Солнечная энергетика

Согласно программе, к 2015 году в 2,5-3 раза увеличатся внутренние затраты на исследования и разработки, выпуск новой продукции в промышленности возрастет до 18-20%, удельный вес сертифицированной по международным стандартам промышленной продукции достигнет 70%. Реализация запланированных мер позволит экономике развиваться темпами 8-9% прироста ВВП в год и приблизиться к показателям европейских государств по объемам производства валового внутреннего продукта на душу населения. [6]

Принимая во внимание условия климата Республики Беларусь солнечная энергия может использоваться солнечными водонагревателями и различными солнечными устройствами для интенсификации сушащих воздух процессов и воды, нагревающейся в сельскохозяйственном производстве и для других коммунальных целей.  Экономический потенциал солнечной энергии в Белоруси оценивается в 10 т.у.т.

В Беларуси поступление солнечной энергии на земную поверхность составляет 1200-1300 кВт·ч/м2, это соответствует энергии в 60 литров нефти. Эта ценность в 20 раз превышает потребности страны в природном газе для производства энергии.  В Беларуси по метеорологическим данным ежегодно (средние значения) 150 облачных дней, 185 частично облачных дней, 30 солнечных дней, и средний энергетический поток на поверхности Земли (с учетом ночей и облачности) составляет 2,8 кВт·ч / (м2·день), и с 12%-ой конверсионной эффективностью - 0,3 кВтч / (м2·день).[1]

Мировой опыт позволяет утверждать, что тарифы на продажу энергии в сети являются одной из самых успешных мер по стимулированию развития возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Тарифы могут отличаться не только для разных источников возобновляемой энергии, но и в зависимости от установленной мощности ВИЭ.

В основе мер поддержки ВИЭ лежат три основных фактора: гарантия подключения к сети, обязательство государства по покупке всей произведенной ВИЭ электроэнергии и надбавка к произведенной электроэнергии. Постановление №100 от 30 июня 2011 г. Министерства экономики Республики Беларусь «О тарифах на электрическую энергию, производимую из возобновляемых источников энергии и признании утратившими силу некоторых постановлений Министерства экономики Республики Беларусь» гласит, что к тарифам на электроэнергию, производимую Беларуси произведенную с помощью солнца, первые десять лет со дня ввода в эксплуатацию установок действует повышающий коэффициент 3, последующие десять лет эксплуатации установок - опять же 0,85.[2]

Солнечные модули напрямую преобразовывают солнечную энергию в электрическую, это преобразование энергии основано на фотовольтаическом эффекте, который возникает в неоднородных полупроводниковых структурах при воздействии на них солнечного излучения. Солнечная батарея состоит из фотоэлементов, соединенных последовательно и параллельно. Солнечное излучение создаёт в ячейках модуля электрическое напряжение. Все фотоэлементы располагаются на каркасе из непроводящих материалов. Такая конфигурация позволяет собирать солнечные батареи требуемых характеристик (тока и напряжения). Кроме того, это позволяет заменять вышедшие из строя фотоэлементы простой заменой.

Величина напряжения модуля складывается из величин напряжения каждой ячейки. Например: солнечный модуль состоит из 60 ячеек, то электрическое напряжение модуля составляет 36Вт (0,6 х 60).

 

Рисунок 3.1. – Солнечные батареи (Сборки)

 

Ячейки солнечного модуля производят из кристаллического кремния, который получают из кварцевого песка и обрабатывают по специальной технологии. Для производства используют поли- или мультикристаллы и монокристаллы. Ячейки солнечного модуля, произведённые из поликристаллов кремния, состоят из множества кристалликов, эта структура хорошо видна на поверхности модуля. В отличие от поликристаллических, монокристаллические ячейки состоят из одного единственного кристалла.

Технические показатели обоих типов модулей практически одинаковы, КПД (отношение объёма электрической энергии к солнечной) в обоих случаях составляет 11-16%. Мощность модуля измеряется в ваттах.

Основной рабочей характеристикой солнечной батареи является пиковая мощность, которую выражают в Ваттах (Вт, W). Эта характеристика показывает выходную мощность батареи в оптимальных условиях: солнечном излучении 1 кВт/м2, температуре окружающей среды 25 oC, солнечном спектре шириной 45o(АМ1,5). В обычных условиях достичь таких показателей удается крайне редко, освещенность ниже, а модуль нагревается выше (до 60-70 градусов).

