Solarenergie in Russland: Technologien und Perspektiven. Große Solarkraftwerke in Russland

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Seit vielen Jahren beschäftigt sich die Menschheit damit, billige Energie aus alternativen erneuerbaren Ressourcen zu gewinnen. Die Umwandlung von Luftmassen, die Gezeiten von Meereswellen, geothermische Gewässer – all dies wird als zusätzliches unerschöpfliches Potenzial gegenüber fossilen Brennstoffen gesehen.

Die vielversprechendste erneuerbare Energiequelle ist die Solarenergie. Schließlich verfügt es über eine enorme Ressource, trägt Licht und Wärme und setzt alle lebenswichtigen Systeme auf unserem Planeten in Gang. Deshalb hat sich der Mensch darin große Aussichten gesetzt. Trotz einiger Mängel in dieser Richtung gewinnt die Solarenergie in Russland an Fahrt.

Wie aus Licht Strom wird

Die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie wird als photoelektrischer Effekt bezeichnet. Es tritt auf, wenn ein starkes Licht auf die Oberfläche eines Halbleiters, und in diesem Fall Silizium, fällt.fließen. Unter seiner Wirkung werden Elektronen abgelöst, die ein Strom geladener Teilchen sind, die als Elektrizität bezeichnet werden.

Die Sonne erzeugt ständig eine riesige Menge an Strahlungsenergie. Jeder Quadratmeter seiner Oberfläche setzt 63 MW in den Weltraum frei. Natürlich hat nicht all diese Energie das sichtbare Spektrum, das zur Stromerzeugung benötigt wird.

Nachdem der Lichtstrom die Entfernung zwischen Sonne und Erde überschritten hat, verliert er an Intensität, und ein Quadratmeter der Oberfläche unseres Planeten benötigt nur 0,9 kW. Aber das sind nicht alle Verluste. Die besten Photovoltaikzellen können 18 % der Lichtleistung umwandeln.

Deshalb werden PV-Zellen unter den besten Umständen 160 Watt pro Quadratmeter erzeugen.

Wer führt den Solarenergiemarkt an

Heute ist China der unangefochtene Marktführer in der Verarbeitung von Solarenergie. Sein Anteil beträgt 60 % des gesamten Stroms, der auf diese Weise von der Weltgemeinschaft bezogen wird. An zweiter Stelle stehen die Vereinigten Staaten. Sie erwirtschaften 10,4 %. Indien belegt einen ehrenvollen dritten Platz. Ihr Anteil beträgt 7,8 %. Japan, Deutschland und Brasilien folgen in absteigender Reihenfolge. Die Entwicklung der Solarenergie in Russland erlaubt es ihr noch nicht, zu einem der führenden Unternehmen zu werden. Aber bedeutet dies, dass das gemäßigte Klima keine angemessene Nutzung der Ressource der stärksten Quelle zulässt?

Gibt es genug Sonne in Russland

Russland hat laut Energy Strategy Institute ein enormes PotenzialSolarenergie, die in einem Äquivalent von 2.300 Milliarden Tonnen konventionellem Brennstoff ausgedrückt wird. Die wirtschaftliche Ressource ist viel geringer - 12,5 Millionen Tonnen Referenzkraftstoff. Aber das ist mehr als genug, wenn man bedenkt, dass die Menge an Energie, die in 3 Tagen von der Sonne empfangen wird, mehr ist als die gesamte Elektrizität, die in einem Jahr mit herkömmlichen Methoden erzeugt wird.

Die Menge der Sonneneinstrahlung schwankt aufgrund der geografischen Lage Russlands stark. In heißen Regionen sind es 1400 kWh/m2 und in k alten Regionen 810 kWh/m2. Es kommt auch auf die Jahreszeit an. In den Sommermonaten ist sie höher und im Winter umgekehrt.

Die Aussichten für Solarenergie sind für einige Regionen sehr hoch.

Dazu gehören:

• Fernöstlicher Bezirk;
• West- und Südsibirien;
• Gebiete rund um das Schwarze und das Kaspische Meer.

Nach Angaben des Betreibers des Einheitlichen Energiesystems beträgt der Anteil des durch Solarenergie erzeugten Stroms in Russland 0,03 % des Gesamtstroms.

Heute sind in Russland über 10 Solarkraftwerke mit einer Gesamtleistung von 72,5 MW in Betrieb.

