Jaapani spetsialistide julge projekt päikeseenergia arendamiseks suhkrus. Hiiglaslikud päikeseelektrijaamad Saharas

Foto: wikipedia

Taastuvad energiaallikad on allikad, mis põhinevad keskkonnas pidevalt eksisteerivatel või perioodiliselt esinevatel energiavoogudel. Taastuvenergia ei ole sihipärase inimtegevuse tulemus ja see on selle tunnus.

Päikesekiirguse energiaallikaks on termotuumareaktsioon Päikesel. Päikeseenergia eraldub elektromagnetilise kiirguse kujul.
Selle energia kasutamiseks on vaja lahendada sellised küsimused nagu: püüda kinni selle suurim vool, salvestada ja kadudeta üle kanda sellest saadavat soojust ja elektrit.

Vahendid päikeseenergia on praktiliselt piiramatu. Nii et mõnede arvutuste kohaselt on selle kogus, mis minuti jooksul Maa pinnale jõudis, suurem kui aasta jooksul kõigist muudest allikatest saadav energia.

Päikeseenergiat kasutades võimaldab päikesesüsteem säästa kuni 75% vajaminevast traditsioonilisest kütusest aastas.

Päikeseenergia kasutamise eelisteks on keskkonnasõbralikkus (pole CO2 emissiooni) ja ühelt poolt tooraine ammendamatus ning pikk "säilivusaeg". Päikesepatareil puuduvad liikuvad ja hõõrduvad osad ning see võib töötada ilma tööelemente vahetamata, kaotamata efektiivsust 20-25 aastat.

miinused Päikeseenergia kasutamine on päikese aktiivsuse loomulik kõikumine – päevavalgustundide pikkuse muutumine aasta jooksul.
Elektrijaamade negatiivsed mõjud:

suurte alade kasutamine, mis on seotud maa võimaliku halvenemise ja mikrokliima muutustega jaama piirkonnas.
"kloori" tehnoloogiate kasutamine "päikese" räni saamiseks. Kuid maailmas ja Venemaal on kloorivabad keskkonnasõbralikud tehnoloogiad katsetootmise etapis. Nende laialdane kasutuselevõtt tagab kindlasti fotogalvaaniliste jaamade ja paigaldiste keskkonnasõbralikkuse.

Juhised päikeseenergia arendamiseks

Praegu on päikeseenergia areng (kreeka keeles Helios – päike) süsteemid viiakse läbi kahes suunas:

Energiakontsentraatorite loomine;
Päikesepatareide täiustamine.

Töö esimese suuna kallal hõlmab energia kontsentreerimise põhimõttel töötavate süsteemide loomist. Sel juhul fokusseeritakse päikeseenergia objektiivi abil suhteliselt väikesele fotogalvaanilisele elemendile.

Näiteks Jaapani firma Sharp välja töötatud Fresneli objektiiviga fotogalvaanilised süsteemid. Või silikoonkomplekssed pooljuhid (California Institute of Technology – Caltech), mis on välja töötatud mereorganismide, eelkõige merekäsna "Venuse lillekorv" päikesevalguse koondamise põhimõttel.

Põhimõte Päikesepatarei (energiageneraatori) töö on päikese elektromagnetilise kiirguse otsene muundamine elektriks või soojuseks. Seda protsessi nimetatakse fotoelektriliseks efektiks (PE). See tekitab alalisvoolu.

Hetkel on saadaval järgmist tüüpi päikesepaneele:

1. Fotoelektrilised muundurid (PVC). Need on pooljuhtseadmed, mis muudavad päikeseenergia otse elektriks. Teatud arvu omavahel ühendatud päikesepatareisid nimetatakse päikesepatareiks.

2. Päikeseelektrijaamad (HEES). Need on päikesepaigaldised, mis kasutavad kõrgelt kontsentreeritud päikesekiirgust soojus- ja muude masinate (auru, gaasiturbiini, termoelektri jne) käitamiseks.

3.Päikesekollektorid (SC). Need on madala temperatuuriga kütteseadmed, mida kasutatakse elamute ja tööstusrajatiste autonoomse kuumaveevarustuse jaoks.

Fotogalvaanilised päikesepaigaldised võivad olla järgmist tüüpi:
Autonoomne, töötav ilma võrguühenduseta, st. päikesemoodulid toodavad elektrit valgustuse, teleri, raadio, pumba, külmkapi või käsitööriistade jaoks. Akusid kasutatakse energia salvestamiseks.