Также существуют тонкослойные солнечные модули, которые изготавливаются из аморфного кремния, а также из других материалов. КПД этих модулей значительно ниже, чем у кристаллических модулей и составляет 6-9%, но благодаря низкой себестоимости эти модули используются в больших системах.

Характеристики фотоэлектрических модулей производимых и завозимых в Республику Беларусь можно увидеть в Приложении 1.

Произведённый солнечными модулями постоянный ток должен быть преобразован в переменный ток, перед тем как этот ток попадает в общую сеть электроснабжения. Это преобразование происходит в инверторе. Инвертор является связующим звеном между солнечными генераторами (солнечными модулями) и сетью переменного тока.

Существуют инверторы с трансформаторами и без них. Современные инверторы практически все без трансформаторов, что позволяет достигнуть высокого КПД.

Современные инверторы автоматически настраиваются в зависимости от силы солнечного излучения (погодных условий), что позволяет увеличить эффективность работы системы и достигнуть высокого КПД. Инверторы должны работать с различными видами солнечных модулей. Это требует от них универсальности, то есть принимать как высокое, так и низкое напряжение. Существуют линейные инверторы и центральные инверторы. Линейные инверторы принадлежат к классу инверторов до 5кВт. Они подходят для малых и средних солнечных систем. Мощностью до 60кВт. Центральные инверторы используются в больших системах, мощностью от 60кВт до мегаватт мощности.

Характеристики производимых и завозимых в Республику Беларусь инверторов можно увидеть в Приложении 2.

Анализ многолетних исследований показывает, что с рядовых ФЭС мощностью 1 кВт почти на 70% территории нашей страны можно было бы получать более 900 кВт•ч, на 25% — 975 кВт•ч и на 5% — 1050 кВт•ч. Это означает, что потенциальная эффективность использования ФЭС у нас только за счет благоприятных условий инсоляции на 10% выше, чем в Польше, Нидерландах, и более чем на 17% — чем в ФРГ, Бельгии, Дании, Ирландии, Великобритании, не говоря уже о странах, находящихся севернее. Словом, расположение республики, ее географическая широта, высота над уровнем моря, а также метеорологические условия не являются сдерживающими факторами для развития солнечной электроэнергетики.

Таким образом, сегодня нет объективных препятствий для развития солнечной энергетики в Беларуси. Проекты в данном направлении обещают скорую окупаемость, являются надежными в плане получения выручки и не требуют сложного обслуживания.

 

Заключение

 

Солнечная энергетика - одно из наиболее динамично развивающихся направлений в мире. Солнечная энергия может стать главным источником электроэнергии из-за многочисленных экологических и экономических преимуществ и доказанной надежности.

Одна из них — преобразование солнечной энергии в электрическую — в так называемое солнечное электричество. Для преобразования солнечного света в электричество используют солнечные батареи. Впервые солнечные батареи применили при освоении космоса в 1957 г. Они были установлены на спутнике и вырабатывали электрическую энергию для его работы. Основным элементом для производства батарей является кремний. По мнению ряда независимых экспертов и ученых, преобразование солнечной энергии в электрическую имеет массу достоинств.

Ученые утверждают, что того количества солнечной энергии, которая доходит от солнца до земли только за один день, хватит, чтобы полностью обеспечить весь мир энергией на год.

Беларусь максимально эффективно планирует инвестировать в развитие нетрадиционной энергетики. В частности, энергия не только воды и ветра, но и солнца должна замещать часть углеводородного сырья.

Принимая во внимание условия климата Республики Беларусь солнечная энергия может использоваться солнечными водонагревателями и различными солнечными устройствами для интенсификации сушащих воздух процессов и воды, нагревающейся в сельскохозяйственном производстве и для других коммунальных целей.

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1. Кундас С.П. «Курс лекций по дисциплине «Unconventional and Renewable Energy Sources».

2. Нистюк В.П. «Тарифы - стимул для  возобновляемой энергетики» // Режим  доступа:   http://energobelarus.by/index.php?section=interview& interview_id=54 Дата доступа: 10.12.2014.

