พลังงานแสงอาทิตย์ในรัสเซีย: เทคโนโลยีและอนาคต โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ในรัสเซีย

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

หลายปีที่ผ่านมามนุษยชาติมีความกังวลเกี่ยวกับการได้รับพลังงานราคาถูกจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนทางเลือก การเปลี่ยนแปลงของมวลอากาศ กระแสน้ำของคลื่นทะเล ความร้อนใต้พิภพ ทั้งหมดนี้ถูกมองว่าเป็นศักยภาพที่ไม่สิ้นสุดเพิ่มเติมเมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงฟอสซิล

แหล่งพลังงานหมุนเวียนที่มีแนวโน้มมากที่สุดคือพลังงานแสงอาทิตย์ ท้ายที่สุด มันมีทรัพยากรมหาศาล นำแสงและความร้อน ทำให้ระบบสำคัญทั้งหมดบนโลกของเราเคลื่อนไหว นั่นคือเหตุผลที่มนุษย์เล็งเห็นถึงโอกาสอันยิ่งใหญ่สำหรับตัวเองในเรื่องนี้ แม้จะมีข้อบกพร่องหลายประการในทิศทางนี้ แต่พลังงานแสงอาทิตย์ในรัสเซียก็ยังได้รับโมเมนตัม

ไฟฟ้าทำมาจากแสงได้อย่างไร

การแปลงแสงแดดเป็นพลังงานไฟฟ้าเรียกว่าเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริก มันเกิดขึ้นเมื่อแสงอันทรงพลังตกลงบนพื้นผิวของเซมิคอนดักเตอร์และในกรณีนี้คือซิลิกอนไหล. ภายใต้การกระทำของมัน อิเล็กตรอนจะถูกแยกออกจากกัน ซึ่งเป็นกระแสของอนุภาคที่มีประจุที่เรียกว่าไฟฟ้า

ดวงอาทิตย์สร้างพลังงานการแผ่รังสีจำนวนมากอย่างต่อเนื่อง พื้นผิวแต่ละตารางเมตรปล่อย 63 MW สู่อวกาศ แน่นอนว่าไม่ใช่พลังงานทั้งหมดที่มีสเปกตรัมที่มองเห็นได้ซึ่งจำเป็นสำหรับการผลิตกระแสไฟฟ้า

หลังจากผ่านระยะห่างระหว่างดวงอาทิตย์กับโลก ฟลักซ์การส่องสว่างสูญเสียความเข้มของมัน และพื้นผิวหนึ่งตารางเมตรของดาวเคราะห์ของเราใช้เพียง 0.9 กิโลวัตต์เท่านั้น แต่นี่ไม่ใช่การสูญเสียทั้งหมด เซลล์แสงอาทิตย์ที่ดีที่สุดสามารถแปลงแสงได้ 18%

ดังนั้น ภายใต้สถานการณ์ที่ดีที่สุด เซลล์แสงอาทิตย์จะผลิตไฟฟ้าได้ 160 วัตต์ต่อตารางเมตร

ใครเป็นผู้นำตลาดพลังงานแสงอาทิตย์

วันนี้ ผู้นำที่ไม่มีข้อโต้แย้งในการประมวลผลพลังงานแสงอาทิตย์คือจีน ส่วนแบ่งของมันคือ 60% ของไฟฟ้าทั้งหมดที่ชุมชนโลกได้รับด้วยวิธีนี้ สหรัฐอเมริกาอยู่ในอันดับที่สอง พวกเขาสร้าง 10.4% อินเดียครองตำแหน่งที่สามที่มีเกียรติ ส่วนแบ่งของมันคือ 7.8% ญี่ปุ่น เยอรมนี และบราซิลตามลำดับจากมากไปน้อย การพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์ในรัสเซียยังไม่อนุญาตให้เป็นหนึ่งในผู้นำ แต่นี่หมายความว่าภูมิอากาศแบบอบอุ่นไม่อนุญาตให้ใช้ทรัพยากรของแหล่งที่ทรงพลังที่สุดอย่างเหมาะสมหรือไม่

ที่รัสเซียมีแสงแดดเพียงพอ

รัสเซียมีศักยภาพมหาศาล ตามที่สถาบันยุทธศาสตร์พลังงานพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งเทียบเท่ากับเชื้อเพลิงทั่วไป 2,300 พันล้านตัน ทรัพยากรทางเศรษฐกิจน้อยกว่ามาก - เชื้อเพลิงอ้างอิง 12.5 ล้านตัน แต่นี่ก็เกินพอแล้ว เนื่องจากปริมาณพลังงานที่ได้รับจากดวงอาทิตย์ใน 3 วันจะมากกว่ากระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้ในหนึ่งปีด้วยวิธีการแบบเดิม

ปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ผันผวนอย่างมากเนื่องจากที่ตั้งทางภูมิศาสตร์ของรัสเซีย ในพื้นที่ร้อนคือ 1400 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง/ตร.ม. และในเขตหนาว 810 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง/ตร.ม. นอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของปี จะสูงขึ้นในช่วงฤดูร้อนและในทางกลับกันในฤดูหนาว

แนวโน้มด้านพลังงานแสงอาทิตย์จะสูงมากในบางภูมิภาค

สิ่งเหล่านี้รวมถึง:

• ฟาร์อีสเทิร์นดิสตริกต์;
• ไซบีเรียตะวันตกและตอนใต้
• พื้นที่รอบๆ ทะเลดำและทะเลแคสเปียน

ตามที่ผู้ดำเนินการ Unified Energy System ระบุ ส่วนแบ่งของไฟฟ้าที่ผลิตโดยพลังงานแสงอาทิตย์ในรัสเซียคือ 0.03% ของทั้งหมด

วันนี้ มีโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์มากกว่า 10 โรงเปิดดำเนินการในรัสเซีย ซึ่งผลิตไฟฟ้ารวม 72.5 เมกะวัตต์

การพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์ในรัสเซีย

ขณะนี้มีการพิจารณาโครงการก่อสร้างโรงไฟฟ้าในอาณาเขตของคาบสมุทรไครเมียอย่างแข็งขัน เพื่อให้เป็นอิสระจากพลังงาน จำเป็นต้องสร้างเพิ่มอีก 2.5 พันล้านกิโลวัตต์ มีการวางแผนที่จะครอบคลุมความต้องการนี้บางส่วนด้วยความช่วยเหลือของพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมซึ่งจะเพิ่มเติมให้ 196 ล้านกิโลวัตต์ สู่สาธารณะ

ในส่วนอื่นๆ ของรัสเซีย โดยเฉพาะในเมืองนาริมานอฟ มีการวางแผนที่จะสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีกำลังการผลิต 25 ล้านกิโลวัตต์ต่อชั่วโมง/ปี ตะวันออกไกลอยู่ไม่ไกลหลัง เพื่อตอบสนองความต้องการพลังงาน โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีกำลังการผลิต 40 เมกะวัตต์ มีแผนจะสร้างในสาธารณรัฐซาฮา

อีก 5 โครงการจะดำเนินการหลังจากปี 2018 ดังนั้นการก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ในรัสเซียจึงอยู่ไม่ไกล

แหล่งจ่ายไฟอัตโนมัติสำหรับบ้านส่วนตัว

ประเทศตะวันตก เช่น เยอรมนี สนับสนุนการแปลงบ้านส่วนตัวเพื่อจ่ายไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์ นอกจากนี้หากมีส่วนเกินของทรัพยากรก็จะถูกซื้อจากประชากร ดังนั้นในตอนกลางวันจะขายให้บริษัทไฟฟ้า และในตอนกลางคืนเมื่อไม่มีแดดก็จะซื้อไฟฟ้าคืน ในรัสเซียระบบดังกล่าวใช้ไม่ได้ อย่างไรก็ตาม หากแผงโซลาร์เซลล์ผลิตพลังงานเกินความจำเป็นก็สามารถเก็บไว้ในแบตเตอรี่ได้

วิธีคำนวณจำนวนแผงโซลาร์เซลล์

ในการคำนวณจำนวนแผงโซลาร์เซลล์ที่จะจ่ายให้กับบ้าน คุณต้องหาจำนวนกิโลวัตต์ที่ใช้ไปในแต่ละเดือน จากนั้นหารจำนวนผลลัพธ์ด้วย 30 ซึ่งจะเป็นค่าเฉลี่ยของปริมาณไฟฟ้าที่ต้องการต่อวัน เพื่อให้มีพลังงานสำรองสำหรับชาร์จแบตเตอรี่ คุณต้องใช้ปัจจัยเพิ่มเติม 1, 6 หลังจากนั้น คุณสามารถเลือกแผงโซลาร์เซลล์ได้