Võrguga ühendatud - antud juhul on objekt ühendatud tsentraliseeritud toitevõrguga. Üleliigne elekter müüakse jaotusvõrke omavale ettevõttele kokkuleppehinnaga.

Ooterežiimisüsteemid, kus fotogalvaanilised süsteemid on ühendatud madala kvaliteediga võrkudega. Ja elektrikatkestuse või võrgupinge ebapiisava kvaliteedi korral katab koormuse osaliselt või täielikult päikesesüsteem.
Peamine keeruline probleem, mis takistab akude edukat üldist tootmist, on nende madal efektiivsus. See tähendab, et kulude, suuruse ja toote efektiivsuse (COP) ebatõhus kombinatsioon. Olemasolevad päikesepaneelid (fotoelemendid) töötavad maksimaalse kasuteguriga 30-35%. Aktiivselt otsitakse võimalust kahekordistada fotogalvaaniliste päikeseseadmete võimsust. Kuigi päikeseenergia hind jääb tööstuse jaoks seni liiga kõrgeks: päikeseenergia kilovatt-tund maksab 20-25 senti, samas kui kivisöel töötava koostootmisjaama elektrienergia hind on 4-6 senti, maagaas on 5 senti. -7 senti, biokütusel - 6-9 senti.

Arengutrendid
Tänaseks on tuntuimad päikesepaneele tootvad ettevõtted Siemens, Sharp, Kyocera, Solarex, BP Solar, Shell jt.

Ajakirja In the World of Science (nr 1-2007) andmetel on „viimase 10 aasta jooksul fotogalvaanilise energia aastane toodang kasvanud 25% ja ainuüksi 2005. aastal 45%. Jaapanis ulatus see absoluutarvudes 833 MW, Saksamaal - 353 MW, USA-s - 153 MW.

Solarhome.Ru andmetel ületab meie ajal paigaldatud päikesekollektorite kogupind maailmas juba 50 miljonit m 2, mis võrdub fossiilkütuste tootmise asendamisega ligikaudu 5-7 miljoni tonni ekvivalenti. kütust aastas.

Vajadus toetuda usaldusväärsele ja puhtale energiale taskukohaste hindadega kutsub esile uute tehnoloogiate aktiivse otsingu ja arendamise.

Viimase kümnendi jooksul on päikesepaneelid nende tootmistehnoloogia täiustamise tõttu muutunud taskukohasemaks. Nii et Jaapanis muutuvad sellised seadmed igal aastal 8% odavamaks, Californias - 5% ....

Päikesesüsteemide arendamise ja kasutamise väljavaated Venemaal
Venemaa lõunapoolsed piirkonnad ja kontinentaalse ja teravalt kontinentaalse kliimaga piirkonnad on talvel kõige soodsamad päikesekollektorite kasutamiseks peamise kütteallikana.

Kesk-Venemaa tingimustes annavad päikesesüsteemid märkimisväärse kokkuhoiu klassikaliste kütusetüüpide kasutamisel, täiendades oluliselt energiatarbimise tasakaalu (kogemus päikeseveeboilerite rakendamisel Kaliningradis).
Praegu Venemaal päikesesüsteemide masstootmist ja juurutamist ei toimu.

Kuigi hiljutine soojusvarustuse arendamise suundumus, mis on suunatud suurte soojusvarustuse allikate detsentraliseerimisele – kohalike energiasäästutehnoloogiate kasutamisele, võib olla stiimuliks taastuvate energiaallikate, sh päikeseenergia arendamiseks.
Tänapäeval toodab Venemaal päikesejaamu Rjazani keraamika-metallist seadmete tehas; Kovrovi tehas; ZAO "Lõuna-Vene energiaettevõte"; JSC "konkurent", Žukovski, Moskva piirkond Eraldi kollektorite partiisid toodab NPO Mashinostroeniya, Reutov, Moskva piirkond. ja jne.

Koostanud Olga Plekhanova

Päikeseenergia on üks uusi energiatootmise liike, mis põhinevad taastuvatel allikatel, eelkõige päikeseenergial. Peamine eesmärk on muuta päikesekiirgus muudeks tehnoloogilisteks energialiikideks, mida inimene kasutab oma vajaduste rahuldamiseks. Seda tüüpi energia on ammendamatu ja seda võib potentsiaalselt pidada energiaressursiks, mis suudab ümber lükata tänapäevased ideed energiavarustuse kohta ja rahuldada täielikult inimkonna vajadused.