3. Кундас С.П. , Кучинский О.А. статья «Использование ВИЭ в Беларуси: уравнение со многими неизвестными?» // Режим доступа: http://energobelarus.by/index.php?section=articles&article_id=135

Дата доступа: 15.12.2014.

4. Грозовский Г., Попов В., Полякова Е. «Нормативно-техническое регулирование в области возобновляемых источников энергии».

5. Клюев П.Г. «Солнечная энергетика: 2014» // Режим доступа: http://www.nanometer.ru/2010/08/23/12825909129704_216802.html

Дата доступа: 15.12.2014.

6. Панич А. «Солнечная энергетика» // Режим доступа: http://www.nestor.minsk.by/sn/2008/19/sn81910.html Дата доступа: 15.12.2014.

7.     Андрижиевский, А.А. Энергосбережение и энергетический менеджмент: учеб. пособие / А.А. Андрижиевский, В.И. Володин. – Минск: Выш. шк., 2010.
8.    Основы энергосбережения: учеб. пособие / Б.И. Врублевский [и др.]; Под ред. Б.И. Врублевского. – Гомель: ЧУП «ЦНТУ «Развитие», 2008.
9.    Поспелова, Т.Г. Основы энергосбережения / Т.Г. Поспелова. – Минск: «Технопринт», 2010.
10. Самойлов, М.В. Основы энергосбережения: учеб. пособие / М.В. Самойлов, В.В. Паневчик, А.Н. Ковалев. – Минск: БГЭУ, 2006.

 

Приложение 1

 