สำหรับการทำงานของระบบจ่ายไฟอัตโนมัติ นอกเหนือจากแผงโซลาร์เซลล์ อย่างน้อยคุณต้องมีอินเวอร์เตอร์ โดยที่แรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายในบ้านจะอยู่ที่ 12 หรือ 24 โวลต์เท่านั้น

แผงโซลาร์เซลล์

ปรากฏการณ์การเปลี่ยนพลังงานแสงแดดถูกค้นพบในศตวรรษที่ 19 ซีลีเนียมถูกใช้เป็นสารกึ่งตัวนำที่ผลิตกระแสไฟฟ้า มีประสิทธิภาพประมาณ 1% ในช่วงเวลานี้เทคโนโลยีได้ก้าวไปข้างหน้าและแผงโซลาร์เซลล์ที่ทันสมัยสำหรับบ้านส่วนตัวมีประสิทธิภาพสูงถึง 35% ตามการออกแบบของพวกเขา พวกเขาแบ่งออกเป็น 3 สายพันธุ์:

1. โมโนคริสตัลลีน. โฟโตเซลล์ของแผงเหล่านี้ทำจากคริสตัลเดี่ยว มีราคาและประสิทธิภาพสูงสุด อุปกรณ์เหล่านี้สามารถรับรู้ได้ด้วยสีน้ำเงินเข้ม



2. โพลีคริสตัลลีน. แบตเตอรี่เหล่านี้ทำมาจากเวเฟอร์ซิลิกอนหลายชนิด ซึ่งมีผลเสียต่อการแปลงแสงเป็นไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม ต้นทุนที่ต่ำลงส่งผลต่อการกระจายสินค้าในวงกว้าง ส่วนใหญ่มักจะติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์สำหรับบ้านส่วนตัวประเภทนี้
3. ฟิล์มบาง. แบตเตอรี่เหล่านี้เป็นผงเซมิคอนดักเตอร์ที่สะสมอยู่บนพื้นผิวที่ยืดหยุ่นได้ ดังนั้นจึงสามารถติดตั้งได้บนพื้นผิวใดๆ ข้อเสียคือประสิทธิภาพต่ำ

ค่าใช้จ่ายของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์จะขึ้นอยู่กับหลักการที่ใช้ในการผลิต

อินเวอร์เตอร์

เซลล์แสงอาทิตย์ประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์จำนวนมากที่ผลิตแรงดันไฟฟ้า 0.6 โวลต์ ตัวบ่งชี้ขั้นต่ำที่แบตเตอรี่ควรให้คือ14โวลต์ ดังนั้นองค์ประกอบสำหรับการแปลงพลังงานจึงเชื่อมต่อกันเป็นอนุกรม แรงดันไฟนี้ควรจะเพียงพอสำหรับชาร์จแบตเตอรี่ ซึ่งจะมีการเปลี่ยนเส้นทางไฟฟ้าส่วนเกิน แต่จะทำให้ใช้เครื่องใช้ในครัวเรือนได้อย่างไรเพราะแรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายในบ้านคือ 220 โวลต์?

อินเวอร์เตอร์ใช้เพื่อวัตถุประสงค์เหล่านี้ หน้าที่ของมันคือการแปลง 12 โวลต์เป็น 220 นอกจากนี้เครือข่ายใช้กระแสสลับในขณะที่แผงโซลาร์เซลล์สร้างกระแสตรง เป็นอินเวอร์เตอร์ที่แปลงพลังงานไฟฟ้าเพื่อให้มีลักษณะที่สอดคล้องกับเครือข่ายในบ้าน

คอนโทรลเลอร์

คอนโทรลเลอร์เป็นอุปกรณ์จ่ายไฟหลักในระบบจ่ายไฟอัตโนมัติ อินเวอร์เตอร์, แบตเตอรี่, สายไฟของเครือข่ายเมืองเชื่อมต่ออยู่ ทำไมถึงเป็นแบบนี้

ในช่วงกลางวัน เมื่อแผงโซลาร์เซลล์ผลิตไฟฟ้าเกิน ตัวควบคุมจะควบคุมส่วนเกินเพื่อชาร์จแบตเตอรี่ จากนั้นในตอนเย็นและตอนกลางคืนเมื่อไม่มีพลังงานแสงอาทิตย์ อุปกรณ์นี้จะส่งไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ไปยังอินเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายของบ้าน แต่มีบางครั้งที่กระแสใน "อ่างเก็บน้ำ" ที่เรียกกันว่าไม่เพียงพอที่จะดำเนินการใดๆ จากนั้นผู้ควบคุมก็ตัดสินใจใช้ไฟฟ้าที่จำเป็นจากเครือข่ายเมือง ดังนั้นเขาจึงออกกำลังกายการจัดการที่มีประสิทธิภาพ