Keskmine päikesekiirgus aastatel 1991–1993, võttes arvesse pilvisust ja pilviseid päevi

Optimistlike prognooside tegelikkuseks muutmine on suuresti seotud tehnoloogilise arengu tasemega. Hetkel on tehnoloogiliselt võimalik päikesevalgusest ammutada vaid väike osa energiast, kuid seegi kogus on juba praegu märkimisväärne Euroopa energiataristu jaoks, kus taastuvad allikad, sh päikeseelektrijaamad, on 2020. aastaks eraldatud vähemalt 20%. .

Ülemaailmne päikeseenergiatööstus areneb kiiresti, päikeseelektrijaamad on muutumas energiataristu osaks, päikesetoorainel töötavate elektrijaamade arvu ja koguvõimsuse kiire kasv eeldab ka päikesetehnoloogiate mõju suurenemist majandusele. . Esiteks saab päikeseenergiast lähikümnenditel ekvaatoripoolsete riikide majandusarengu stiimul, kus on maksimaalne “päikese” ressurss.

Tänaseks arenevad mitmed tehnoloogilised suunad iseseisvalt, üheks huvitavaks lahenduseks on plaanid rajada Maa orbiidile päikeseelektrijaamu. Esmapilgul tunduvad sellised projektid utoopilised, kui mitte arvestada, et viie orbitaalelektrijaama rajamisest on juba teatatud.

Päikeseenergia tehnoloogiad

Energiainfo Agentuuri andmetel kasvas aastatel 1990–2007 elektritarbimine 40%, järgmise 25 aasta jooksul prognoositakse tarbimise kasvu veel 50%. Kaasaegsed elu toetavad tehnoloogiad nõuavad üha rohkem energiat, energiaressursiks peetakse igasugust tõhusat energiaallikat, loomulikult on päike võimalike energiaallikate nimekirjas ühel esikohal.

Praegu on kaks päikeseenergia tehnoloogiat, mis võivad väita, et neid tulevikus arendatakse. Üks põhineb voolu eraldamisel fotoelektrilise efekti (fotogalvaaniline, PV) tulemusena. Teine on päikese soojusenergia muundamine (kontsentreeritud päikeseenergia, CSP), see tehnoloogia põhineb kontsentreeritud päikesekiire jahutusvedeliku kuumutamisel.

fotoelektriline efekt

Valguse elektrivooluks muundamise üldidee on järgmine - pooljuhtplaadile, see tähendab valgusele, langeb footonite voog pooljuhi pinnakihi aatomite, elektronide poolt, neeldumise tulemusena. hüpata" aatomi viimastelt orbiitidelt külgnevale juhtivuskihile, kus elektronkiir moodustab elektrivoolu. Selle efekti tõhusa rakendamise tehniline keerukus on seotud kogu päikesespektri teisendamise keerukusega, see tähendab mitmesageduslike meetodite kasutamisega, kuna teatud pooljuht püüab kinni ainult teatud sagedusega footoneid ja mitte rohkem. Kaasaegsed fotokonverterid on mõeldud väikese osa jaoks nähtavast päikesespektrist, tööstuslike fotoelementide kasutegur ei ületa 7-15%. See on tänapäeva elektrivajaduse rahuldamiseks äärmiselt väike.

Päikesepaneelide tootmiseks kasutatakse kõrge puhtusastmega pooljuhträni, mille tootmine on meisterdatud paljudes maailma riikides, mis suurendab tehnoloogia tehnoloogilist kohandamist. Fotogalvaanilistel elementidel põhinevad fotogalvaanilised elektrijaamad (PV-jaamad) on monteeritud modulaarselt ja neid saab vastavalt vajadusele suurendada. Paneelide kõrge hinna kompenseerib paigaldamise ja hooldamise lihtsus, reeglina nõuavad võimsad päikeseelektrijaamad minimaalselt hoolduspersonali. Päikesepaneelide eluiga ületab 25 aastat. Maailmas on ühed suurimad fotogalvaanilised päikeseelektrijaamad, millel on suurepärane kasutegur ja mis töötavad stabiilselt minimaalse hooldusega.

Praeguseks on päikesepaneelide maksumus 1,6–4 $ / W, mõnel juhul võib see ulatuda 10 dollarini W võimsuse kohta, sealhulgas paigaldus. Paneelide kõrge hinna tõttu ei suuda kõige tõhusamad päikesepatareid toota elektrit odavamalt kui $ 0,12 kWh, mis on mitu korda kõrgem traditsiooniliste toorainete abil saadud elektrienergia maksumusest. Mida põhja poole päikesepaigaldis paigaldatakse, seda halvemad on ilmastikutingimused, seda suurem on päikeseenergia maksumus.