Модель	N, Bт	Uном, В	Iном, А	Uxx, В	Iкз, А	Температурный коэф-т при мах N	Температурный коэф-т при Iкз	Ттемпературный коэф-т при U	T при Nmax, оС	Кол-во ячеек	Вес, кг	Толщина, мм	Ширина, мм	Длина, мм	Срок экспл., лет
LG Electronics						%/K	%/K	%/K
LG230M1C	230	30	7,81	36,6	8,37	-0,493	0,046	-0,355	43,8	60	19	42	986	1632	25
LG235M1C	235	30	7,94	36,8	8,49	-0,493	0,046	-0,355	43,8	60	19	42	986	1632	25
LG240M1C	240	30	8,1	36,9	8,58	-0,493	0,046	-0,355	43,8	60	19	42	986	1632	25
MultiX™
LG225R1	225	30	7,8	36,4	8,21	-0,447	0,060	-0,340	45,7	60	19	42	986	1632	25
LG230R1	230	30	7,93	36,6	8,35	-0,447	0,060	-0,340	45,7	60	19	42	986	1632	25
LG235R1	235	30	7,97	36,9	8,48	-0,447	0,060	-0,340	45,7	60	19	42	986	1632	25
LG240R1	240	30	8,02	37,2	8,61	-0,447	0,060	-0,340	45,7	60	19	42	986	1632	25
LG245R1	245	30	8,06	37,5	8,74	-0,447	0,060	-0,340	45,7	60	19	42	986	1632	25
MonoX™
LG245S1C	245	30	8,23	37	8,67	-0,469	0,043	-0,338	43,7	60	19	42	986	1632	25
LG250S1C	250	30	8,37	37,1	8,76	-0,469	0,043	-0,338	43,7	60	19	42	986	1632	25
LG255S1C	255	30	8,5	37,2	8,85	-0,469	0,043	-0,338	43,7	60	19	42	986	1632	25
LG260S1C	260	30	8,64	37,3	8,94	-0,469	0,043	-0,338	43,7	60	19	42	986	1632	25
Q-Cells
Q.SMART 90 UF	90	65,2	1,38	90,1	1,63	-0,380	-0,010	-0,300	51		17	7,3	790	1190	25
Q.SMART 95 UF	95	66,9	1,42	90,7	1,63	-0,380	-0,010	-0,300	51		17	7,3	790	1190	25
Q.SMART 100 UF	100	69,4	1,44	91,8	1,63	-0,380	-0,010	-0,300	51		17	7,3	790	1190	25
Q.SMART 105 UF	105	71,5	1,47	93,1	1,63	-0,380	-0,010	-0,300	51		17	7,3	790	1190	25
Q.SMART 110 UF	110	73,8	1,49	94,7	1,65	-0,380	-0,010	-0,300	51		17	7,3	790	1190	25
Q.SMART 70	70	50,2	1,4	69,1	1,66	-0,380	-0,010	-0,300	53		15	36	636	1196	25
Q.SMART 75	75	52,7	1,42	70,5	1,66	-0,380	-0,010	-0,300	53		15	36	636	1196	25
Q.SMART 80	80	54,8	1,46	71,8	1,67	-0,380	-0,010	-0,300	53		15	36	636	1196	25
Q.SMART 85	85	57,2	1,49	73,1	1,68	-0,380	-0,010	-0,300	53		15	36	636	1196	25
Q.SMART 90	90	59,2	1,52	75,1	1,69	-0,380	-0,010	-0,300	53		15	36	636	1196	25
Q.SMART 70 UF	70	50,2	1,4	69,1	1,66	-0,380	-0,010	-0,300	51		13	7,3	630	1190	25
Q.SMART 75 UF	75	52,7	1,42	70,5	1,66	-0,380	-0,010	-0,300	51		13	7,3	630	1190	25
Q.SMART 80 UF	80	54,8	1,46	71,8	1,67	-0,380	-0,010	-0,300	51		13	7,3	630	1190	25
Q.SMART 85 UF	85	57,2	1,49	73,1	1,68	-0,380	-0,010	-0,300	51		13	7,3	630	1190	25
Q.SMART 90 UF	90	59,2	1,52	75,1	1,69	-0,380	-0,010	-0,300	51		13	7,3	630	1190	25
SANYO						%/C	mA/C	V/C
HIT-H250E01	250	34,9	7,18	43,1	7,74	-0,300	2,320	-0,108	46		15	35	861	1610	25
HIT-H245E01	245	34,4	7,14	42,7	7,73	-0,300	2,320	-0,107	46		17	35	861	1610	25
HIT-N230SE1	230	42,3	5,45	51,2	5,83	-0,300	1,750	-0,128	44		15	35	798	1580	25
HIT-N235SE10	235	43	5,48	51,8	5,84	-0,300	1,750	-0,130	44		15	35	798	1580	25
HIT-N240SE10	240	43,7	5,51	52,4	5,84	-0,300	1,750	-0,131	44		15	35	798	1580	25
SHOTT PERFORM MONO series						%/K	%/K	%/K
SHOTT PERFORM MONO 180	180	36,2	4,97	5,4	44,80	-0,440	0,030	-0,330	46	72	16	1,6	810	50	25
SHOTT PERFORM MONO 185	185	36,3	5,1	5,43	45,00	-0,440	0,030	-0,330	46	72	16	1,6	810	50	25
SHOTT PERFORM MONO 190	190	36,4	5,22	5,46	45,20	-0,440	0,030	-0,330	46	72	16	1,6	810	50	25
SHOTT PERFORM POLY 220	220	29,7	7,41	36,5	8,15	-0,450	0,040	-0,330	47,2	60	20	50	993	1685	25
SHOTT PERFORM POLY 225	225	29,8	7,55	36,7	8,24	-0,450	0,040	-0,330	47,2	60	20	50	993	1685	25
SHOTT PERFORM POLY 230	230	30	7,66	36,9	8,33	-0,450	0,040	-0,330	47,2	60	20	50	993	1685	25
SHOTT PERFORM POLY 235	235	30,2	7,78	37,1	8,42	-0,450	0,040	-0,330	47,2	60	20	50	993	1685	25
