Гелиоэнергетика это: Гелиоэнергетика – мировой тренд в области экологичной энергетики — Энергетика и промышленность России — № 05 (289) март 2016 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Posted on by alexxlab
Posted in Разное

Содержание

ГЕЛИОЭНЕРГЕТИКА — это… Что такое ГЕЛИОЭНЕРГЕТИКА?

ГЕЛИОЭНЕРГЕТИКА
ГЕЛИОЭНЕРГЕТИКА
(Г.) — получение электрической или тепловой энергии за счет солнечной энергии, одно из самых перспективных направлений нетрадиционной энергетики. По наиболее оптимистичным прогнозам, к 2020 г. Г. будет давать от 5 до 25% мирового производства энергии.
Различают два основных варианта Г.: физический и биологический. При физическом варианте Г. энергия аккумулируется солнечными коллекторами, солнечными элементами на полупроводниках или концентрируется системой зеркал. Исследования по Г. частично финансируются Всемирным банком по программе .
  Солнечные коллекторы широко применяются в Японии, Израиле, Турции, Греции, на Кипре, в Египте для нагревания воды и отопления. Ряд предприятий РФ изготовляют несколько типов солнечных сушилок для сельскохозяйственных продуктов, которые позволяют сократить затраты энергии на единицу сухого продукта на 40%. Выпускаются в РФ и усовершенствованные плоские солнечные коллекторы и комплексные водонагревательные установки.
  Солнечные элементы (фотоэлектрические преобразователи, ФЭП) широко используются в космических аппаратах. Однако более экономична Г. с использованием системы зеркал, которые нагревают масло в трубах солнечных электростанций (СЭС). Энергия, получаемая на СЭС, в 5-7 раз дешевле, чем энергия ФЭП. Недостатком СЭС являются лишь очень большие затраты металла на их сооружение (в пересчете на единицу производимой энергии они в 10-12 раз выше, чем при производстве энергии на ТЭС или АЭС). Затраты цемента при этом еще выше: в 50-70 раз. СЭС занимают большие площади, и потому их строительство перспективно только в пустынях. Так, к югу от Лос-Анджелеса построена СЭС мощностью 80 МВт, причем затраты на ее строительство быстро окупились, получаемая энергия на 1/3 дешевле, чем энергия АЭС.
  При биологическом варианте Г. используется солнечная энергия, накопленная в процессе фотосинтеза в органическом веществе растений (обычно в древесине). Количество диоксида углерода, которое выделяется при сжигании растительной массы, равно его усвоению при росте растений (так называемые ). Австрия планирует в ближайшие годы получать от сжигания древесины до 1/3 необходимой ей электроэнергии. Для этих же целей в Великобритании планируется засадить лесом около 1 млн га земель, непригодных для сельскохозяйственного использования. Высаживаются быстрорастущие породы, такие, как тополь, срезку которого производят уже через 3 года после посадки (высота деревьев около 4 м, диаметр стволиков больше 6 см). В Бразилии из отходов сахарного тростника получают этиловый спирт, который используют в качестве топлива; в США работают электростанции, сжигающие отходы кукурузы.
  Американская компания использует биомассу быстрорастущих бурых водорослей (ежедневно с 1 га таких плантаций получается энергия, эквивалентная энергии 28 л бензина). Используется также планктонная микроскопическая водоросль спирулина, способная дать с 1 га до 24 т сухого вещества в год. В этом случае организуется замкнутая система производства энергии: зола после сжигания водорослей поступает в бассейн для многократного использования, что снижает расход элементов минерального питания.
  Биологическим вариантом Г. является получение биогаза, а также швельгаза, который образуется при термической обработке (пиролизе) органических бытовых отходов в специальных установках, где они в анаэробных условиях нагреваются до температуры 400-700оС. (В этом случае затрачивается некоторое количество тепловой энергии из традиционных источников).

Экологический словарь, 2001

Гелиоэнергетика

получение электрической или тепловой энергии за счет солнечной энергии, одно из самых перспективных направлений нетрадиционной энергетики. По наиболее оптимистичным прогнозам, к 2020 г. Г. будет давать от 5 до 25% мирового производства энергии. Различают два основных варианта Г.: физический и биологический. При физическом варианте Г. энергия аккумулируется солнечными коллекторами, солнечными элементами на полупроводниках или концентрируется системой зеркал. Исследования по Г. частично финансируются Всемирным банком по программе «Солнечная инициатива». Солнечные коллекторы широко применяются в Японии, Израиле, Турции, Греции, на Кипре, в Египте для нагревания воды и отопления. Ряд предприятий РФ изготовляют несколько типов солнечных сушилок для сельскохозяйственных продуктов, которые позволяют сократить затраты энергии на единицу сухого продукта на 40%. Выпускаются в РФ и усовершенствованные плоские солнечные коллекторы и комплексные водонагревательные установки. Солнечные элементы (фотоэлектрические преобразователи, ФЭП) широко используются в космических аппаратах. Однако более экономична Г. с использованием системы зеркал, которые нагревают масло в трубах солнечных электростанций (СЭС). Энергия, получаемая на СЭС, в 5—7 раз дешевле, чем энергия ФЭП. Недостатком СЭС являются лишь очень большие затраты металла на их сооружение (в пересчете на единицу производимой энергии они в 10—12 раз выше, чем при производстве энергии на ТЭС или АЭС). Затраты цемента при этом еще выше: в 50—70 раз. СЭС занимают большие площади, и потому их строительство перспективно только в пустынях. Так, к югу от Лос-Анджелеса построена СЭС мощностью 80 МВт, причем затраты на ее строительство быстро окупились, получаемая энергия на 1/3 дешевле, чем энергия АЭС. При биологическом варианте Г. используется солнечная энергия, накопленная в процессе фотосинтеза в органическом веществе растений (обычно в древесине). Количество диоксида углерода, которое выделяется при сжигании растительной массы, равно его усвоению при росте растений (так называемые «суммарные нулевые выбросы»). Австрия планирует в ближайшие годы получать от сжигания древесины до 1/3 необходимой ей электроэнергии. Для этих же целей в Великобритании планируется засадить лесом около 1 млн га земель, непригодных для сельскохозяйственного использования. Высаживаются быстрорастущие породы, такие, как тополь, срезку которого производят уже через 3 года после посадки (высота деревьев около 4 м, диаметр стволиков больше 6 см). В Бразилии из отходов сахарного тростника получают этиловый спирт, который используют в качестве топлива; в США работают электростанции, сжигающие отходы кукурузы. Американская компания «Дженерал электрик» использует биомассу быстрорастущих бурых водорослей (ежедневно с 1 га таких плантаций получается энергия, эквивалентная энергии 28 л бензина). Используется также планктонная микроскопическая водоросль спирулина, способная дать с 1 га до 24 т сухого вещества в год. В этом случае организуется замкнутая система производства энергии: зола после сжигания водорослей поступает в бассейн для многократного использования, что снижает расход элементов минерального питания. Биологическим вариантом Г. является получение биогаза, а также швельгаза, который образуется при термической обработке (пиролизе) органических бытовых отходов в специальных установках, где они в анаэробных условиях нагреваются до температуры 400—700оС. (В этом случае затрачивается некоторое количество тепловой энергии из традиционных источников.)

EdwART. Словарь экологических терминов и определений, 2010

.

  • ГЕЛИОТРОФ
  • ГЕМЕРОБИЯ

Смотреть что такое «ГЕЛИОЭНЕРГЕТИКА» в других словарях:

  • гелиоэнергетика — гелиоэнергетика …   Орфографический словарь-справочник

  • Гелиоэнергетика — Гелиоэнергетика: преобразование солнечной энергии в другие виды энергии: тепловую, электрическую… Источник: ГОСТ Р 53905 2010. Национальный стандарт Российской Федерации. Энергосбережение. Термины и определения (утв. и введен в действие… …   Официальная терминология

  • гелиоэнергетика — сущ., кол во синонимов: 1 • энергетика (16) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

  • ГЕЛИОЭНЕРГЕТИКА — Получение электрической или тепловой энергии за счет солнечной энергии, одно из самых перспективных направлений нетрадиционной энергетики. По наиболее оптимистичным прогнозам, к 2020 г. Г. будет давать от 5 до 25% мирового производства энергии.… …   Словарь бизнес-терминов

  • гелиоэнергетика — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN solar power engineering …   Справочник технического переводчика

  • гелиоэнергетика — 76 гелиоэнергетика: Преобразование солнечной энергии в другие виды энергии: тепловую, электрическую. Источник: ГОСТ Р 53905 2010: Энергосбережение. Термины и определения оригинал документа …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • гелиоэнергетика — ж. Направление в современной энергетике, связанное с непосредственным использованием излучения Солнца. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 …   Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

  • гелиоэнергетика — отрасль энергетики, в которой для получения электрической и тепловой энергии используется лучистая энергия Солнца. Энергия солнечного излучения относится к возобновляемым природным видам энергии наряду с гидравлической и геотермальной; её общее… …   Энциклопедия техники

  • Гелиоэнергетика — …   Википедия

  • гелиоэнергетика — гелиоэнерг етика, и …   Русский орфографический словарь

Солнечная энергетика (гелиоэнергетика) — 2007. часть 1. Cleandex

Гелиоэнергетика — одно из направлений альтернативной энергетики — перспективных способов получения энергии, имеющих минимальный риск причинения вреда экологии района. В данном случае источником энергии служит солнечное излучение. Солнечная энергетика использует возобновляемый источник энергии и в перспективе может стать экологически чистой (в настоящее время в производстве фотоэлементов и в них самих используются вредные вещества). Сейчас подобный вид получения энергии используется в случае экономической целесообразности - недостатке других источников энергии и изобилия солнечного излучения круглый год. Также она часто используется в силу идеологических причин, при этом эксплуатируется т.н. распределенное производство (Distributed power generation) - производство энергии большим количеством людей для собственных нужд с направлением излишков в общую сеть.