Entwicklung der Solarenergie in Russland

Jetzt gibt es eine aktive Prüfung von Projekten für den Bau von Kraftwerken auf dem Territorium der Halbinsel Krim. Um es energieautark zu machen, müssen zusätzlich 2,5 Mrd. kW erzeugt werden. Es ist geplant, diesen Bedarf teilweise mit Hilfe von Sonnen- und Windenergie zu decken, was zusätzlich erfolgen wirdgeben 196 Millionen kW. an das öffentliche Stromnetz.

In anderen Teilen Russlands, insbesondere in der Stadt Narimanov, ist der Bau eines Solarkraftwerks mit einer Kapazität von 25 Mio. kWh/Jahr geplant. Der Ferne Osten ist nicht weit dahinter. Um den Energiebedarf zu decken, soll in der Republik Sacha ein Solarkraftwerk mit einer Leistung von 40 MW gebaut werden.

Weitere 5 Projekte werden nach 2018 umgesetzt. Damit ist der Bau großer Solarkraftwerke in Russland nicht mehr weit entfernt.

Autonome Stromversorgung für ein Privathaus

Westliche Länder wie Deutschland fördern die Umrüstung eines Privathauses auf Strom aus Sonnenkollektoren. Wenn sich darüber hinaus ein Ressourcenüberschuss bildet, werden sie der Bevölkerung abgekauft. So werden sie tagsüber an das Elektrizitätsunternehmen verkauft und nachts, wenn keine Sonne scheint, wird der Strom zurückgekauft. In Russland funktioniert ein solches System nicht. Wenn Solarmodule jedoch mehr Energie produzieren als benötigt wird, kann sie in Batterien gespeichert werden.

Wie die Anzahl der Solarmodule berechnet wird

Um die Anzahl der Solarmodule zur Versorgung des Hauses zu berechnen, müssen Sie herausfinden, wie viele kW im Laufe des Monats verbraucht wurden. Teilen Sie dann die resultierende Zahl durch 30. Dies ist der Durchschnittswert der benötigten Strommenge pro Tag. Um eine Gangreserve zum Laden von Batterien zu haben, müssen Sie einen zusätzlichen Faktor von 1, 6 nehmen. Danach können Sie mit der Auswahl von Solarmodulen beginnen.

Für den Betrieb eines autarken Stromversorgungssystems benötigen Sie neben Solarmodulen mindestens einen Wechselrichter, ohne den die Spannung im Hausnetz nur 12 oder 24 Volt beträgt.

Sonnenkollektoren

Das Phänomen der Umwandlung der Energie des Sonnenlichts wurde bereits im 19. Jahrhundert entdeckt. Selen wurde als Halbleiter verwendet, der Strom erzeugt. Es hatte einen Wirkungsgrad von etwa 1%. In dieser Zeit hat sich die Technologie weiterentwickelt und moderne Solarmodule für Privathaush alte haben einen Wirkungsgrad von bis zu 35 %. Entsprechend ihrer Gest altung werden sie in 3 Sorten eingeteilt:

1. Monokristallin. Die Fotozellen dieser Paneele bestehen aus einem einzigen Kristall. Sie haben die höchsten Preise und Effizienz. Diese Geräte sind an ihrer tiefblauen Farbe zu erkennen.



2. Polykristallin. Diese Batterien bestehen aus mehreren Siliziumwafern, was die Umwandlung von Licht in Strom verschlechtert. Die niedrigeren Kosten wirkten sich jedoch auf ihre weite Verbreitung aus. Am häufigsten werden Sonnenkollektoren für Privathäuser dieser Art installiert.
3. Dünnfilm. Bei diesen Batterien handelt es sich um ein auf einem flexiblen Substrat abgeschiedenes Halbleiterpulver. Daher können sie auf jeder Oberfläche montiert werden. Der Nachteil ist die geringe Effizienz.

Die Kosten einer Solarbatterie hängen davon ab, welches Prinzip bei der Herstellung angewendet wurde.

Wechselrichter

Eine Solarzelle besteht aus vielen Photovoltaikmodulen, die eine Spannung von 0,6 Volt erzeugen. Die Mindestanzeige, die die Batterie abgeben sollte, ist 14Volt, also sind die Elemente zur Energieumwandlung in Reihe gesch altet. Diese Spannung sollte ausreichen, um die Batterien aufzuladen, in die überschüssiger Strom umgeleitet wird. Aber wie macht man es möglich, Haush altsgeräte zu nutzen, weil die Spannung im Hausnetz 220 Volt beträgt?

