Как развивает солнечная энергетика в России и за рубежом?

Могучая сила солнечной энергии была известна человеку тысячи лет назад. Издревле человек пытался обуздать, приручить эту энергию, заставить ее служить себе. В шестом веке Анфимий Траллийский написал трактат о зеркалах. В этом трактате он упомянул о том, как древнегреческий ученый Архимед с помощью многочисленных зеркал и вогнутых щитов-защитников Сиракуз сжег римский флот, сфокусировав на кораблях лучи солнца. Легендой ли было это или нет, неизвестно.

Но опыты, которые должны были бы подтвердить или опровергнуть возможность этого события, проводились неоднократно. Разными людьми, в разных странах и в разное время. И каждый раз эти опыты завершались подтверждением реальной возможности этого эпизода в защите Сиракуз.

До появления в ХХ веке новых технологий, новых материалов, до получения возможности практического применения вольтаики энергия солнца использовалась только и исключительно для подогрева небольших объемов воды. С открытием фотоэффекта, появлением материалов, способных преобразовывать солнечный свет в электрический ток в промышленных масштабах, солнечная энергетика вступила в новую фазу своего развития.

Новые светоотражающие и светопоглощающие материалы, жаропрочные композитные элементы сделали возможным создать такие конструкции, которые позволили использовать энергию солнца для тепловых электростанций, тепловых установок, обеспечивающих горячей водой и отоплением дома.

Солнечная энергетика относится к возобновляемым источникам энергии. Она все шире используется человеком и находит свое применение в самых различных сферах. Возобновляемый потому, что солнце представляет собой неисчерпаемый источник энергии.

А если учесть, что гелиоустановки, генерирующие электричество или тепло, гарантируют полную безопасность окружающей среде, а цены на традиционные энергоносители постоянно растут, то становится очевидным, что солнечной энергетике предстоит бурное развитие в самом ближайшем будущем.

Могучая сила солнечной энергии была известна человеку тысячи лет назад. Издревле человек пытался обуздать, приручить эту энергию, заставить ее служить себе. В шестом веке Анфимий Траллийский написал трактат о зеркалах. В этом трактате он упомянул о том, как древнегреческий ученый Архимед с помощью многочисленных зеркал и вогнутых щитов-защитников Сиракуз сжег римский флот, сфокусировав на кораблях лучи солнца. Легендой ли было это или нет, неизвестно.

Но опыты, которые должны были бы подтвердить или опровергнуть возможность этого события, проводились неоднократно. Разными людьми, в разных странах и в разное время. И каждый раз эти опыты завершались подтверждением реальной возможности этого эпизода в защите Сиракуз.

До появления в ХХ веке новых технологий, новых материалов, до получения возможности практического применения вольтаики энергия солнца использовалась только и исключительно для подогрева небольших объемов воды. С открытием фотоэффекта, появлением материалов, способных преобразовывать солнечный свет в электрический ток в промышленных масштабах, солнечная энергетика вступила в новую фазу своего развития.

Новые светоотражающие и светопоглощающие материалы, жаропрочные композитные элементы сделали возможным создать такие конструкции, которые позволили использовать энергию солнца для тепловых электростанций, тепловых установок, обеспечивающих горячей водой и отоплением дома.

Солнечная энергетика относится к возобновляемым источникам энергии. Она все шире используется человеком и находит свое применение в самых различных сферах. Возобновляемый потому, что солнце представляет собой неисчерпаемый источник энергии.

А если учесть, что гелиоустановки, генерирующие электричество или тепло, гарантируют полную безопасность окружающей среде, а цены на традиционные энергоносители постоянно растут, то становится очевидным, что солнечной энергетике предстоит бурное развитие в самом ближайшем будущем.

Перспективы, открывающиеся перед гелиоэнергетикой, масштабны. Проекты новых солнечных комплексов амбициозны, а их реализация может в корне изменить наше отношение к традиционным источникам энергии. Безусловно, было бы наивным полагать, что солнечная энергия является панацеей для человечества, постоянно страдающего от нехватки энергии.

Мощности солнечных электростанций постоянно наращиваются, но, тем не менее, доля электроэнергии, которая производится ими, составляет всего 0.8% от общего количества электричества, вырабатываемого всеми генерирующими установками в мире.

Зависимость от погодных условий, от времени суток ограничивает применение солнечных электростанций в качестве постоянных источников энергии. Без аккумулирующих устройств они могут полноценно использоваться только в качестве дополнительных источников, принимающих на себя нагрузку в дневное время суток, и разгружая тем самым основные производители электроэнергии.

Периоды выработки электричества зачастую не совпадают с периодами потребности в нем, так как пик потребления приходится, в основном, на вечерние часы. А в высоких широтах солнечные электростанции просто нерентабельны. Однако эти недостатки гелиевых электростанций не так критичны для солнечных теплогенерирующих установок, так как эти установки представляют собой достаточно инерционные системы, особенно если в них была реализована тщательно продуманная система термоизоляции.

Крупнейшие солнечные электростанции мира

Практически все мощные гелиевые электроустановки строятся в низких широтах, там, где много солнца, где большинство дней в году безоблачные, где имеются обширные свободные площади для размещения солнечных панелей или зеркал.

Самый мощный комплекс гелиоэлектростанций был введен в эксплуатацию в 2012 году в индийском штате Гуджарат. Суммарная мощность сорока шести гелиопарков, объединенных в единую энергосистему, составляет 856.51 мегаватт. С выводом этого комплекса на проектную мощность Индия может получить от систем альтернативной энергетики до 15% от общего количества электричества, вырабатываемого в стране.