Солнечное электричество призвано компенсировать истощающиеся запасы нефти и газа. К концу века оно будет доминирующим и, по разным оценкам, составит до двух третей всей выработки электроэнергии. Сегодня же его «взнос» в мировые энергосети более чем скромен — всего 2 ГВт (гигаватт) в год. Прогноз Еврокомиссии до 2030 года предрекает, что эта цифра достигнет 150 ГВт. Главные игроки на рынке солнечных энергосистем — Япония, Европа и США, где программы развития этого направления энергетики стали «национальными».

Самая большая часть американских инвестиций в чистые технологии (30% — 694 млн долларов) приходится на солнечную энергетику, затем идет транспорт (14%) и биотопливо (12%).

Одной из экологических проблем внедрения солнечной энергетики является содержание в современных солнечных фотоэлементах (ФЭП) ядовитых веществ, таких как свинец, кадмий, галлий, мышьяк, причем при их производстве используется масса других не менее опасных веществ. Срок службы современных фотоэлементов составляет 30-50 лет, что создает проблему их утилизации в случае массового производства. Основным материалом является кремний с чистотой 99.99%, который стоит 40$/кг, фотопреобразователи имеют КПД всего 17%. Себестоимость более 40 центов/ кВт-час при средней себестоимости электроэнергии 2 цента/ кВт-час. Солнечная энергетика подвержена суточным, сезонным и погодным колебаниям. Однако в последнее время начинает активно развиваться производство тонкоплёночных фотоэлементов. Из-за низкого содержания кремния тонкоплёночные фотоэлементы дешевле в производстве, но пока имеют меньшую эффективность — если монокристаллический кремний превращает в электричество в среднем 14—15% солнечного света, то тонкопленочные модели — чуть менее 10%. Так, например, в 2005 г. компания «Shell» приняла решение сконцентрироваться на производстве тонкоплёночных элементов, и продала свой бизнес по производству кремниевых фотоэлектрических элементов.

За несколько последних лет венчурные фонды вложили более $340 млн. в пять новых компаний, которые разрабатывают многослойные тонкопленочные элементы на основе диселенида галлия-индия-меди (так называемые CIGS- пленки).

Honda Soltec Co., Ltd. впервые представила свои тонкоплёночные фотоэлементы в 2002 г. Потребление энергии во время производства тонкоплёночных CIGS (Cu(In,Ga)Se2) элементов на 50% ниже, чем требуется для производства кремниевых фотоэлементов. В сентябре 2006 Honda начала строительство завода стоимостью $61 млн. в Кумамото. В 2007 году Honda начала продажи тонкоплёночных фотоэлектрических элементов, произведённых на заводе Honda Engineering Co. Продажи осуществляются через дистрибьютеров, которые также устанавливают фотоэлементы. Таким образом, Honda стала первой автомобилестроительной компанией, начавшей производство фотоэлектрических элементов. Тонкоплёночные фотоэлементы (CIGS) разработаны самой Honda. В их производстве используется медь, индий, галлий, селен (CIGS) и всего менее 1% кремния. Производятся модули максимальной мощностью 125 ватт. (при солнечной радиации 1 кВт/кв.м. и температуре 25 градусов Цельсия). Стоимость модуля составила ¥60 375 ($496).

Американская фирма Global Solar Energy Inc.(GSE) заявила, что в декабре 2007 года стала первой в мире фирмой на рынке тонкопленочных фотоэлементов на основе диселенида меди-индия-галлия (CIGS),получившей эффективность 10% при нанесении фотоэлемента на гибкую подложку. В 2007 году фирма произвела и поставила на рынок 4 МВт фоточувствительного материала. Как заявил вице-президент фирмы доктор Jeffrey Britt,- «целый ряд фирм, занимающихся тонкопленочными элементами на основе CIGS, превысили эффективность 10% в своих лабораторных исследованиях. Например , US National Renewable Energy Labs(NREL) достигла эффективности 19,5 % в батареях CIGS на стеклянной подложке и 17,5% — на гибкой металлической подложке. Однако пока это только научно-исследовательские работы и лабораторные испытания. Получение 10%-эффективности на производстве – большое достижение». В 2008 году фирма GSE планирует увеличить эффективность до 13 – 14 %. В ноябре 2006 года фирма затратила 75 млн.долларов на модернизацию производства, которое к началу 2008 года должно было возрасти с 2 до 40 МВт. В январе 2007 года фирма заявила о строительстве нового завода, мощностью 30 МВт в Адлерсхоф, Германия. Начало производства запланировано на первую половину 2008 года. По оценкам специалистов GSE, общая производственная мощность фирмы к концу 2008 года составит 64 МВт.

Sharp начал массовое производство тонкопленочных фотоэлементов в сентябре 2005 года. Эффективность их тонкопленочных фотоэлементов — около 10 процентов. В настоящее время производственные мощности Sharp в префектуре Нара составляют 15 МВт тонкопленочных фотоэлементов в год. Sharp Corp. инвестирует 22 миллиарда иен (около 200 миллионов долларов) в увеличение мощностей. К октябрю 2008 года мощности Sharp в префектуре Нара вырастут до 160 МВт в год. Ранее Sharp объявлял о намерении увеличить к 2010 году производство тонкопленочных фотоэлементов на новом заводе в Сакаи (префектура Осака) до 1000 МВт в год. В 2007 г. Sharp запустила производственную линию кремниевых тонкопленочных солнечных ячеек и инвестировала 925 млн. долл. в строительство еще одной новой фабрики.

В декабре 2007 года калифорнийская компания Nanosolar произвела первые поставки своих солнечных сверхдешевых батарей. Компания получила около $150 млн. в виде инвестиций для разработки нового производственного процесса, который позволяет производить наносить фотоэлектрические материалы на алюминиевую основу посредством печати. Согласно заявлению Nanosolar, такой способ производства позволяет снизить себестоимость фотоэлектрических модулей более, чем на 80%. Как заявляет компания, существующий портфель заказов на ее фотоэлектрические модули позволит загрузить производственные мощности компании на ближайшие 18 месяцев.

Производство солнечных батарей вскоре начнется на двух фабрика компании, одна из которых расположена в Германии, другая – в Силиконовой долине. Генеральный директор Nanosolar Мартин Рёшайзен (Martin Roscheisen) утверждает, что компания сможет продавать солнечные панели по цене $0,99 за ватт с получением прибыли. При такой цене сооружение солнечной электростанции становится дешевле постройки ТЭЦ аналогичной мощности, работающей на угле. “Имея солнечные панели по цене $1 за ватт, можно будет сооружать генерирующие системы при издержках $2 за ватт итоговой мощности,” – сказал он. По данным министерства энергетики США, строительство новой ТЭЦ, сжигающей уголь, обойдется в $2,1 за ватт итоговой мощности, не считая затрат на покупку топлива и квот на выбросы углекислого газа, заявил Рёшайзен. Немецкая генерирующая компания Beck Energy GmbH получит от Nanosolar солнечные панели общей мощностью в 1 МВт. Этой мощности хватит для снабжения электроэнергией 400 односемейных домов.

Солнечные батареи будут установлены на территории бывшей мусорной свалки в Восточной Германии. Beck Energy GmbH является ведущим германским оператором солнечных электростанций, использующих фотоэлектрические генерирующие элементы. Компания была первым крупным заказчиком First Solar (FSLR), другого американского производителя тонкопленочных фотоэлементов, имеющего производственные мощности в Германии. В отличие от First Solar, производящего тонкопленочные элементы на основе теллурида кадмия, Nanosolar в течение последних пяти лет занималась разработкой более эффективных, но сложных в изготовлении многослойных пленок с покрытием из диселенида галлия-индия-меди.

Для First Solar (FSLR) 2007 год тоже оказался удачным. В III квартале доходы компании увеличились более чем в три раза до $159 млн. по сравнению с аналогичным периодом прошлого года, а прибыль за этот же период увеличилась почти в 10 раз до $46 млн. Компания быстро наращивает производственные мощности, а ее акции всего за год выросли примерно на 750% с $25 до $210.

При показателях цена/прибыль на акцию выше 100 стоимость акций компании кажется сильно завышенной, но феноменальный рост ценных бумаг First Solar представляет собой далеко не первый случай, когда инвесторы делают крупную ставку на так называемые акции роста, высоко оценивая перспективы данной компании. Модули, изготовленные по этой технологии, обладают относительно малой эффективностью – в среднем около 9% энергии солнечного света преобразуется в электроэнергию. Однако благодаря невысокой цене они считаются основой будущей солнечной энергетики.