Päikesepaneeli kasutegur sõltub paljudest tingimustest – selle asend päikese suhtes, päikesepaneelid vähendavad järsult oma efektiivsust ülekuumenemisel ning annavad vähem elektrit pilvise ja pilvise ilmaga.

Tootjate peamised jõupingutused on suunatud efektiivsuse suurendamisele, kulude vähendamisele ja universaalse paneeli loomisele, mis suudab suure efektiivsusega tajuda laia spektrit päikeseenergiat. Viimaste mudelite hulgas, mis peagi müügile tulevad, on Nanosolari õhukese kilega päikesepaneelid, mille tasuvusaeg on tootja sõnul kiire, aga ka Prism Solar Technologies holograafilised päikesepaneelid, mis võimaldavad päikesevalgust jäädvustada staatiline olek päikese mis tahes asendis, tõhusust vähendamata. Prism Solari tootjad lubavad lähitulevikus, et nende päikesepaneelide maksumus ei ületa 1,5 $ / W.

päikeseenergia tehnoloogia

CSP elektrijaamad muudavad kontsentreeritud päikesekiirguse soojusenergiaks, mida seejärel kasutatakse elektri tootmiseks. Enamasti on CSP-tüüpi elektrijaamades kasutatavad seadmed tavapärase soojuselektrijaama osa. Selle tehnoloogia üldkontseptsioon seisneb jahutusvedeliku – vee, õli, soolvee – soojendamises kontsentreeritud päikesevalguse abil, mis saadakse fokuseeritud heliostaatpeeglite abil. Faasisiirdetemperatuurini kuumutatud jahutusvedeliku abil saadakse veeaur, mis käivitab elektrit tootva auruturbiini. Seda tüüpi elektrijaamu on kahte tüüpi: torn ja parabool.

Päikeseenergia torni tehas Hispaanias, tuhanded peeglid suunavad kontsentreeritud päikesevalguse betoonist jahutusvedeliku tornile

Päikesesoojustehnoloogia on fotogalvaaniliste päikeseelektrijaamadega võrreldes kuluefektiivne, kusjuures saavutatav kasutegur on vähemalt 50%, arvestades, et seda tüüpi päikeseelektrijaamu paigaldatakse ainult ekvatoriaalvööndisse, mida iseloomustab suur päikeseenergia hulk. . Kõrbetesse paigaldatud päikesesoojuselektrijaamade toodetud energia hulk on palju suurem kui fotogalvaaniliste päikeseelektrijaamade võimsus. Aastatel 1984–1991 ehitati Mojave kõrbes (USA) üheksa päikesesoojuselektrijaama koguvõimsusega 354 MW, see oli päikeseenergia esimene õnnestumine ja läbimurre maailma energiasüsteemi.

Tasub teada, et päikesesoojustehnoloogia on võimsa kontsentreeritud päikesekiire alal inimestele bioloogiliselt ohtlik, seetõttu kasutatakse seda peamiselt tööstuslikes elektrijaamades.

Orbitaalne päikeseelektrijaam alternatiivina maapealsele energiale

Maa atmosfäär säilitab päikesepaistelisel päeval rohkem kui veerandi võimsast päikesekiirgusest. Päikeseenergia kasutamise võimalus olenemata ilmastikuoludest ja kellaajast on tähelepanu äratanud juba ammu, mistõttu on Maa orbiidile elektrijaama rajamist arutanud teadlased juba eelmisest sajandist. Kosmosetranspordi kõrge hind ei tähendanud orbitaalenergia tehnoloogiate arendamist, kuid võib-olla sundis fossiilsete ressursside järsk vähenemine lähenemisviise ümber vaatama. Tänaseks on teatatud viie elektrijaama ehitamisest Maa orbiidile: Solarbirdi projekt (Mitsubishi), Pentagoni orbitaalelektrijaam, Jaapani kosmose päikeseenergiasüsteemide projekt, Pacific Gas and Electric Company projekt California osariigis, ja Ameerika kosmosefirma EADS Astrium projekt.