Комплекс СЭС в Индии. Штат Гуджарат

В конце 2015 года в южной Калифорнии (США), в Долине Антилоп, была введена в действие солнечная электростанция STAR. Для сооружения этой станции потребовалось почти четыре миллиона солнечных панелей.

Чтобы обеспечить максимально возможное использование энергии Солнца, примерно пятая часть – чуть больше 750 тысяч панелей – были смонтированы на подвижных шасси, соединенных с системой слежения за солнцем. Тем самым обеспечивался прием максимального количества солнечного излучения в течение всего светового дня.

С выходом на проектный режим работы эта электростанция обеспечивала выходную мощность порядка 580 мегаватт. Этой мощности достаточно для того, чтобы обеспечить электричеством жителей города с населением до 75 тысяч. Если бы такое количество электричества вырабатывала обычная тепловая электростанция, то вредные выбросы в атмосферу от нее были бы эквивалентны тем, которые получаются в результате работы 30 тысяч автомобилей.

Солнечная электростанция STAR. Калифорния, США

В Калифорнии были построены еще несколько гелиоустановок, в которых используется принцип прямого преобразования энергии света в энергию электрическую. Это прежде всего гелиевая электростанция Topaz, третья по мощности в мире. Ее выходная мощность составляет 550 мегаватт, и она входит в каскад гелиоустановок, которые должны обеспечить к 2020 году до 33% мощности, потребляемой в Калифорнии. Электричество на этой станции производят 9 миллионов тонкопленочных панелей, выполненных на базе теллурида кадмия.

Солнечная электростанция Topaz. Калифорния, США

Кроме этих электростанций, производящих электричество путем прямого преобразования солнечного света, в Калифорнии функционируют несколько солнечных электростанций термального типа, входящих в десятку самых мощных в мире гелиоустановок. Это прежде всего солнечная электростанция башенного типа Ivanpah, введенная в эксплуатацию в 2013 году.

Эта станция имеет выходную мощность почти 400 мегаватт. Разогрев бойлеров до температуры почти в 700 градусов обеспечивают 173500 гелиостата, каждый их которых состоит из двух зеркал. Гелиостаты обеспечивают постоянное фокусирование лучей солнца на рабочем бойлере. Эта солнечная электростанция занимает пятую строчку в списке самых мощных гелиоустановок.

Солнечная электростанция Ivanpah. Калифорния, США

Солнечные электростанции России

В России гелиоэнергетика не получила такого распространения, как в Европе, США, Индии, Китае. Суммарная мощность российских электростанций, работающих на солнечной энергии, не превышает мощности одной калифорнийской. Тем не менее, развитию гелиоэнергетики в России сейчас уделяется большое внимание. Особенно это касается Крыма и Сибири.

В Крыму сейчас работают две самые мощные гелиоэлектростанции. Солнечная электростанция «Перово» имеет выходную мощность порядка 100 мегаватт, другая солнечная электростанция – «Охотниково» – на 20 мегаватт меньше. Кроме того, в августе 2015 года в поселке Николаевка была запущена в опытную эксплуатацию гелиоустановка мощностью в 70 мегаватт. В поселке Владиславовка построена гелиоустановка мощностью 110 мегаватт.

В 2014 году на Алтае была запущена Кош-Агачская солнечная электростанция мощностью в пять мегаватт. Электрический ток такой мощности вырабатывают 20880 солнечных панелей.

Кош-Агачская СЭС. Алтай, Россия

В 2015 году в Якутии была введена в строй гелиоустановка мощностью в один мегаватт. В Ставрополье, в селе Старомарьевка, на 2019 год запланирован ввод в действие СЭС мощностью в 75 мегаватт, а в Сибири от Заполярья до границ с Казахстаном компанией XEVEL планируется возвести несколько СЭС общей мощностью более 250 мегаватт.

Солнечное теплоснабжение

Гелиевые электростанции термального типа, кроме электрического тока, вырабатывают такое количество тепловой энергии, которое может обеспечить горячей водой и теплом большие производственные помещения, спортивные сооружения, жилые дома.

Теплоноситель, разогретый до 150 – 200 градусов поступает в теплообменники, где нагревает воду, поступающую в дома для отопления и горячего водоснабжения. Поэтому все СЭС термального типа строятся с таким расчетом, что излишки тепловой энергии отдаются в теплоцентрали, а оттуда уже горячая вода подается по назначению.

При этом значительно сокращается расход традиционных ископаемых источников энергии. Например, в Дании сейчас ускоренными темпами ведется проектирование и строительство солнечных электростанций термального типа, которые не только будут обеспечивать экологически чистую выработку электричества, но еще и будут снабжать теплом и горячей водой жителей прилегающих населенных пунктов.

Использование солнечной энергии в быту

На бытовом уровне возможности использования энергии Солнца зависят только от фантазии человеческой. И конечно, в определенной степени, от материальных возможностей. Здесь речь может идти о чем угодно: об электроснабжении дома, освещении улиц и парков, о светофорах, об уличной иллюминации, об украшении дачи, подсветке фонтанов, гирляндах на деревьях, снабжении горячей водой и теплом дачного домика, коттеджа.

Прачечная на солнечных батареях

Различными фирмами выпускаются и устанавливаются «под ключ» солнечные установки индивидуального пользования. Это может быть и миниэлектростанция на солнечных батареях, и гелиевые концентраторы для отопления и горячего водоснабжения, а может быть и комбинированная установка.

Спектр использования энергии Солнца огромен. Эта энергия работает везде: от гигантских электростанций до портативных зарядных устройств, которые свободно помещаются в кармане или в дамской сумочке. А главные ее достоинства – это неисчерпаемость и безопасность для окружающей среды.