Производственные мощности заводов First Solar на данный момент составляют 210 МВт батарей в год, и в 2009 году компания намерена довести показатель до 570 МВт в год. В 2006 году цена на теллур выросла с $4 за килограмм до $100, хотя в текущем году цена снизилась до уровня $40-50 за килограмм. Таким образом, First Solar может утратить свое основное преимущество – низкую себестоимость производства, что вновь сделает более эффективные кремниевые батареи выгодным вложением средств.

К проблеме кремниевых ФЭП добавляется и то, что по мере роста цен на нефть и газ растущий спрос на солнечную энергию обусловит нехватку материалов для изготовления кремниевых фотоэлементов. В аналитической компании iSuppli полагают, что объем мирового рынка солнечных панелей вырастет с 9,6 млрд. долл. в 2007 г. до 22,1 млрд. в 2012, а число инсталлируемых ежегодно фотоэлементов за этот период увеличится в 20 раз. Проблемы с обеспечением производства монокристаллическим кремнием начались уже в 2006 году, когда производители ФЭП закупили его больше, чем производители процессоров. Многие производители фотоэлементов упоминают, что дефицит кремния привел к тому, что поставщикам этого стратегического сырья часто бывает необходимо доплатить от 10 до 20% стоимости контракта сверх договоренной суммы, чтобы быть уверенным, что поставка материалов все-таки будет иметь место.

Между тем, в Индии и России продолжает осваиваться производство кремниевых ФЭП.

Полупроводниковое производство в индийском Fab City (вблизи Хайдерабада) начало развиваться в 2006 г. после инвестиций компанией SemIndia 3 млрд. долл. в строительство современной фабрики по выпуску кремниевых подложек. Дополнительно в строительство 1,1 млрд. долл. (в течение 10 лет) вкладывает и компания Solar Semiconductor Ltd. Недавно индийское правительство одобрило предложение пяти компаний принять участие в проектах развития Fab City, в основном, в направлении исследований и разработок в области солнечной энергетики (см. Таблицу).

Компания

Планируемые изделия

Объем инвестиций, млн. долл.

Titan Energy Systems Ltd. (Индия)

Фотовольтаические ячейки

50

NanoTech Silicon (Индия)

Строительство фабрики по производству тонкопленочных солнечных ячеек

2100

XL Telecom & Energy Ltd. (Индия)

Солнечные ячейки и солнечные модули

76,25

KSK Energy Ventures Ltd. (Индия)

Солнечные фотовольтаические ячейки и панели

70,25

Embedded IT Solutions (индийское отделение компании, основанной в Канаде

Производство печатных плат

5

 

На первом этапе выполнения этих проектов будет освоено и запущено производство солнечных элементов и солнечных панелей, а на втором этапе планируется достичь емкости производства с общей мощностью, генерируемой изготовленными солнечными ячейками, до 1 ГВт в год (для сравнения, производительность сегодняшних фабрик составляет десятки МВт в год). В стадии активного рассмотрения правительством Индии находятся еще 5 проектов в области солнечной энергетики с суммой инвестиций между 6 и 7 млрд. долл., предлагаемые следующими индийскими компаниями: Chandradeep Solar, Neotech Solutions, Photon Energy Systems, Surana Ventures и RamTerra Solar Pvt. Ltd.

На выставке NТМЕХ-2007 Горно-химический комбинат познакомил посетителей со своим инвестиционным проектом по развитию производства полупроводникового кремния на основе нанотехнологий. На комбинате в 2007 году впервые наработана партия поликремния солнечного (товарного) качества. Проектная мощность завода полупроводникового кремния, входящего в состав ГХК, составит не менее 2000 тонн в год. Планируется значительную часть производимой продукции использовать для более высокого передела – получения монокремния, с последующим выходом на производство фотоэлементов.

ООО «Солнечная энергетика«, основным акционером которой является группа «Промышленные инвесторы«, планирует в 2008-2009 гг начать выпуск основных элементов для производства солнечных батарей мощностью до 30-40 МВт в год. В ООО «Солнечная энергетика» «Проминвесторам» принадлежит 80% долей, а руководителю экономической рабочей группы при администрации президента, председателю экспертного совета «Деловой России» Антону Данилову-Данильяну и его партнерам – 20%. Группа «Промышленные инвесторы» и ряд менеджеров проекта ООО «Солнечная энергетика» планируют до 2009 года вложить $114 млн собственных и заемных средств в производство на территории России оборудования для солнечных батарей, сообщил один из акционеров проекта, эксперт при администрации президента России Антон Данилов-Данильян.

По его словам, во втором квартале 2008 года в Рязани будет запущено производство фотоэлектрических преобразователей, из которых собираются модули солнечных батарей, преобразующих световую энергию солнца в электроэнергию. Сырье для предприятия будет закупаться на европейском и американском рынках до ввода в действие собственного завода по производству поликристаллического кремния в первом квартале 2009 года.

Объем кредитования составит порядка 70 проц от общей суммы инвестиций, 30 проц компания вложит за счет собственных средств. Реализация проекта состоит из 2 этапов. Первый этап предполагает производство фотоэлектрических преобразователей на заводе в Рязани. Планируется, что первая продукция выйдет во втором квартале 2008 г. Первоначально предполагается производить преобразователей для установок мощностью 8-10 МВт в год с дальнейшим выходом на 30-40 МВт в год. Поскольку исходное сырье для производства ФЭПов – поликристаллический кремний – в России в настоящее время не производится, компания планирует первое время закупать его на западном рынке. На втором этапе, в 2009 году, планируется запуск завода по производству поликристаллического кремния на базе мощностей, созданных на части территории ОАО «Силан» в Липецкой области. С заводом договорилась о выкупе трети его площадей и оборудования. Как пояснил Евгений Вааг, сделка пока не завершена, поэтому можно назвать только примерную ее стоимость – $3-5млн.

На реконструкцию имеющегося оборудования и инфраструктуры дополнительно потребуется $5-8 млн, а на закупку новых технологий у американских компаний GT Solar и CDI – $70-80 млн. Липецкая часть проекта является наиболее дорогостоящей: уровень затрат составит до $93 млн, а объем выпуска – 2,5 тыс т в год. Производственные мощности составят 1000 т в год с дальнейшим выходом на 2,5 тыс т в год. Около 100 т кремния будет поставляться на завод в Рязани, остальная часть будет реализовываться на рынках стран Западной Европы.

По словам А.Данилова-Даниляна, предполагаемая выручка компании за 5 лет после начала реализации проекта составит 272 млн долл, а чистая прибыль – 77 млн долл. Компания планирует наладить сборку солнечных батарей на одном из производств в странах Западной Европы. В последнее время этот рынок растет на 25–30% в год. В первую очередь, конечно, продукция ООО «Солнечная Энергетика» будет ориентирована на экспорт, потому что в России пока потребление солнечной энергии небольшое – 2,5 МВт. Причем установки, генерирующие эту энергию, были разработаны еще 50 лет назад. Завершение работ планируется в апреле 2008 года, мощность производства на начальном этапе составит 10-12 МВт в год – в пять раз больше совокупного объема выпуска аналогичной продукции в РФ. В перспективе планируется выйти на 30 МВт.

В 2007 году на Международной выставке по солнечной энергетике в Милане участвовало 5 российских компаний: «Солнечный ветер», научно-производственное предприятие «Квант», АОЗТ «Амекс», «Энергомер», Подольский химико-металлургический завод. Фирма «Солнечный ветер» кроме обычных, односторонних солнечных модулей выпускает и двусторонние. За ту же цену это позволяет повысить эффективность на 5−7%, причем сейчас. Это пользуется большим успехом, и неслучайно фирма создала дочернюю компанию в Европе, в Испании – Solar Wind Europe. Пока все эти предприятия работают на 95−100% на внешний (европейский и мировой) рынок. В ближайшее время не следует ожидать всплеска потребления их продукции в России, по крайней мере, пока цены на энергоносители не выровняются с европейскими.

В 2007 году ученые России и Казахстана договорились о совместной реализации проекта производства кремния для солнечной энергетики, оценочная стоимость которого превысит 70 млн евро. Меморандум о сотрудничестве в области организации производства поликристаллического кремния подписан в Новосибирске 4-5 октября между Институтом геохимии им. Виноградова СО РАН, Институтом физики полупроводников СО РАН, Институтом теплофизики им. Кутателадзе СО РАН, ООО «Солнечный кремний» (Россия) и ТОО «МК KazSilicon» компании TSC Group (Казахстан).