Kui päikeseenergia mitmekülgne muundamine enam tehnilisi raskusi ei tekita, siis elektri edastamine pikkadele vahemaadele on võimalik vaid kõrgepingeliinide kaudu. See tehnoloogia on kosmose jaoks vastuvõetamatu, paljutõotavamad edastusmeetodid on laser- ja raadiokiirgus, millel on kõrge bioloogiline oht, mistõttu tekitavad orbitaalprojektid suurt muret, eelkõige seoses elektrienergia ohutu edastamise probleemiga Maale. Teisest küljest on ilmselge, et orbitaalelektrijaamad toodavad kallist elektrit, mis suure tõenäosusega müüakse "orbitaalsetele" tarbijatele ega kuulu maa energiataristusse. Päikeseelektrijaamade avastamine orbiidil pakub nii suurt huvi kui ka olulisi ohutusprobleeme.

Maailma suurimad päikeseelektrijaamad

Päikeseenergia tööstuslikus mastaabis elektrienergiaks muundamise katsed algasid 1984. aastal, kuid päikeseelektrijaamade arvu kasvu peamine tipphetk saabus viimasel kümnendil. Esimeste päikeseelektrijaamade äritulemused olid nii muljetavaldavad, et aitasid kaasa uute projektide massilisele arendamisele. Hetkel on päikeseenergia tootmise liider täiesti päikeseenergiata riik - Saksamaa, mille päikeseelektrijaamade koguvõimsus 2011. aastal on 19GW. Peamine kasv Saksamaa päikeseelektrijaamades toimus 2010. aastal ja ulatus 10 GW-ni.

Globaalne päikesekiirguse kaart, CSP-jaamad on efektiivsed "punases" tsoonis, PV-jaamad on ehitatud tsooni, mille keskmine kiirgus on 900-1500 kW/m2.

Päikeseenergia on täiesti taskukohane viis inimkonnale vajaliku energiaressursi hankimiseks. Kuid sellegipoolest on selle potentsiaal veel väike, täielikult fossiilkütuste asendamiseks on arvutuste kohaselt vaja kogu maailmas: 50 tuhat päikeseelektrijaama võimsusega 300 MW, samuti 3,8 miljonit 5 MW tuulikut. Rahvusvahelise Energiaagentuuri andmetel suudab päikeseenergia aastaks 2050 katta vaid 20–25% inimeste vajadustest.

Sellegipoolest oli esimene märkimisväärne kogemus päikeseelektrijaamade ehitamisel aastatel 2008-2009 sedavõrd edukas, et hakati välja kuulutama uusi, tuumajaamade võimsusega võrreldava hiigelvõimsusega projekte. Suurimad energiatarbijad maailmas on: USA - 21%, Hiina - 16%, India - 6%, Venemaa - 5%. USA ja Hiina on viimastel aastatel usinalt oma "päikeseenergia" potentsiaali üles ehitanud ning ka India on teatanud hiiglasliku päikeseelektrijaama ehitamisest.

Toimivad projektid

Erinevat tüüpi päikeseelektrijaamade mahutamiseks on iseloomulik tsoneerimine, mis on tingitud majanduslikust tõhususest ja jõudlusest: päikesesoojus-CSP jaamad ehitatakse ekvatoriaalvööndisse (38 laiuskraadi piires), fotogalvaanilised PV-jaamad - põhjapiirkondadesse (55 laiuskraadi piires). ).

Esimesed Euroopa kogemused päikeseelektrijaamade ehitamisel saadi Hispaanias. Hispaania ettevõtted said märkimisväärse kogemuse päikeseenergia tootmisel USA-s Mojave kõrbes, kuid intensiivse päikesekiirguse tsoonis 1600-2000 kW/m 2 asuva Hispaania kogemus määras Euroopa päikeseenergia tuleviku ette. Üks esimesi päikesetorni elektrijaamu Euroopas oli Gemosolar jaam.

See elektrijaam põhineb 2650 heliostaatpeegli tööl, mis paiknevad 185 hektari suurusel alal ja fokuseerivad päikesekiirgust sulasoola paigaldusega betoontornile. Tornis kuumutatakse 9000C-ni sulasool, mida hoitakse ööseks kasutamiseks maa-alustes hoidlates. See jaam võimaldab Hispaanial Kyoto protokolli alusel säästa 30 000 tonni süsinikdioksiidi.

CSP-jaam PS10, Andaluusia, Hispaania, 11-300MW. Päikesesoojuselektrijaama PS10 ehitasid Hispaania suurim energiaettevõte Abengoa Solar ja selle tütarettevõte Solucar Energia. Termotorni kõrgus on 115m. Torn on paigutatud 624 peegli fookusesse, igaühe pindalaga 120 m 2, algvõimsus on 11 MW. 2016. aastaks saab sellest jaamast üks Euroopa suurimaid, selle koguvõimsus on 300 MW. Selline jaam võiks hästi katta Sevilla linna elektrikulud.