Für diese Zwecke wird ein Wechselrichter verwendet. Seine Aufgabe ist es, 12 Volt in 220 Volt umzuwandeln. Außerdem nutzt das Netz Wechselstrom, während Solarpanels Gleichstrom erzeugen. Es ist der Wechselrichter, der die elektrische Energie so umwandelt, dass die dem Heimnetz entsprechenden Eigenschaften erh alten werden.

Controller

Der Controller ist das Hauptverteilungsgerät in einem autarken Stromversorgungssystem. Daran sind ein Wechselrichter, Batterien und ein Stromkabel des Stadtnetzes angeschlossen. Warum wird das gemacht?

Während des Tages, wenn die Solarmodule überschüssigen Strom produzieren, leitet der Controller den Überschuss zum Laden der Batterien. Abends und nachts, wenn keine Sonnenenergie vorhanden ist, sendet dieses Gerät Strom aus den Batterien an einen Wechselrichter, der an das Hausnetz angeschlossen ist. Aber es gibt Zeiten, in denen der Strom in den sogenannten "Stauseen" nicht mehr ausreicht, um irgendwelche Aufgaben zu erfüllen. Dann entscheidet der Controller, den nötigen Strom aus dem Stadtnetz zu beziehen. Somit übt er effektives Management aus.

Batterien

Das Hauptproblem der Solarenergie ist der BedarfBatterieverbrauch. Diese Elemente des Kraftwerks erhöhen die Kosten des Systems erheblich. Billige Autooptionen sind hier wegen ihres schnellen Ausfalls nicht geeignet. Selbst in einem sanften Modus funktionieren sie nicht länger als drei Jahre. Intensive Arbeit verkürzt ihre Lebensdauer auf ein Jahr. Wenn eine Energiespeicherung erforderlich ist, sollten andere Optionen in Betracht gezogen werden:

1. Lithium-Eisenphosphat-Batterien (lifepo 4). Dies ist die beste Option, da sie einen Wirkungsgrad von bis zu 98 % hat. Das bedeutet, dass er fast so viel Energie abgibt, wie er aufnimmt. Die Hersteller versprechen eine Lebensdauer von etwa 15 Jahren, 3000 Ladezyklen bei 80 % Entladung und 5000 Zyklen bei 50 % Entladung. Die Kosten für eine solche Batterie mit einer Kapazität von 240 A/h betragen über 50.000 Rubel.
2. Traktions-Blei-Säure-Batterien. Solche Batterien werden in Elektroautos und Elektrogabelstapler eingebaut. Sie sind in der Lage, Tiefentladungen zu widerstehen. Die Lebensdauer beträgt 10-12 Jahre. Die Preise für solche Batterien beginnen bei 30.000 Rubel.
3. Nickel-Cadmium-Batterien. Dies ist eine der teuersten Sorten. Die Kosten für eine Batterie mit einer Kapazität von 250 A / h beginnen bei 70.000 Rubel. Diese Batterien sind gut, weil sie, wenn die Empfehlungen des Herstellers befolgt werden, lange h alten. Wenn die Kapazität im Laufe der Zeit abnimmt, kann sie außerdem durch Trainings-Entlade-Ladezyklen wiederhergestellt werden.

Batterien sind Verbrauchsmaterialien für Solarenergie. In Russland sind die Preise für geeignete Batterien immer noch unangemessen hoch und verringern die Rentabilität der Nutzung einer natürlichen Ressource erheblich. Sie müssen ein solches Gerät nur von vertrauenswürdigen Herstellern kaufen.

Erfahrung in Privathaush alten

Wie viel kostet ein Solarmodul, gibt es einen wirtschaftlichen Nutzen aus seiner Verwendung?

Nach verschiedenen Quellen liegen die Kosten für die von den Herstellern angebotene Ausrüstung zur Erzeugung von Strom aus der Sonne zwischen 40 und 300.000 Rubel. für ein mittelgroßes Haus. In diesem Bereich ist der Preis sowohl für fertige Kits als auch für einzelne Artikel.

Geräte sind für eine Lebensdauer von 20 Jahren oder mehr ausgelegt. Batterien sind eine Ausnahme.

Wenn wir die Kosten für die Zahlungen für Strom nehmen und den Heizpreis dazurechnen, beträgt der Betrag mindestens 50.000 Rubel pro Jahr. Dies ist für Zentralrussland. So macht sich ein Bausatz für 300.000 Rubel, der in der Lage ist, 3 bis 5 kW Spitzenleistung zu liefern, innerhalb weniger Jahre amortisiert.

Wenn wir die Preissenkungsrate für solche Produkte analysieren, wird die Verwendung von Solarmodulen gerechtfertigt.