Отечественная компания Nitol Solar, планирующая производить поликремний для солнечных батарей на комбинате «Усольехимпром» в Иркутской области, отказалась от проведения IPO на Лондонской фондовой бирже. Оценка компании в $1 млрд показалась ряду инвесторов завышенной, а предложенная ими цена не устроила руководство компании. К 2009 г. производительность Nitol должна достичь 3700 тонн поликремния в год. В начале 2007 г. компания приобрела реактор (стоимостью 49 млн. долларов) для приготовления поликремния из трихлорида кремния у компании GT Solar (Merrimack, Нью-Хэмпшир, США) и установила его на своем заводе Усолье Иркутской области. Текущая продукция Nitol – вся цепочка от сырьевых материалов (хлорин и водород) до трихлорсилана и поликремния для солнечных элементов. Производство продукции, ориентированной на солнечную энергетику, было запущено в 2007 г. В ноябре 2007 г. Nitol заключила соглашение с китайской Suntech Power Holdings Co. Ltd., производителем фотовольтаических ячеек и модулей, на поставку поликремния в течение 7 лет. В январе 2008 г. Nitol Solar заключила соглашение с Evergreen Solar, Inc (“Evergreen”, Marlboro, Массачусеттс, США) на поставку поликремния класса «для солнечных ячеек» в течение 7 лет, начиная с 2009 г. по фиксированной цене. Объем поставок должен обеспечить компании Evergreen произвести солнечных ячеек с общей емкостью 400 МВт.

Другие российские компании, планирующие основать заводы поликремния — Russian Silicon, Renova Orgsyntes, Poldosky, Baltic Silicon Valley и Synthetic Technologies. В планы включено производство поликремния, исходного сырья, солнечных ячеек, модулей и преобразователей для национального и мирового рынков.

Почему выгодно развивать подобное производство в России? Во-первых, здесь давно хорошо развита металлургия, в технологической цепочке которой в виде шлака остается много металлургического кремния – главного компонента производства поликремния, на основе которого изготавливаются ФЭПы. Во-вторых – в России есть квалифицированные кадры, т. к. в СССР поликремний, хоть и в небольших количествах, но производился. В-третьих, здесь пока низкие тарифы на электроэнергию для производства, а также на водоснабжение, газ и транспорт.

В ряде институтов СО РАН существуют серьезные наработки по теме «Солнечная энергетика на основе мультикремния». Координатором проекта с таким названием является д.ф.-м.н. А. Непомнящих.

Выгода проекта очевидна, потому что за последние три года цена поликремния выросла в 3–8 раз. Сейчас цена 1 кг доходит иногда до $250. Ежегодный дефицит производства поликремния составляет 25–30 тыс. т. Но при этом производство ФЭПов растет ежегодно на 50%. К 2010 году ожидается, что оно достигнет мощности в 14 ГВт.

Аналитики сходятся только в одном: если в сегменте ФЭПов «солнечному» холдингу придется конкурировать с крупными игроками, которые имеют производственные мощности 100-200 МВт и выше, то поликремний долго будет в дефиците. Цена на него на мировом рынке выросла с 2004 года с $24 до $80 за кг.

 Минимальные цены на фотоэлементы (начало 2007 г.)

Монокристаллические кремниевые — 4,30 $/Вт установленной мощности

Поликристаллические кремниевые — 4,31 $/Вт установленной мощности.

Тонкоплёночные — 3,0 $/Вт установленной мощности.

Стоимость кристаллических фотоэлементов на 40—50 % состоит из стоимости кремния.

Поможет ли бум в солнечной энергетике в ЕС сдержать изменение климата? | Энергетическая политика Германии и Европейского Союза | DW

«Мы вступили в новую эру развития. Солнечная энергетика процветает в Европейском Союзе», — с гордостью заявила Валбурга Хеметсбергер (Walburga Hemetsberger), глава отраслевого объединения предприятий солнечной энергетики SolarPower Europe. Точнее можно было бы сказать — вновь процветает. До 2012 года в ЕС уже наблюдался бум использования энергии солнца.

Одним из лидеров в развитии этой технологии тогда была Германия. Однако затем политики не смогли создать благоприятных рамочных условий для отрасли, и процесс затормозился: многие компании, выпускавшие солнечные батареи, разорились, десятки тысяч человек потеряли рабочие места, и Европа уступила Китаю ведущую роль в этой сфере.

Солнечные батареи сильно подешевели

И вот теперь бум повторяется? По данным SolarPower Europe, в 2019 году в Европе было введено в эксплуатацию больше новых солнечных батарей, чем любых других технологий производства электроэнергии. В настоящее время примерно 5% потребностей ЕС в электроэнергии обеспечиваются за счет установок, использующих энергию солнца. В 2018 году общая мощность действующих в Евросоюзе систем фотовольтаики составляла 115 ГВт. В 2019-м было введено в строй еще почти 17 ГВт, что в два раза больше, чем годом ранее, свидетельствуют данные отраслевого объединения.

Главной причиной нового подъема на рынке стало резкое падение цен на солнечные батареи. Цена на них сегодня составляет меньше четверти от той, что была в 2010 году. В итоге снизились и затраты на производство электричества с использованием энергии солнца.

Солнечные батареи на крышах домов в городе Фрайбург, Германия

Солнечные панели зачастую являются самым дешевым способом генерации электричества. Так, например, в Германии стоимость электричества, которое вырабатывают солнечные батареи, установленные на крышах зданий, составляет менее одной трети от стоимости электроэнергии на немецком рынке. Также и электричество, вырабатываемое в Европе из энергии солнца, значительно дешевле того, что производят новые угольные, газовые и атомные электростанции — его стоимость обычно в два раза ниже.

Кроме того, в отличие от методов генерации электроэнергии из ископаемых видов топлива солнечная энергетика наносит гораздо меньший долговременный ущерб окружающей среде, климату и здоровью населения, показывает исследование немецкого Федерального ведомства по охране окружающей среды (UBA).

Системы фотовольтаики станут главным источником электроэнергии

Эксперты сходятся во мнении, что солнце и ветер в будущем станут основными энергоносителями. При этом прогнозируемое снижение цен на фотоэлектрические преобразователи энергии благодаря внедрению инноваций и массовому производству будет только способствовать их более широкому использованию.

Кристиан Брейер (Christian Breyer), профессор Лаппенрантаского технологического университета (LUT) в Финляндии, ожидает в ближайшие 20 лет падения стоимости фотоэлектрических преобразователей еще в два раза. «К 2040 году электроэнергия, вырабатываемая крупными фотоэлектрическими станциями в богатых солнцем регионах планеты, будет стоить уже меньше цента за киловатт-час», — пояснил Брейер DW.

Установка солнечных батарей на крыше дома в Кельне

Ученые из LUT вместе с экспертами независимой организации Energy Watch Group (EWG) смоделировали, как мог бы выглядеть оптимальный вариант климатически нейтрального энергоснабжения в мире и в Европе. Согласно исследованию, к 2050 году солнечная энергия могла бы покрывать 62% всех энергетических потребностей Европы, ветровая — 32%, гидроэнергия — 4% и биоэнергия — 2%.

Для этого потребуется дальнейшее развитие отрасли. По словам одного из соавторов исследования, президента Energy Watch Group Ханса-Йозефа Фелля (Hans-Josef Fell), общая мощность фотоэлектрических установок в ЕС должна вырасти примерно до 5700 ГВт с нынешних 132 ГВт. «При таком сценарии переход на стопроцентное использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) возможен, и обойдется он не дороже сегодняшней энергетической системы», — рассказал Фелль DW.

Достаточно ли мощностей солнечных электростанций?

В ближайшие четыре года в Европе будут построены новые фотоэлектрические установки, общая мощность которых составит около 100 ГВт, а при оптимистическом сценарии — 145 ГВт, посчитали в организации SolarPower Europa, занимающейся развитием солнечной энергетики в Европе.

«Прирост мощностей установок фотовольтаики радует. Однако это лишь первый шаг в правильном направлении», — полагает профессор Клаудия Кемферт (Claudia Kemfert), возглавляющая отдел энергетики, транспорта и экологии Немецкого института экономических исследований (DIW). По ее выражению, Европе предстоит сделать «гораздо больше», чтобы достичь целей Парижского соглашения по климату, заключенного в 2015 году.

Ханс-Йозеф Фелль из Energy Watch Group призывает к переосмыслению сложившейся ситуации на всех уровнях: «Мировое сообщество должно действовать намного радикальнее». Чтобы ограничить глобальное потепление 1,5 градусами по Цельсию, ЕС необходимо ежегодно вводить в строй 500 ГВт новых мощностей фотоэлектрических установок. «Мировое сообщество должно где-то к 2030 году выйти на экономику с нулевыми углеродными выбросами», — полагает Фелль.

Возможности развития солнечной энергетики

Андреас Бетт (Andreas Bett), глава Института солнечно-энергетических систем Общества имени Фраунгофера (Fraunhofer ISE), указывает также на необходимость скорейшего принятия соответствующих мер европейскими политиками.

Он положительно оценивает новую стратегию Green Deal по улучшению экологической ситуации в Европе, которая была принята Еврокомиссией в декабре 2019 года. Но добавляет, что с точки зрения скорости ее недостаточно для предотвращения повышения температуры на Земле более чем на два градуса Цельсия — в соответствии с Парижским соглашением по климату. «Это значит, что нам нужно существенно ускорить процесс перестройки энергетики», — отмечает Бетт.