SolarParkOlmedilla PV jaam, Omeldilla, Hispaania, 60MW. Fotogalvaanilist tüüpi elektrijaam töötab 26 000 päikesepaneeli baasil, jaam võeti kasutusele 2008. aastal. Kasutuselevõtmise ajal oli see maailma suurim fotogalvaanilistel elementidel töötav päikeseelektrijaam.

PV-jaam "Omao Solar", ActivSolar, Ukraina, 80 MW. Activ Solar (Austria) viib ellu projekti suure päikeseelektrijaama ehitamiseks Krimmi Saki piirkonda. Projekt viiakse ellu etappide kaupa, iga etapi tulemusena ühendatakse 20 MW. Elektrijaama kogupindala on 160 hektarit, mis võtab enda alla 360 000 päikesemoodulit. Hetkel on tööle võetud 7,5 MW. Jaam toodab 100 000 MWh aastas, mis on vajalik 20 000 kodu toiteks, vältides 80 000 tonni süsinikdioksiidi õhkupaiskamist.

CSP jaam Acciona Nevada Solar One, Nevada, USA, 60 MW. Nevada osariigis Mojave kõrbes asuv jaam on päikesesoojusjaam, mida täiendab öösel ühendav gaasigeneraator. Jaam varustab edukalt elektriga 16 000 kodu. See on üks maailma suurimaid päikeseelektrijaamu. Projekti viis ellu Hispaania ettevõte Acciona, mis on spetsialiseerunud paraboolsete päikesesoojusjaamade ehitamisele ja käitamisele.

Sarnia PV jaam, Ontario, Kanada, 97MW. 2010. aastal oli see jaam maailma suurim fotogalvaaniline jaam. Selle jaama "rohelist" energiat müüakse hinnaga 0,443 $ kWh. Jaama ehitas First Solar, kes sõlmis riigile energia tarnimiseks 20-aastase lepingu. Jaam võtab enda alla 380 hektarit.

Kasutusele võetud päikeseelektrijaamad (üle 50 MW)
Päikeseelektrijaamad	Riik	Nimivõimsus, MW	Tüüp, tõhusus	Märge
Senftenbergi päikesepark	Saksamaa	166	PV	2009-2011
LieberosePhotovoltaic Park	Saksamaa	71,8	PV
Montalto di Castro fotogalvaaniline elektrijaam	Itaalia	84,2	PV	2009-2010
FinsterwaldeSolarPark	Saksamaa	81	PV	2009-2010
RovigoPhotovoltaic PowerPlant	Itaalia	70	PV	2010
Olmedilla fotogalvaaniline park	Itaalia	60	PV/0,16	2008
Strasskircheni päikesepark	Saksamaa	57	PV/0,12
TutowSolarPark	Saksamaa	52	PV	2009-2011

Välja kuulutatud projektid

Pärast edukaid projekte aastatel 2009-2010 hakati avalikustama suuri päikeseelektrijaamade ehitusprojekte üle maailma. Muljetavaldav ehitusskaala ja ulatus. Tõepoolest, päikeseenergia kogub juba hoogu ja suudab ümber pöörata kõik varem väljakujunenud ideed tõhusa energiavarustuse kohta.

PV jaam Masdar City, AÜE, 100MW. Araabia Ühendemiraadid ei investeeri ainult naftatehnoloogiasse. Välja on kuulutatud tulevase Masdar City linna ehitamine, mille tagavad täielikult "rohelised tehnoloogiad". Linna katusele tuleb hiiglaslik fotoelektrijaam.

CSP-jaam SunPower, California, USA, 250 MW. Samuti ehitatakse suurt päikesesoojuselektrijaama, et anda California osariiki "rohelist" energiat. Peamiseks elektri ostjaks saab PG&E. 2011. aastal algab ka elektritootmine.

PV jaam BhaskarSilicon Ltd., Lääne-Bengal, India, 250 MW. See kompleks on polükristallilise räni tootmise tootmisüksus, aga ka suurim elektrijaam, mis võetakse kasutusele 2011. aastal. Projekti maksumus on 1,27 miljardit dollarit.

CSP-jaam Solana, Arizona, USA, 280 MW. Torn-tüüpi päikesesoojusjaam alustab tööd 2011. aastal. See on üks suurimaid projekte, mida USA-s peaaegu samaaegselt käivitatakse. Rajatise ehitust teostab Hispaania ettevõte AbengoaSolar, mis on tuntud oma päikeseenergia valdkonna arenduste poolest. Projekt näeb ette soojusenergia salvestamist elektrijaama öösel töötamiseks maa-alustes hoidlates. Jaama hoolduspersonal koosneb 85 inimesest.

