический. В нашей работе мы рассмотрим фотоэлектрический метод, который используется в солнечных батареях. Оснывными компонентами фотоэлектрических систем являются солнечные модули и солненчые батареи, состоящие из солнечных модулей.
Солнечный модуль представляет собой: панель из различных видов кремния, ламинированная пленкой, преобразовывающая солнечное излучение в электрическое. Особенность солнечных модулей заключается в том, что у них всегда постоянное напряжение, изменяется только сила тока. Модули, преобразуя солнечный свет в энергию, не загрязняют при этом окружающую среду,не производят шума и выбросов в атмосферу Земли отходов, но и снижают эмиссию вредных выбросов на 93-97% по сравнению с традиционной системой энергоснабжения.[2].
Существует три типа модулей:
1. Монокристаллические
2. Поликристаллические
3. Модули на аморфно-кремниевой основе.
Отличие данных типов модулей – в расположении атомов кремния в ячейках панели. Самая наибольшая производительность у монокристаллических модулей (КПД до 25%), однако это самый дорогостоящий тип модулей. Производительность поликристаллических модулей чуть меньше, чем у предыдущих модулей (КПД до 20%). Для модулей основанных на аморфно-кремниевой основе КПД составляет порядка 9%, но у этого типа модулей есть некоторые преимущества. Выходная мощность моно- и поликристаллических модулей составляет около 85% от той мощности, что должна быть произведена. Это означает, что к концу дня такая система уже не будет производить энергию, в то время как модули изготовленные из тонкой пленки продолжают свою работу [3].
В последние годы энергия солнца активно используется в промышленности, быту и сельском хозяйстве. Количество солнечных часов на территории России от 1500 до 2000 и более в год. Причем на Дальнем Востоке и в Сибири их не меньше, чем в Краснодарском крае. Для России использование и развитие солнечной энергии имеет большие перспективы. Многие граждане в нашей стране сейчас находятся без централизованного энергообеспечения, что очень усложняет их проживание, применение солнечных модулей могло бы решить эту проблему. Также солнечная энергия может быть использована с успехом и в городах с централизованным энергообеспечением, например для автономного освещения улиц, подъездов в домах, а также рекламных объектов на улицах городов [4].
На территории нашей Волгоградской области активно используется энергия производимая в Калачевском и Иловлинском районах. В Палласовском районе существует проект построения безтопливного энергетического комплекса (БЭК). В основе проекта заложен типовой модуль включающий в себя ветро- и электростанцию. Таких модулей на БЭК «Эльтон» планируется установить 50 единиц [5].
Я считаю, что использование солнечных модулей достаточно выгодным, но наряду с достоинствами модулей существуют и недостатки. Например, это низкая производительность в условиях высокой облачности, необходимость в дополнительных устройствах, таких как аккумуляторы, контроллеры заряда, инверторы, что значительно увеличивает затраты. Но, несмотря на это в настоящее время производство солнечных батарей развивается быстрыми темпами в самых разных направлениях.
Библиографический список
- Лидоренко Н.С., Евдокимов В.М., Стребков Д.С. Развитие фотоэлектрической энергетики. М.: Информэлектро, 1988. 50 с.
- Виссарионов В.И., Методы расчета ресурсов возобновляемых источников энергии. М.: 2003. 144с.
- Прогноз развития энергетики мира и России до 2035 года: электрон. журн. 2012. №4. URL: http://www.akw-mag.ru (дата обращения: 04.04.2014).
- Экология и энергетика – решение проблем в использовании возобновляемых источников энергии / В.Ф. Каблов, С.А. Мальцев, В.Е. Костин, А.В. Саразов // Энергоэффективность Волгоградской области. – 2007. – №2. – С. 40-42.
- Энергоэффективность Волгоградской области [Электронный ресурс]: БЭК «Эльтон» – перспективный источник электроэнергии Волгоградской области // Всероссийская база учебных материалов. 2008. №4. URL: http://vunivere.ru/work10510 (дата обращения 08.04.2014).