В ЕС солнечная энергетика может получить дополнительный импульс к развитию, если Европа сама будет производить больше фотоэлектрических систем. Согласно исследованию ISE, изготовление солнечных батарей в Европе экономически выгодно, поскольку позволит сократить расходы на транспортировку из стран Азии. Что же касается места для установки солнечных панелей, то его, по словам Бетта, в Европе вполне достаточно. Так, пока лишь примерно на крышах десяти процентов домов в ЕС установлены фотоэлектрические панели.

Смотрите также:

  • Альтернативные ландшафты Германии

    Дисен-ам-Аммерзе (Бавария) • На прошлой июльской неделе мы опубликовали этот снимок из Баварии в нашей рубрике «Кадр за кадром» — причем, руководствуясь чисто эстетическими соображениями: не смогли пройти мимо столь живописного ландшафта. Публикация этого пейзажа с солнечными батареями вызвала оживленное обсуждение в соцсетях — о пользе и вреде возобновляемых источников энергии.

  • Альтернативные ландшафты Германии

    Лемвердер (Нижней Саксония) • Поэтому сегодня продолжим тему солнечных панелей и ветряков на немецких просторах. На возобновляемые источники в Германии уже приходится более 40 процентов всего объема вырабатываемой электроэнергии.

  • Альтернативные ландшафты Германии

    Ульм (Баден-Вюртемберг) • При этом официальная немецкая статистика в этих данных учитывает энергию ветра, солнца, воды, а также получаемую разными путями из биомассы и органической части домашних отходов.

  • Альтернативные ландшафты Германии

    Якобсдорф (Бранденбург) • В 2018 году на наземные (оншорные) и морские (офшорные) ветроэнергетические установки и парки в Германии пришлась почти половина всего объема произведенной возобновляемой энергии — 41 % и 8 % соответственно.

  • Альтернативные ландшафты Германии

    Пайц (Бранденбург) • Доля солнечных электростанций в этом возобновляемом энергетическом «коктейле» достигла 20 %.

  • Альтернативные ландшафты Германии

    Юнде (Нижняя Саксония) • Ровно столько же, то есть 20 % пришлось на использование биомассы в качестве альтернативного источника электрической энергии. Еще три процента дает использование органической части домашних отходов.

  • Альтернативные ландшафты Германии

    Хаймбах (Северный Рейн — Вестфалия) • Оставшиеся семь процентов возобновляемой энергии приходятся на ГЭС. Возможности для строительства гидроэлектростанций в Германии ограничены, но используются эти ресурсы уже очень давно. Эту электростанцию в регионе Айфель построили в 1905 году. Оснащенная современными турбинами, она исправно работает до сих пор.

  • Альтернативные ландшафты Германии

    Халлиг Хооге (Шлезвиг-Гольштейн) • Для полноты картины приведем расклад по всем источникам в Германии за 2018 год: АЭС — 13,3 %, бурый уголь — 24,1 %, каменный уголь — 14,0 %, природный газ — 7,4 %, ГЭС — 3,2 %, ветер — 20,2%, солнце — 8,5 %, биомасса — 8,3 %.

  • Альтернативные ландшафты Германии

    Гарцвайлер (Северный Рейн — Вестфалия) • В 2038 году в Германии намерены полностью отказаться от сжигания бурого угля для получения электроэнергии. Последний атомный реактор, согласно решению федерального правительства, должны вывести из эксплуатации в 2022 году. В прошлом году на АЭС и бурый уголь пришлось более 37 %, которые необходимо будет чем-то замещать.

  • Альтернативные ландшафты Германии

    Сиверсдорф (Бранденбург) • По данным на конец 2018 года в Германии насчитывалось более 29 тысяч наземных ветроэнергетических турбин. В прибрежных морских водах Германии расположено еще около 1350 ветряков, однако более четырех десятков из них еще не были подключены в энергетическую сеть.

  • Альтернативные ландшафты Германии

    Северное море (Шлезвиг-Гольштейн) • Серьезную проблему представляет необходимость строительства новых энергетических трасс для транспортировки энергии из северных регионов, где ветер дует чаще и сильнее (здесь много таких турбин), к потребителям в западные и южные части Германии.

  • Альтернативные ландшафты Германии

    Лебус (Бранденбург) • Эти планы вызывают протесты жителей в тех густонаселенных регионах, по которым линии электропередач должны проходить. В некоторых местах люди требуют убирать высоковольтные ЛЭП под землю.

  • Альтернативные ландшафты Германии

    Рюген (Мекленбург — Передняя Померания) • Планы установки новых ветроэнергетических турбин в разных регионах все чаще наталкиваются в Германии на сопротивление со стороны населения. Соответствующие судебные иски часто имеют успех, что уже заметно сказывается на годовых показателях роста отрасли — тем более, что подходящие места становится находить все труднее.

  • Альтернативные ландшафты Германии

    Вормс (Рейнланд-Пфальц) • Согласно данным службы Deutsche WindGuard, в 2018 году в Германии было введено в эксплуатацию всего 743 новых ветряка. При этом предыдущий 2017 год оказался рекордным в истории развития этого вида возобновляемой энергии в ФРГ: почти 1849 новых установок.

  • Альтернативные ландшафты Германии

    Дассов (Мекленбург — Передняя Померания) • Всего в Германии сейчас насчитывается около тысячи гражданских инициатив, выступающих против строительства новых ветряков. Их сторонники считают, что эти установки разрушают жизненное пространство птиц и летучих мышей, уродуют ландшафты, а инфразвук и прочий постоянный шум этих установок вредит здоровью людей, живущих по соседству.

  • Альтернативные ландшафты Германии

    Восточная Фризия (Нижняя Саксония) • Эти инициативы требуют, в частности, в качестве альтернативы рассматривать газовые и паровые электростанции, повышать эффективность угольных станций, а также пересмотреть решение парламента и правительства Германии об отказе от атомной энергии.

  • Альтернативные ландшафты Германии

    Зауэрланд (Северный Рейн — Вестфалия) • Представители отрасли обычно указывают на недоказанность негативного влияния инфразвука на здоровье. Что касается гибели птиц из-за ветровых установок, специалисты называют разные цифры, максимум — до 200 тысяч в год в целом по Германии. Для сравнения: в результате столкновений со стеклами окон и фасадов погибает около 18 миллионов птиц в год.

  • Альтернативные ландшафты Германии

    Сиверсдорф (Бранденбург) • Летучих мышей гибнет более 100 тысяч в год (по некоторым оценкам, втрое больше) — не только от столкновений с лопастями, но и из-за травм, получаемых в результате завихрений воздуха, когда они пролетают рядом. Много гибнет во время сезонной миграции. Эксперты требуют учитывать эти факторы — в частности, отключать ветряки в часы особой активности летучих мышей.

  • Альтернативные ландшафты Германии

    Бедбург-Хау (Северный Рейн — Вестфалия) • Правила выбора мест для ветряков регулируются земельными законами. Например, в Северном Рейне — Вестфалии минимальное расстояние до жилых построек составляет 1500 метров, в Тюрингии — 750 метров. В Баварии это расстояние вычисляется по формуле «Высота установки х 10», то есть, например, два километра между жилыми зданиями и двухсотметровым ветряком.

  • Альтернативные ландшафты Германии

    Ренцов (Мекленбург — Передняя Померания) • Дискуссии о развитии возобновляемых источников энергии часто ведутся в Германии эмоционально и будут продолжаться в обозримом будущем. Чтобы повысить готовность населения видеть в окрестностях такие установки, предлагается, в частности, отчислять дополнительную часть доходов конкретным регионам на различные нужные и полезные для местных жителей проекты.

    Автор: Максим Нелюбин


Плюсы и минусы гелиоэнергетики: достоинства и недостатки

Гелиоэнергетика — относительно новый вид энергетики (по сравнению с гидро- и ветроэнергетикой). До сих пор энергию солнца использовали лишь косвенно (к примеру, сжигая древесину, для выращивания которой требуется солнце). Теперь же речь идет о прямом преобразовании солнечного излучения в электрическую или тепловую энергию. Правда, у гелиоэнергетики имеется существенное ограничение: нет солнца — нет энергии. Но оборудование совершенствуется, и сегодняшние гелиопанели способны улавливать даже рассеянное солнечное излучение, благополучно превращая его в нужный вид энергии.

Плюсы и минусы гелиоэнергетики

Плюсы гелиоэнергетики очевидны:

  • солнечное излучение бесплатно и доступно каждому, для организации энергоснабжения не нужны дорогие линии электропередач, хранилища топлива и многое другое. Достаточно лишь разместить необходимое оборудование на своем участке — и доступ к солнечной энергии обеспечен.
  • Кроме того, гелиоэнергетика экологична: нет ни ядовитых выбросов, ни вредных побочных эффектов. Отсутствует даже шум, в отличие от ветрогенераторов. А оборудование, предлагаемое современными производителями, вполне надежно и долговечно.
  • Несмотря на относительно большую стоимость (сравнимую, впрочем, со стоимостью других вариантов организации автономного энергоснабжения), оно довольно быстро окупается и начинает поставлять совершенно бесплатное электричество высокого качества.
  • Еще один плюс: оборудование требует минимального ухода и может размещаться так, что практически не будет занимать места (например, на крыше дома).