Ivanpah CSP, Florida, USA, 392 MW. Mojave kõrbesse ehitatav jaam koosneb kolmest heliostaatilisest peegelplokist, mis suunavad kontsentreeritud päikeseenergia 137 meetri kõrgustes tornides asuvatesse kateldesse. Ivanpah päikesesoojuselektrijaama kasutuselevõtt on kavandatud 2016. aastal, esimesed plokid loodetakse kasutusele võtta juba 2011. aastal. Peamised investorid on energiaettevõte NRG Energy Inc. ja Bright Source Poweri peatöövõtja Google Green Business Operationsi "roheline" osakond. See elektrijaam peaks andma energiat 140 000 kodule, töötajaid on 86 inimest. Elektrijaama võimsust plaanitakse tõsta 500 MW-ni.

Optisolari PV jaam, Obispo maakond, USA, 550MW. See elektrijaam kasutab fotogalvaaniliste elementide tootmiseks uusimat õhukese kile tehnoloogiat. Peamiseks "rohelise" elektri ostjaks saab energiaettevõte PG&E. Planeeritud kasutuselevõtt 2011. aastal.

CSP-jaam BrightSource, Nevada, USA, 1200 MW. Suure päikesesoojuselektrijaama ehitust teostab BrightSource Nevadas Las Vegase lähedal. See on terve Las Vegase ümber paiknev päikesesoojuselektrijaamade kompleks, millel on hiiglaslik võimsus ja mis varustavad elektriga peaaegu 1 miljonit kodu. Kindlasti on BrightSource hinnanud USA suurima energiatarbija Las Vegase lähedal asuva Acciona Nevada Solar One elektrijaama ärilist elujõulisust. Kasutuselevõtt on kavandatud 2012. aastal.

FirstSolar PV&CSP jaam Hiinas Ordoses, 2000MW. Jaama ehitab Ameerika suurim ettevõte FirstSolar, lõplik kasutuselevõtt on kavandatud 2020. aastal. Ehitusplatsi valik on mõeldud suurenenud energiatarbimiseks riigis, kus on palju energiamahukaid tööstusi. Projekt on jagatud mitmeks etapiks, esimesena võetakse kasutusele väike 30MW PV-tüüpi elektrijaam. Jaama päikesesoojuse osa ehitab Hiina ettevõte CgnSedc. 2010. aasta seisuga ei ületanud päikeseelektrijaamade koguvõimsus Hiinas 350MW, aastaks 2020 on planeeritud koguvõimsus juba 10GW.

Integreeritud päikeselinn, Gujarat, India, 5000 MW. See projekt on üks suurimaid "päikeseenergia" projekte planeedil. Selle kogumaksumus on 475 miljonit dollarit.See esindab tervet linna, mis kajastub ka pealkirjas. Investeerimistoetust pakub Clintoni fond. Praeguseks on elektrijaama tüüp ebaselge, kuid suure tõenäosusega on jaam hübriidtüüpi. Tuleb märkida, et tuumaelektrijaama standardvõimsus on 1000 MW ja vastavalt sellele on päikeseelektrijaam 5 korda suurem kui suurimate tuumaelektrijaamade võimsus. Teates öeldi, et elektrikulu on tavapärasest 70% madalam.

Desertec CSP jaamad, Sahara, Aafrika, Pärsia laht, 110 GW. Selle projekti kogumaksumus on 400 miljardit dollarit, see on mõeldud 40 aastaks. Euroopast saab peamine energiatarbija, Transgreeni avamere torujuhtme kaudu rajatakse mandritevahelised kõrgepingeliinid. Projekti elluviimiseks on ühinenud energia- ja finantshiiud: Deutsche Bank, RWE, E.On, Siemens. Päikeseelektrijaamade ehitus algab 2016. aastal, esimese projekteerimisvõimsuse käivitamine on kavandatud 2016. aastal. See projekt algab Euroopas taastuvenergia programmi raames ning just Deserteci kaudu soovib EL-i valitsus saavutada 2020. aastaks 20% taastuvenergia osakaalu.

Deserteci projekt on keskendunud kõikidele taastuvenergia liikidele, plaanis on ehitada või kombineerida mitut tüüpi elektrijaamu: CSP jaamad ekvatoriaalvööndis, tuulepargid Atlandi ookeani rannikul, mitmed hüdroelektrijaamad, fotoelektrijaamad Euroopas, nagu samuti mitmed geotermilised, loodete jaamad ja elektrijaamad, mis töötavad biomassil. Desertec täiendab Euroopa energiataristut.