SHOTT PERFORM POLY 240	240	30,4	7,9	37,3	8,52	-0,450	0,040	-0,330	47,2	60	20	50	993	1685	25
STP190S-24/Ad+	190	36,6	5,2	45,2	5,62	-0,450	0,050	-0,340	45	72	16	35	808	1580	25
STP250S-20/Wd	250	30,7	8,15	37,4	8,63	-0,450	0,050	-0,340	45	60	20	50	991	1665	25
STP245S-20/Wd	245	30,5	8,04	37,3	8,52	-0,450	0,050	-0,340	45	60	20	50	991	1665	25
STP225-20/Wd	225	29,6	7,61	36,7	8,15	-0,440	0,055	-0,330	45	60	20	50	991	1665	25
STP230-20/Wd	230	29,8	7,72	36,8	8,25	-0,440	0,055	-0,330	45	60	20	50	991	1665	25
THE Comax SOLUTION
TSM-185 DC/DA01A	185	36,1	5,13	44,6	5,48	-0,400	0,023	-0,300	46	72	16	40	809	1581	25
TSM-190 DC/DA01A	190	36,6	5,19	45,1	5,52	-0,400	0,023	-0,300	46	72	16	40	809	1581	25
TSM-195 DC/DA01A	195	37,1	5,25	45,6	5,56	-0,400	0,023	-0,300	46	72	16	40	809	1581	25
TSM-225PC05	225	29,4	7,66	36,9	8,20	-0,450	0,050	-0,350	46	60	20	40	992	1650	25
TSM-230PC05	230	29,8	7,72	37	8,26	-0,450	0,050	-0,350	46	60	20	40	992	1650	25
TSM-235PC06	235	30,1	7,81	37,1	8,31	-0,450	0,050	-0,350	46	60	20	40	992	1650	25
TSM-240PC06	240	30,4	7,89	37,2	8,37	-0,450	0,050	-0,350	46	60	20	40	992	1650	25
TSM-245PC07	245	30,7	7,98	37,3	8,47	-0,450	0,050	-0,350	46	60	20	40	992	1650	25
Jiangsu Jiasheng Photovoltaic Technology Co., Ltd.
JS-M180	180	36,6	4,92	44,3	5,29	-0,550	0,030	-0,360	48	72	16	35	808	1580	25
JS-M220	220	29,2	7,54	36,2	8,38	-0,550	0,030	-0,360	48	60	20	50	992	1650	25
S100TF	100	75	1,33	101	1,65	-0,200	0,090	-0,340			21	35	1114	1414	25
JS SOLAR
JS 180-200D72-24V Mono Panel	180	36,6	4,92	44,3	5,29	-0,450	0,050	-0,370	46	72			750	1500	25
JS 200-240P60-24V Poly Panel	200	28,7	6,97	35,8	8,25	-0,450	0,050	-0,370	46	60			936	1560	25
JS 200-260P60-24V Poly Panel	260	35	7,43	43,8	8,35	-0,450	0,050	-0,370	46	72			936	1872	25
Hangzhou Amplesun Solar Technology Co., Ltd.
ASF100	100	77	1,29	99	1,65	-0,200	0,140	-0,320		21		38	1114	1414	25
ASF90	90	73	1,24	98	1,58	-0,200	0,140	-0,320		20		38	1114	1414	25
EverGreenSolar
ES-A-200	200	18,1	11,1	22,6	11,80	-0,430	-0,030	-0,400	45,4	120	20	46	951	1722,5	25
ES-A-205	205	18,2	11,3	22,7	11,90	-0,430	-0,030	-0,400	45,4	120	20	46	951	1722,5	25
ES-A-210	210	18,3	11,5	22,8	12,11	-0,430	-0,030	-0,400	45,4	120	20	46	951	1722,5	25
ES-F-210	210	28,7	7,32	35,4	8,01	-0,430	-0,030	-0,400	45,4	120	20	46	951	1722,5	25
ES-F-215	215	29	7,43	35,6	8,12	-0,430	-0,030	-0,400	45,4	120	20	46	951	1722,5	25
ES-F-220	220	29,2	7,54	35,9	8,22	-0,430	-0,030	-0,400	45,4	120	20	46	951	1722,5	25
ES-F-225	225	29,5	7,65	36,1	8,33	-0,430	-0,030	-0,400	45,4	120	20	46	951	1722,5	25
Hyundai Mono Solar Module
HiS238MG	238	29,8	8	37	8,50	-0,440	0,052	-0,340	46	60	19	35	983	1645	25
HiS240MG	240	30,1	8	37,3	8,50	-0,440	0,052	-0,340	46	60	19	35	983	1645	25
HiS243MG	243	30,1	8,1	37,3	8,60	-0,440	0,052	-0,340	46	60	19	35	983	1645	25
HiS245MG	245	30,3	8,1	37,4	8,60	-0,440	0,052	-0,340	46	60	19	35	983	1645	25
HiS248MG	248	30,3	8,2	37,5	8,70	-0,440	0,052	-0,340	46	60	19	35	983	1645	25
HiS250MG	250	30,5	8,2	37,5	8,70	-0,440	0,052	-0,340	46	60	19	35	983	1645	25
Hyundai Multi Solar Module
HIS-M228MG	228	30	7,6	37,1	8,20	-0,430	0,056	-0,320	46	60	19	35	983	1645	25
HIS-M228MG	230	30,1	7,7	37,1	8,20	-0,430	0,056	-0,320	46	60	19	35	983	1645	25
HIS-M228MG	233	30,3	7,7	37,3	8,20	-0,430	0,056	-0,320	46	60	19	35	983	1645	25
HIS-M235MG	235	30,3	7,8	37,4	8,30	-0,430	0,056	-0,320	46	60	19	35	983	1645	25
HIS-M238MG	238	30,4	7,8	37,4	8,30	-0,430	0,056	-0,320	46	60	19	35	983	1645	25
HIS-M240MG	240	30,5	7,9	37,7	8,30	-0,430	0,056	-0,320	46	60	19	35	983	1645	25