Однако имеются и минусы.

  • Солнце не светит 24 часа в сутки, и по ночам солнечные панели простаивают.

    Но даже это полбеды. Проблема в том, что далеко не каждый день выдается достаточно солнечным для того, чтобы оборудование работало на полную мощность. Дожди, снегопады, туман — все это снижает эффективность солнечных панелей. Поэтому приходится использовать аккумуляторы, которые заряжаются в солнечные дни, и расходовать эту энергию в ночнтое время суток, а также при пасмурной погоде. Кроме того, солнечные панели часто сочетают с другими видами генераторов, чтобы компенсировать дождливые, снежные или туманные дни.

  • К недостаткам гелиоэнергетики обычно относят и низкий КПД фотоэлектрических элементов, тем более что в сочетании с достаточно высокой стоимостью собственной солнечной электростации это увеличивает срок окупаемости оборудования. Действительно, сегодня производители в основном предлагают фотоэлементы с KПД около 16%, и лишь у лучших образцов (и, соответственно, самых дорогих) он достигает 25%. Но уже разработаны фотоэлементы, имеющие КПД 43,5%, так что в ближайшем будущем можно ожидать снижения цен на оборудование, а также значительного роста его эффективности.

Гелиоэнергетика сегодня и завтра | Журнал ПАРТНЕР

«Партнер» №9 (156) 2010г.

Михаил Карелин (Израиль)

С каждым годом запасы углеводородных энергоресурсов Земли иссякают, в то время как солнце предлагает нам неисчерпаемые запасы экологически чистой возобновляемой энергии. Подсчитано, что за 20 минут солнце посылает на Землю столько энергии, сколько человечество расходует в течение года.

Поэтому одна из главных задач XXI века — найти наиболее целесообразные способы использования солнечной энергии. Гелиоэнергетика — получение электрической или тепловой энергии за счет солнечной- одно из самых перспективных направлений энергетики. По оптимистическим прогнозам, к 2020 году гелиоэнергетика обеспечит от 5 до 25% мирового производства энергии.

Со школьной скамьи известна легенда об уничтожении Архимедом римского флота при защите своего родного города Сиракузы. Древнегреческий ученый приказал воинам отполировать свои бронзовые щиты, а затем выстроиться дугой вдоль побережья. Отраженные солнечные лучи сожгли стоявшие на якоре римские корабли.

Древние греки умели концентрировать солнечные лучи, но не умели преобразовывать солнечную энергию в электрическую и ее запасать.

 

Преобразование солнечной энергии в электрическую

Излучение Солнца — основной источник энергии на Земле. Его мощность характеризуется солнечной постоянной — количеством энергии, приходящимся на единицу площади. До поверхности Земли, с учетом потерь в атмосфере, доходит только 1000 ватт/кв.м. Растения преобразуют солнечную энергию с помощью фотосинтеза в процессе создания органических соединений. В далеком прошлом путем фотосинтеза была получена энергия, запасенная природой в виде нефти, угля и других углеводородных ресурсов.

В настоящее время получили распространение два способа преобразования солнечной энергии в электрическую:

   √   с помощью тепловых машин, использующих водяной пар, углекислый газ, фреоны и др.,

   √   с помощью фотоэлементов, образующих солнечные батареи, которые устанавливаются на гелиоэлектростанциях.

 

Солнечные батареи могут быть различной мощности: от портативных установок мощностью в несколько ватт до мощных электростанций, покрывающих миллионы квадратных метров площади. Чтобы исключить зависимость от суточного и сезонного солнечных циклов и состояния атмосферы, энергию накапливают в аккумуляторах.Возможно сочетание фотоэлементов с другими источниками энергии, например, с ветровыми установками, а также с электростанциями на ископаемом топливе.

Солнечные батареи, изготовленные на основе кристаллов кремния, преобразуют от 13 до 18% солнечной энергии в электрическую. Фотоэлементная отрасль развивается очень быстро. Если в 1985 г. суммарная мощность всех гелиоэлектростанций мира составляла 21 МВт, то в 2010 г. она достигнет 3 200 — 3 900 МВт, а прибыль производителей гелиоэлектроэнергии составит 18-23 млрд. долларов в год. Любопытно, что, когда установленные мощности фотоэлементов в мире удваиваются, цена электричества, производимого солнечной энергетикой, падает на 20-30 %.

Немаловажно и то, что при работе солнечных установок практически не добавляется тепло в приземных слоях атмосферы, не создается тепличный эффект и не происходит загрязнение воздуха.

В то же время у солнечной энергетики имеется существенный недостаток: зависимость солнечного излучения от климатических условий местности, состояния атмосферы, времени суток и года.

 

США — лидер солнечной энергетики

Практическая реализация солнечных энергетических технологий в США активно началась с середины 70-х годов прошлого века. В 80-х годах, при участии специалистов из Израиля, в Калифорнии было построено девять предприятий гелиоэнергетики общей мощностью 354 МВт, что позволяет экономить примерно 2 млн. баррелей нефти. В районе пустыни Мохаве сооружены 80-метровые башни, увенчанные огромными параболическими солнцесборниками. Около двух тысяч концентрически расположенных гелиостатов, управляемых компьютером, как головки подсолнухов, постоянно поворачиваются вслед за дневным светилом. Вблизи города Ланкастер заканчивается строительство другой крупной гелиоэлектростанции, оборудованной системой плоских фотоэлектрических панелей.

В 1997 году президент США Б. Клинтон провозгласил новую инициативу США: «Миллион солнечных крыш», которая предусматривала к 2010 году установку фотоэлектрических энергосистем на крышах миллиона муниципальных и частных домов.

По другому грандиозному проекту, на тысячах гектар Калифорнийской пустыни будут установлены отражатели в форме полусферического блюда диаметром одиннадцать метров, состоящие из множества мелких зеркал. Каждое такое «блюдо» будет фокусировать солнечную энергию для нагрева водорода до 720 eС. По самым скромным оценкам, проект должен превратиться в самую большую солнечную электростанцию в мире, а вся система будет преобразовывать в электричество примерно 30% получаемой световой энергии. В итоге 22 000 зеркал смогут производить почти 500 МВт электроэнергии.

 

Германия. Вместо полигона — гелиоэлектростанция

В 2009 г. в 150 км к юго-востоку от Берлина, в Турнов-Прайлак, на месте крупнейшего полигона Группы советских войск в Германии, введена в эксплуатацию солнечная электростанция Либерозе, которая по своим размерам стала второй в мире. Территория полигона многие годы не использовалась из-за сильнейших экологических загрязнений. На площади размером более 210 футбольных полей уже размещены 560 тыс. солнечных панелей суммарной мощностью 53 МВт. Всего планируется установить 700 тыс. панелей. Несмотря на финансовый кризис, в этот проект было инвестировано более 160 млн. евро.

Кроме того, немецкие компании успешно сотрудничают с фирмами других стран в строительстве солнечных электростанций за пределами Германии. Так, германская Solar Millennium AG и известная китайская фирма осуществляют строительство гелиоэлектростанции в Китае, провинции Внутренняя Монголия. Инвестиции в проект составят около 2,5 млрд. долларов. Планируется, что на начальном этапе мощность солнечной электростанции будет равна 50 МВт, но уже к 2020 году этот показатель достигнет 1 000 МВт. Вырабатываемое электричество будет продаваться энергетическим компаниям по цене 18-20 центов США за киловатт-час.

Большое внимание уделяется в Германии транспорту, движущемуся за счет гелиоэнергии. Так, на верфи HDW в Киле построено самое крупное в мире судно, использующее энергию нашего светила. На этом катамаране швейцарско-французская команда намерена в 2011 году обогнуть земной шар.

«Солнечный» самолет Solar Impulse — первый пилотируемый аппарат, летающий исключительно на солнечной энергии, доказал, что может летать ночью. Самолет представляет собой легкий (1.6 т) аппарат с огромными крыльями размахом 64.3 м, на которых размещены 12 тыс. фотоэлементов.

Генерируемая ими энергия питает 4 электромотора мощностью 10 л.с. Проект реализован при финансовой поддержке Deutsche Bank, причем расходы превысили 95 млн. долларов.

 

Гелиоэнергетика в Израиле

Израиль по выработке солнечной энергии на душу населения является мировым лидером. Интенсивность солнечного излучения в этой стране является одной из самых высоких на планете, а количество солнечных часов в году составляет приблизительно 3200.

Таким образом, в Израиле на единицу площади приходится в два-три раза больше солнечной энергии, чем, например, в Германии, а пустыни Негев и Арава идеально подходят для строительства солнечных электростанций. В течение 300 дней в году здесь стоит жаркая солнечная погода. В июле 2009 г. в пустыне Негев, недалеко от Эйлата, начала работать комбинированная солнечно-термальная электростанция башенного типа, одна из первых в мире.

Израильские специалисты работают в области гелиоэнергетики совместно с фирмой Siemens, которая приобрела 40% акций израильской компании Arava Power. Они построят на территории Израиля несколько солнечных электростанций общей мощностью 40 МВт.

Основные исследования и разработки израильских специалистов направлены на повышение КПД фотоэлектрических систем и удешевление солнечной электроэнергии. Израиль является лидером также в использовании солнечных бойлеров.