แบตเตอรี่

ปัญหาหลักของพลังงานแสงอาทิตย์คือความต้องการการใช้แบตเตอรี่ องค์ประกอบเหล่านี้ของโรงไฟฟ้าทำให้ต้นทุนของระบบเพิ่มขึ้นอย่างมาก ตัวเลือกรถราคาถูกไม่เหมาะที่นี่เนื่องจากความล้มเหลวอย่างรวดเร็ว แม้จะอยู่ในโหมดอ่อนโยน แต่ก็ใช้งานไม่ได้นานกว่าสามปี งานเร่งรัดทำให้อายุการใช้งานสั้นลงเหลือหนึ่งปี หากมีความจำเป็นในการจัดเก็บพลังงาน ควรพิจารณาทางเลือกอื่น:

1. แบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟต (lifepo 4). นี่เป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดเพราะมีประสิทธิภาพสูงถึง 98% ซึ่งหมายความว่าเขาให้พลังงานเกือบเท่าที่เขาได้รับ ผู้ผลิตรับประกันอายุการใช้งานประมาณ 15 ปี รอบการชาร์จ 3000 รอบที่การคายประจุ 80% และ 5000 รอบที่การคายประจุ 50% ราคาของแบตเตอรี่ที่มีความจุ 240 A/h นั้นมากกว่า 50,000 rubles
2. แบตเตอรี่ตะกั่วกรดฉุด. แบตเตอรี่ดังกล่าวติดตั้งในรถยนต์ไฟฟ้ารถยกไฟฟ้า พวกเขาสามารถทนต่อการปลดปล่อยลึก อายุการใช้งาน 10-12 ปี ราคาแบตเตอรี่ดังกล่าวเริ่มต้นที่ 30,000 รูเบิล
3. แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม. นี่เป็นหนึ่งในพันธุ์ที่แพงที่สุด ค่าใช้จ่ายของแบตเตอรี่ที่มีความจุ 250 A / h เริ่มต้นที่ 70,000 rubles แบตเตอรี่เหล่านี้ดีเพราะหากปฏิบัติตามคำแนะนำของผู้ผลิตก็จะมีอายุการใช้งานยาวนาน นอกจากนี้ เมื่อความจุลดลงเมื่อเวลาผ่านไป ก็สามารถกู้คืนได้ด้วยรอบการปลดประจำการการฝึกอบรม

แบตเตอรี่เป็นวัสดุสิ้นเปลืองสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์ ในรัสเซีย ราคาแบตเตอรี่ที่เหมาะสมยังคงสูงเกินควร และลดความสามารถในการทำกำไรจากการใช้ทรัพยากรธรรมชาติลงอย่างมากคุณต้องซื้ออุปกรณ์ดังกล่าวจากผู้ผลิตที่เชื่อถือได้เท่านั้น

ประสบการณ์ในบ้านส่วนตัว

แผงโซลาร์เซลล์ราคาเท่าไหร่ มีประโยชน์ทางเศรษฐกิจจากการใช้งานหรือไม่

ตามแหล่งต่างๆ ต้นทุนของอุปกรณ์ที่ผู้ผลิตเพื่อผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์เสนอให้อยู่ในช่วง 40-300,000 รูเบิล สำหรับบ้านขนาดกลาง โดยช่วงนี้จะเป็นราคาของทั้งแบบสำเร็จรูปและแบบแยกชิ้น

อุปกรณ์ถูกออกแบบมาให้มีอายุการใช้งานตั้งแต่ 20 ปีขึ้นไป แบตเตอรี่เป็นข้อยกเว้น

ถ้าเราใช้ค่าไฟฟ้า บวกราคาค่าความร้อนเข้าไป จำนวนเงินจะอย่างน้อย 50,000 รูเบิลต่อปี นี่สำหรับรัสเซียตอนกลาง ดังนั้นชุดอุปกรณ์ที่มีราคา 300,000 rubles ซึ่งสามารถส่งมอบได้ตั้งแต่ 3 ถึง 5 kW ที่มูลค่าสูงสุดจะจ่ายเองภายในไม่กี่ปี

หากเราวิเคราะห์อัตราการลดราคาสำหรับผลิตภัณฑ์ดังกล่าว การใช้แผงโซลาร์เซลล์จะกลายเป็นเรื่องชอบธรรม