 

 

Приложение 2

 

Модель	Umax	Unom	Inom	Imin	Nmax	Nnom	КПД	Tmin nom	T max nom	L	h	a	Вес	Cтоимость
	В	В	А	А	Вт	Вт	%	оС	оС	мм	мм	мм	кг	евро
XTM 1500-12	17	12	50	1	3400	1500	93	-20	55	130	323	463	15	1970
XTM 2000-12	17	12	50	1	4800	2000	93	-20	55	130	323	463	18,5	2400
XTM 2400-24	34	24	50	1	6000	2400	94	-20	55	130	323	463	16,2	2060
XTM 3500-24	34	24	50	1	9000	3500	94	-20	55	130	323	463	21,2	2550
XTM 2600-48	68	48	50	1	6500	2600	96	-20	55	130	323	463	16,2	2120
XTM 4000-48	68	48	50	1	10500	4000	96	-20	55	130	323	463	22,9	2680
XANTREX XW4024-230-50			35	17,4	8000	4000	90	-25	70	580	267	565	52	-
XANTREX XW6048-230-50			40		9000	4500	95,6	-25	70	580	230	410	52	-
XANTREX XW6048-230-50			53		12000	6000	95,4	-25	70	580	230	410	57	-
Novergy IPS-3600-E2		24	40	10	5040	3600	90	-25		290	298	450	31,5	1230
Novergy IPS-6000-E2		48	50	10	8400	6000	90	-25		235	390	550	46	1785
Novergy IPС-8000-E2		48	60	10	11200	8000	90	-25		260	355	600	54	2260
СОЮЗ PI-2000/12	15	12		0,7	4000	2000	90	-25					5,2	200
СОЮЗ PI-1200/24	29	24		0,6	2400	1200	90	-25						-
Outback FX2012ET		12	100		4000	2000				560	550	330	30	2140
Tripp Lite APSX750	14	12	72	6,2	1500	750	94	0	40	228	220	178	8,5	370
Tripp Lite APSX1250		12	30	7,5	2500	1250	94	0	40	228,6	177,8	222	10,9	490
350W Victron Phoenix Pure Sine		24			700	350	89	-20	50	237	155	72	3,5	296,4
"Чистый синус" ПН2-12-350		12	85	0,3	700	350	92	-40	40	160	70	45	0,8	70
APSINT2012	14	12	94	17	4000	2000		0	40	358	216	178	20
PV10000	700	500	17		11700	10000	96	-20	55	558	463	175
PV3000-TL	550	360	15		3500	3000	97	-20	55	435	335	150
SOHO3500		48				3500	85	0	40	350	230	480	27
SOHO5000		96				5000	85	0	40	400	230	480	36,5
МАП SIN Pro "Энергия"		12			3000	2000	85	-25	50	330	360	320	20	828
МАП SIN Pro "Энергия"		24			9000	6000	85	-25	50	330	360	320	36	1430
Tripp-Lite PowerVerter APS X6048VR		48			9000	6000				255	495	227	47,7	1700
Cyber Power CPS600E		12				420		0	40	240	160	90	4,1	190
MeanWell TS-700-212B		12			1050	700	89	0	40	290	180	70	3,8	285