Крыши почти всех домов в Израиле покрыты черными плитами. Это — фотоэлектрические солнечные батареи, служащие водонагревателями. При этом многие дома снабжаются электричеством и горячей водой за счет собственных автономных солнечных установок.

Курортный город Эйлат должен стать первым городом Израиля, полностью обеспеченным электроэнергией, вырабатываемой гелиоэлектростанциями.

 

Североафриканский и египетский проекты

14 июля 2009 г. двенадцать европейских компаний одобрили план Desertec по строительству в Северной Африке в пустыне Сахара гигантских солнечных электростанций, которые будут обеспечивать 15% энергетических нужд Западной Европы. Разработка проекта закончится к 2012 году, а к 2050 году инвестиции в Desertec должны составить уже 400 млрд. евро.

Ведутся переговоры между Израилем и Египтом по выполнению совместного проекта строительства гелиоэлектростанций на Синае. Египет предоставит территорию для строительства, а Израиль возьмет на себя всю техническую сторону и эксплуатацию станций.

В ходе реализации североафриканского и египетского проектов будут использованы новейшие технические достижения в области солнечной электроэнергетики и общая элементная база. В перспективе планируется создание единой энергетической системы, обеспечивающей преобразование и использование экологически чистой солнечной энергии.

Что такое гелиоэнергетика | значение термина | техническая информация


гелиоэнергетика это
отрасль энергетики, в которой для получения электрической и тепловой энергии используется лучистая энергия Солнца. Энергия солнечного излучения относится к возобновляемым природным видам энергии наряду с гидравлической и геотермальной; её общее количество, получаемое поверхностью Земли за год, составляет ок. 1018 кВт·ч, что более чем в 20 000 раз превышает современный уровень мирового энергопотребления.
Наиболее целесообразно и перспективно использование энергии Солнца для энергоснабжения потребителей, находящихся в южных труднодоступных, удалённых районах, не нуждающихся в больших мощностях (для водоснабжения пресной водой, получения бытового тепла и т. п.), а также в космосе. Лучистая энергия Солнца используется человечеством с древних времён (напр., сушка пищевых продуктов). Со временем был разработан ряд устройств для нагрева воды, обогрева теплиц и т. п. Затем появились различные установки для отопления и охлаждения зданий, опреснения солёной воды, энергообеспечения устройств систем связи, ирригации, космических аппаратов и т. д. К 2000 г. доля используемой солнечной энергии в общем объёме энергопотребления составила 2–3 %. Исследования в области использования солнечной энергии ведутся во многих странах мира, особенно в регионах с интенсивным солнечным излучением – в странах Средиземноморья, юга Европы, на Ближнем Востоке, в Африке, странах Средней Азии и др. Разработки проводятся на уровне национальных программ, что связано во многом с постепенным истощением традиционных источников энергии и повышением цен на органическое топливо. Строительство гелиоустановок обычно рассматривается как дополнение к традиционным источникам энергии. Недостатком всех гелиоустановок является зависимость их работы от состояния атмосферы, а также от сезонных и суточных колебаний солнечной радиации, что требует включения в их состав аккумулирующих устройств.

Источник: Энциклопедия «Техника». — М.: Росмэн. 2006.

Вы знали что это такое?

10 новостей о развитии солнечной энергетики в мире

Солнечная энергетика переживает небывалый подъем. Так, в конце апреля производство электричества за счет энергии солнца в Великобритании достигло исторического максимума в 9,68 ГВт. Этого объема хватит, чтобы обеспечить треть страны электроэнергией. Мы собрали самые интересные новости о развитии солнечной энергетики в мире.

Солнечная электростанция с двусторонними панелями появится в Малайзии

В Малайзии идет строительство первой солнечной электростанции мощностью 43,8 МВт с двусторонними панелями. Как доказали современные исследования, такие станции позволят производить электричество дешевле, чем при использовании газа.

В Китае объединяют возможности солнечной энергетики и сельского хозяйства

Плантация ягод годжи и солнечная электростанция позволили китайцам добиться очень эффективного использования земельных ресурсов. Проекты, совмещающие возможности возобновляемой энергетики и аквакультуры, способны существенно увеличить урожай.

В Норвегии изучают «зимний вариант» солнечной энергетики

Растапливать снег, используя энергию для фотоэлектрических модулей, устанавливаемых на плоских кровлях, предлагает норвежская компания Innos. В системе модуль подогрева соединен с датчиком веса. Плюсы плана в том, что работа со снегом снизит нагрузку на кровли.

Из-за карантина солнечная энергетика в Европе бьет новые рекорды

Ограничения, связанные с пандемией коронавируса, оказали положительное влияние на чистоту воздуха. Это, в свою очередь, повлияло на эффективность работы солнечных панелей в Великобритании, Германии и Испании.

В США открылся McDonald’s, работающий за счет возобновляемых источников энергии

В сети McDonald’s заработал первый ресторан, обходящийся без традиционного электричества. Его открыли в американской Флориде на территории Walt Disney World. Всю энергию заведение получает из возобновляемых источников.

В Швеции разработали молекулу для сбора и хранения солнечной энергии

Новые возможности для хранения солнечной энергии нашли ученые из шведского Университета Линчёпинга (LiU). Они создали молекулу, способную поглощать энергию солнечного света, сохраняя ее в химических связях. Она способна и результативно ловить солнечную энергии, и хранить ее.

JinkoSolar выпустила солнечные модули мощностью 610 Вт

Крупнейший производитель солнечных модулей в мире – китайская компания JinkoSolar – представила модуль мощностью 610 Вт. 

Еще в декабре 2019 года рекордной мощностью 500 Вт обладал модуль компании Risen Energy. Однако развитие солнечной энергетики продолжается, и уже несколько производителей выпустили модули мощностью более 600 Вт — Trina Solar, SunPower и Risen Energy.

Дроны помогут инспектировать солнечные электростанции

Группа компаний «Хевел» впервые задействовала дроны для инспекции модулей на Майминской солнечной электростанции, расположенной вблизи Горно-Алтайска.

Solarwatt будет выпускать черные солнечные батареи без бликов

Новое безбликовое стекло позволит активнее использовать солнечную энергию. Электростанции подойдут для плотно застроенных жилых комплексов, где блики сильно мешают людям, и в зданиях, расположенных возле аэропортов. Черные солнечные батареи Vision 60M black типа стекло-стекло, созданные немецкой компанией Solarwatt, обладают безбликовым стеклом даже на фронтальной стороне.

Кислород поможет эффективнее преобразовывать солнечную энергию

Специалисты из двух австралийских и одного американского университетов пришли к выводу, что кислород можно использовать для трансфера низкоэнергетического излучения. Это открытие может стать настоящим прорывом в технологии солнечных элементов: оно позволит и повысить производительность, и уменьшить стоимость преобразования солнечной энергии в электричество.

Солнечная энергия | Пособие для студентов по глобальному изменению климата

Почему днем ​​ярче и теплее ночи? Ответ прост: солнечная энергия. Солнечная энергия — это просто свет и тепло, исходящие от солнца.

Люди могут использовать солнечную энергию несколькими способами:

  • Фотоэлементы, преобразующие солнечный свет в электричество.
  • Солнечная тепловая техника, , где солнечное тепло используется для производства горячей воды или пара.
  • Пассивное солнечное отопление, , которое может быть таким простым, как позволить солнцу светить через окна для обогрева внутри здания.

Фотоэлектрические элементы

У вас есть солнечный калькулятор или часы? Эти изделия питаются от фотоэлементов. Фотоэлектрический элемент поглощает свет и преобразует его непосредственно в электричество.Группа фотоэлектрических элементов известна как солнечная панель.

Возможно, вы видели солнечные батареи на домах, на электронных дорожных знаках или на парковках для питания света. Люди, у которых дома есть солнечные батареи, покупают меньше электроэнергии у коммунальных предприятий, потому что они производят электричество самостоятельно. Если у вас достаточно солнечных панелей, вы даже сможете производить больше энергии, чем вам нужно. В некоторых штатах это означает, что вы можете включить счетчик электроэнергии задом наперед и отдать дополнительную электроэнергию остальной части сообщества.Электроэнергетическая компания платит вам !

Как это работает

Солнечная тепловая техника

Другой способ использования солнечной энергии — это сбор солнечного тепла. Солнечные тепловые электростанции используют тепло солнца для создания пара, который затем можно использовать для производства электроэнергии. В меньшем масштабе солнечные панели, использующие тепловую энергию, можно использовать для нагрева воды в домах, других зданиях и бассейнах.

Как это работает

  1. Зеркала или отражатели концентрируют солнечные лучи для нагрева особого вида жидкости.
  2. Тепло от этой жидкости приводит к кипению воды и образованию пара.
  3. Пар вращает турбину, подключенную к генератору, который вырабатывает электричество.
  4. Пар охлаждается и снова конденсируется в воду, которая повторно используется, повторно нагревается и снова превращается в пар.

Посмотрите видео, чтобы узнать больше о том, как работают эти системы.

