Текст наукової статті на тему «фото-енергетика: ПЕРЕВАГИ, НЕДОЛІКИ, НАПРЯМКИ РОЗВИТКУ»
Фото-енергетика: ПЕРЕВАГИ. НЕДОЛІКИ, НАПРЯМКИ РОЗВИТКУ
І. С. Оршанського (НПП "Квант")
Отримання електричної енергії шляхом перетворення променевої енергії Сонця здійснюється двома способами: 1) на теплових (термодинамічних) сонячних електростанціях, де сонячне випромінювання нагріває робоче тіло, наприклад, воду в котлі, і далі за допомогою парової турбіни виробляє електроенергію, як у звичайній ТЕС; 2) на фотоелектричних станціях (ФЕС), де енергія сонячного випромінювання безпосередньо перетворюється в електроенергію фотоелектричними генераторами - сонячними батареями (СБ).
Фотоелектричний спосіб отримання електроенергії має безліч незаперечних переваг: використовується поновлюваний первинної джерело енергії з невичерпним ресурсом; прямий (безмашинний) спосіб перетворення енергії, в якому відсутні обертові і рухомі механізми, забезпечує високу надійність роботи, що не створює акустичних і вібраційних впливів на людей і природу; виробництво електроенергії практично не супроводжується зміною клімату, так як не викликає емісії шкідливих газів і твердих частинок в атмосферу, не витрачається кисень і вода, не виділяється тепло; фотоелектричні станції монтуються швидко і просто; витрати на їх технічне обслуговування незначні, не потрібен висококваліфікований персонал; при спорудженні фотоелектричних установок (ФЕУ) в міських умовах модулі СБ можуть вбудовуватися в стіни і дахи будинків і служити архітектурною прикрасою; роботою під-
ключённих до електромереж ФЕС легко управляти; розподілені по місцевості ФЕС розвантажують мережу, сприяють збільшенню пропускної спроможності і зниження втрат; забезпечується енергетична незалежність будь-якої країни, оскільки, на відміну від вуглеводневого палива, сонячне випромінювання, хоча і в різному ступені, є у всіх країнах, і ФЕС здатні працювати в будь-якому місці Землі.
Головний принциповий недолік всієї сонячної енергетики - залежність вироблюваної енергії від часу доби, погодних умов і сезону. Щоб забезпечити споживача постійним енергопостачанням, до складу автономних ФЕУ необхідно включати акумулятори або резервні генератори. А використання в існуючих енергомережах великої кількості великих ФЕС взагалі неможливо. У періоди низької освітленості, у вечірній час і вночі все навантаження повинні брати на себе "традиційні" електростанції, а регулювати їх потужність допустимо лише в обмежених межах. Крім § того, різкі зміни погодних умо- £ вий призводять до нестійкості і авто- | коливань в мережі. Тому загальна мощ- | ність ФЕС не може перевищувати 20% потужності всієї енергомережі. |
Другий серйозний недолік - низ £ кая щільність потоку сонячного ізлу- 1 чення - призводить до необхідності соби- Л рать сонячну енергію з великих пло- 1 Щадей. Тому великі ФЕС вимагають | широких територій - 2.5-3.0 га / (МВт I потужності), так що там, де висока стои- = ність землі, знайти майданчик для будівництва ФЕС не просто.
Третя вада - вартість одержуваної енергії вище, ніж в традиційній енергетиці. При поточному бурхливому розвитку галузі цей недолік, швидше за все, буде усунутий в найближчі роки, вартість фотоелектричних модулів і електротехнічного обладнання щорічно знижується на десятки відсотків.
Темпи та напрямки розвитку
□ Португалія 1% Про Австрія 1%
□ Італія 1% ■ США 4%
Ш Південна Корея 5%
□ Малайзія 6% ■ Японія 7%
1 I Інші країни 4%
Сонячна батарея Міжнародної космічної станції.
Фотоелектрична промисловість уже має розвинену інфраструктуру. Крім компаній, що випускають сонячні елементи (СЕ) і модулі СБ (рис. 1), а також підприємств з проектування та спорудження ФЕУ і ФЕС, утворені підприємства з виробництва напівпровідникових матеріалів спеціально для СЕ. Електротехнічна промисловість випускає широкий асортимент інверторів різної потужності, регуляторів режиму максимальної потужності СБ, перетворювачів постійного струму та іншої апаратури для ФЕУ і ФЕС, а кабельна - кабелі, призначені для ФЕС. Багато заводів виробляють опорні конструкції для СБ України. У промисловості будівельних матеріалів виник напрямок по виготовленню будівельних блоків з вбудованими модулями СБ (стінові блоки і покриття для дахів).
Створено багато фірм для обслуговування працюючих ФЕС, для навчання обслуговуючого персоналу. Страхові компанії розробили норми страхування ФЕУ. Випущені брошури щодо дотримання пожежної безпеки в будинках з ФЕУ. Законодавчо вирішені правові питання успадкування ФЕС, располо-
Перше практичне застосування фотоелектричного методу перетворення енергії - енергоживлення космічних апаратів, потім - джерела автономного живлення пристроїв промислового призначення (систем зв'язку, навігації, сигналізації, телеметрії, катодного захисту трубопроводів і т.д.). Згодом ФЕУ стали використовувати для освітлення і автономного забезпечення електроенергією побутової апаратури невеликої потужності у віддалених від мереж і важкодоступних місцях, а також в зонах відпочинку.
Нині фото-енергетика розвивається за чотирма напрямами: 1) ФЕУ космічного призначення; 2) ФЕС і локальні мережі для автономного енергозабезпечення приватних господарств і невеликих поселень, а також для електроживлення розташованих в польових умовах пристроїв промислового призначення; 3) окремі ФЕУ приватних власників, які постачають надлишки енергії в електричну мережу; 4) великі ФЕС, що подають енергію в центральні мережі.
В даний час СБ використовують і на повітряних літальних апаратах, наприклад, для живлення апаратури безпілотних розвідувальних літаків, які можуть перебувати в повітрі тижнями. Побудований літак для 3 безпосадочного кругосвітнього перельоту § з живленням електродвигунів від. СБ України. Вважають перспективним устанавли- | вать СБ на великих дирижаблях, перед- § призначених для довготривалого мо ^ ніторінга поверхні землі. |
Космічний напрямок. ФЕУ до ® сих пір залишаються найнадійнішим I засобом забезпечення електроенергі- § їй космічних апаратів, що працюють $ в ближньому космосі. Головний електроге- | нератор Міжнародної космічної. станції з восьми крил СБ дли- = ної по 40 м розвиває потужність близько 0.5 МВт (рис. 2).
Автономна фото-енергетика. Невеликі ФЕУ як і раніше незамінні в країнах, що розвиваються, де до сих пір більше 1 млрд людей живе без електропостачання. Ці країни в основному розташовані в зоні низьких широт, де завдяки величезним ресурсам сонячного випромінювання ФЕУ ефективно забезпечують освітлення, харчування холодильників, водяних насосів і т.п. В даний час така тенденція зберігається. Велику допомогу в цьому надають розвинені країни західної Європи. При автономному енергообе
Для подальшого прочитання статті необхідно придбати повний текст. Статті надсилаються в форматі PDF на зазначену при оплаті пошту. Час доставки становить менше 10 хвилин. Вартість однієї статті - 150 рублів.
Пoхожіе наукові роботи по темі «Енергетика»