Пассивное солнечное отопление

Вы когда-нибудь замечали, как солнечный свет, проникающий через окно, может сделать ваш дом теплее даже в холодный день? Если да, то вы видели в действии пассивное солнечное отопление! Люди могут проектировать или реконструировать здания, чтобы зимой использовать тепло от солнца. Хорошо, если большие окна выходят на юг (сторона, которая получает больше всего солнечного света повсюду к северу от экватора) и не затенены другими зданиями или деревьями.Хороший дизайн часто включает в себя свесы, подвижные навесы или жалюзи, которые блокируют солнце летом, когда людям нужно охладить свои дома, а не обогревать их.

Интересные факты

  • Школьные автобусы на солнечных батареях. Город в Висконсине использует солнечные батареи для зарядки гибридных электрических школьных автобусов.
  • Карты Google для солнечных батарей. Если вы живете в Сан-Франциско или Бостоне, вы можете увидеть солнечные батареи в вашем районе на карте.
  • Как это круто? В 2010 году Китай представил первый кондиционер на солнечной энергии. В случае массового производства эти устройства могут помочь снизить потребление энергии и выбросы парниковых газов в Китае и других странах.
  • Solar присоединяется к высшей лиге. Тайваньский национальный стадион рекламируется как крупнейший спортивный стадион в мире. Его прозвали «летающим драконом» из-за его серебристо-синего навеса, который изгибается хвостом и содержит около 9000 солнечных батарей.Когда стадион не используется, он снабжает энергией дома и предприятия.

Начало страницы

Вы знаете, что такое фотоэлектрическая энергия?

ЧТО ТАКОЕ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ И КАК ЭТО РАБОТАЕТ?

Фотоэлектрическая солнечная энергия — это чистый, возобновляемый источник энергии , который использует солнечное излучение для производства электроэнергии. Он основан на так называемом фотоэлектрическом эффекте, с помощью которого определенные материалы могут поглощать фотоны (световые частицы) и высвобождать электроны, генерируя электрический ток.

Для этой цели используется полупроводниковый прибор, называемый фотоэлектрическим элементом , который может быть изготовлен из монокристаллического, поликристаллического или аморфного кремния или других тонкопленочных полупроводниковых материалов. Ячейки, изготовленные из монокристаллического кремния, получаются из монокристалла чистого кремния и достигают максимальной эффективности, в среднем от 18% до 20%. Те, которые сделаны из поликристаллического кремния, состоят из блоков из нескольких кристаллов, поэтому они дешевле и имеют средний КПД от 16% до 17.5%. Наконец, те, которые сделаны из аморфного кремния, имеют неупорядоченную кристаллическую решетку, что приводит к более низким характеристикам (средняя эффективность от 8% до 9%), но также к более низкой цене.

ВИДЫ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Есть два типа фотоэлектрических станций: те, которые подключены к сети, и те, которые не подключены. Внутри первого есть два подкласса:

  • Фотоэлектрические электростанции: вся энергия, производимая панелями, подается в электрическую сеть.
  • Генератор с собственным потреблением: часть произведенной электроэнергии потребляется производителем (например, в жилом доме), а остальная часть сбрасывается в сеть. Кроме того, производитель забирает из сети энергию, необходимую для удовлетворения своих потребностей, когда агрегат не дает достаточно энергии.

Эти подключенные к сети установки состоят из трех основных элементов:

  • Фотоэлектрические панели: это группы фотоэлектрических элементов, установленных между слоями кремния, которые улавливают солнечное излучение и преобразуют свет (фотоны) в электрическую энергию (электроны).
  • Инверторы: они преобразуют постоянный электрический ток, производимый панелями, в переменный ток, пригодный для потребления.
  • Трансформаторы: переменный ток, генерируемый инверторами, имеет низкое напряжение (380-800 В), поэтому для повышения его до среднего напряжения (до 36 кВ) используется трансформатор.

Автономные объекты работают изолированно и часто располагаются в удаленных местах и ​​на фермах для удовлетворения потребностей в освещении, поддержки телекоммуникаций и запуска насосов в ирригационных системах. Этим изолированным установкам для работы требуются два дополнительных элемента:

  • Батареи: для хранения энергии, производимой панелями, которая не используется, когда она генерируется, накопленная энергия может затем использоваться при необходимости.
  • Контроллеры: для защиты аккумулятора от перезарядки и предотвращения неэффективного использования аккумулятора.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

Как работают фотоэлектрические электростанции?

СМОТРЕТЬ ИНФОРМАЦИЮ: Как работают фотоэлектрические электростанции? [PDF]

Узнайте о процессе подробно

  • Благодаря фотоэлектрическому эффекту электромагнитное излучение , излучаемое солнцем , преобразуется непосредственно в электрическую энергию.
  • Фотоэлектрические панели состоят из ячеек, которые поглощают световые частицы (фотоны) и выделяют электроны или постоянный электрический ток. Для получения желаемой мощности панели соединяют последовательно, образуя цепочки.
  • Непрерывная электрическая энергия, производимая панелями , преобразуется инверторами в переменный ток . Эти элементы также контролируют качество электроэнергии, подаваемой в сеть.
  • Трансформаторы повышают напряжение до среднего (до 36 кВ).
  • Электроэнергия переменного тока, теперь пригодная для потребления, распределяется по линиям передачи, способным передавать ток на большие расстояния. В их конструкции используются неизолированные металлические жилы, они изготавливаются путем размещения металлической проволоки вокруг центральной проволоки.

Скрыть информацию

ПРЕИМУЩЕСТВА ФОТОЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Солнечная энергия | Национальный центр соответствующих технологий

Солнечная энергия может сыграть ключевую роль в создании чистой и надежной энергетики будущего.Преимущества многочисленны и разнообразны. Потребители, использующие эти технологии, получат прямую и немедленную выгоду. Использование солнечной энергии приносит немедленные выгоды для окружающей среды. Электроэнергия часто производится путем сжигания ископаемых видов топлива, таких как нефть, уголь и природный газ. При сгорании этих видов топлива в атмосферу выделяются различные загрязнители, такие как диоксид углерода (CO2), диоксид серы (SO2) и оксид азота (NOx), которые создают кислотные дожди и смог. Двуокись углерода от сжигания ископаемого топлива является важным компонентом выбросов парниковых газов.Эти выбросы могут значительно изменить окружающую среду в мире и привести к глобальному потеплению, предсказанному большинством ученых-атмосферников.

При сжигании ископаемого топлива ежегодно в атмосферу выделяется более 6 миллиардов тонн углерода. Только на Соединенные Штаты приходится 23 процента этих выбросов. Чистые источники энергии, такие как солнечная энергия, могут помочь удовлетворить растущие потребности в энергии, одновременно уменьшая загрязнение и предотвращая ущерб окружающей среде и здоровью населения.

Солнечная энергия — отличная альтернатива ископаемому топливу по многим причинам:

  • Это чистая энергия. Даже если подсчитать выбросы, связанные с производством солнечных элементов, фотоэлектрическая генерация производит менее 15 процентов углекислого газа от обычной угольной электростанции. Использование солнечной энергии для замены традиционных источников энергии на ископаемом топливе может предотвратить выброс загрязняющих веществ в атмосферу.
  • Использование солнечной энергии для снабжения энергией миллиона домов снизило бы выбросы CO2 в 4 раза.3 миллиона тонн в год, что эквивалентно удалению с дороги 850 000 автомобилей.
  • Солнечная энергия использует меньше природных ресурсов, чем традиционные источники энергии. Использование энергии солнечного света может заменить использование накопленной энергии в природных ресурсах, таких как нефть, природный газ и уголь. По оценкам исследователей энергетической отрасли, площадь земли, необходимая для фотоэлектрических (ФЭ) элементов для производства электроэнергии, достаточной для удовлетворения всех потребностей США в электроэнергии, составляет менее 60000 квадратных километров, или примерно 20 процентов площади Аризоны.
  • Солнечная энергия — возобновляемый ресурс. По оценкам некоторых ученых и отраслевых экспертов, возобновляемые источники энергии, такие как солнечная энергия, могут обеспечить до половины мирового спроса на энергию в ближайшие 50 лет, даже если потребности в энергии продолжают расти.

Solar — это латинское слово, обозначающее солнце — мощный источник энергии, который можно использовать для обогрева, охлаждения и освещения наших домов и предприятий. Это потому, что за один час на Землю падает больше солнечной энергии, чем каждый человек в мире использует за год.Различные технологии преобразуют солнечный свет в полезную энергию для зданий. Наиболее часто используемые солнечные технологии для домов и предприятий — это солнечное нагревание воды, пассивное солнечное проектирование для обогрева и охлаждения помещений и солнечная фотоэлектрическая энергия для электричества.

Компании и промышленность также используют эти технологии для диверсификации источников энергии, повышения эффективности и экономии денег. Солнечные фотоэлектрические технологии и технологии концентрированной солнечной энергии также используются разработчиками и коммунальными предприятиями для производства электроэнергии в больших и малых масштабах.Узнайте больше о следующих солнечных технологиях:

Солнечные фотоэлектрические технологии

Концентрация солнечной энергии

Солнечное технологическое тепло

(источник: EERE)

Как работают солнечные водонагреватели?