Venemaa päikeseenergia. väljavaated

Venemaa on üks maailma suurimaid energiatarbijaid, kelle jaoks on oluline oma täisfunktsionaalse energiakompleksi arendamine alates tooraine kaevandamisest kuni tõhusate müügiskeemideni. Odavate fossiilsete energiaressursside kättesaadavus, aga ka riigi põhjaosa paiknemine piirkonnas, kus päikesekiirgus on alla 900–1000 kW/m 2, vähendab päikeseenergia infrastruktuuri arendamise kaubanduslikku efektiivsust Vene Föderatsioonis. Lähitulevikus hakatakse Venemaal päikeseenergiat arendama väikeseformaadiliste päikeseelektrijaamade kaudu isiklikuks või tööstuslikuks kasutamiseks.

Päikeseelektrijaamade rajamisel tuleb esiplaanile majanduslik otstarbekus, sest peamised tarbijad asuvad riigi põhjaosas ja kasutavad odavat fossiilkütustel põhinevat energiat. Kallis elekter on riigi eelarvele tarbetu koorem. Tänapäeval on üksikute energiavarustussüsteemide edendamine koos ülejäägi müügiga tsentraalsesse elektrivõrku majanduslikult põhjendatum kui kaubanduslike elektrijaamade ehitamine Venemaa lõunapiirkonnas.

Sellegipoolest peaks Venemaa energiataristu arenema globaalsete suundumuste raames, seetõttu on Venemaa lõunapiirkondadesse vaja rajada päikeseelektrijaamu, mis on vähemalt teadusliku uurimistöö katsepolügoonid. Nendel eesmärkidel teatasid Rosnano ja Renova 2011. aastal Kislovodskisse päikeseelektrijaama ehitamisest koguvõimsusega 12,5 MW.

Päikeseelektrijaamade arendamist Venemaal võib vaadelda globaalsete suundumuste kontekstis, eelkõige seoses üksikute tarnijate poolt tsentraalsesse energiasüsteemi "päikese" elektriga tarnimisega. Päikeseenergia vallas liidri Saksamaa kogemuste analüüs juhib tähelepanu järgmistele faktidele. Saksamaa riiklikud toetused päikeseenergiale realiseeriti üldise energiamaksu kehtestamisega 0,035 eurot 1 kWh kohta. Pärast taristu kiiret kasvu 2010. aastal otsustas Saksamaa toetusi vähendada. Samuti on varem rakendatud seadusandlikku tugivahendit - kõigil päikeseenergia tootjatel on tagatud elektriga varustamine tsentraalsesse energiasüsteemi “rohelise tariifi” hinnaga, mis on 0,5 eurot 1 kWh kohta valgel ajal, mil kogusumma energiatarbimine väheneb ja "päikese" elektri tootmine suureneb. Selle efekti kompenseerimiseks on vaja rajada päikeseelektrijaamade lähedusse akualajaamad üleliigse elektrienergia salvestamiseks, mis vähendab tsentraliseeritud võrgu põhjendamatut koormust.

Venemaa "päikeseenergia" infrastruktuuri arendamise väljavaated seisnevad ennekõike teadusliku ja tootmisbaasi arendamisel päikeseenergia vajaduste rahuldamiseks toodetud toodete raames. Saksamaa kogemuse põhjal saab tööstusele riigitoetusi anda läbi energiatarbimise maksu kehtestamise.

Üksikute päikeseenergia tarnijate võrgustatud energiavarustuse kontseptsioon. Energia GRID süsteemid

Iisraelis edendatakse aktiivselt võrgutoiteallikat väikeseformaadiliste elektrijaamade kaudu. Iisraeli teadlaste idee põhineb lihtsatel loogilistel argumentidel, et igas peres on energiatarbimine ebaregulaarne, mistõttu võib esineda nii ülejääke kui ka energiapuudust, energiat saab mitte ainult keskvõrkudest vastu võtta, vaid ka ülejääke ära anda. Iisraelis on 95% kortermajadest varustatud päikesepatareidega, nii et idee elluviimiseks tuleb luua vaid vajalik infrastruktuur.

Kõigis riikides toimub valitsuse toetus "rohelistele" energiavarustustehnoloogiatele riiklike "rohelise tariifi" programmide abil, mis hõlmab taastuvatest allikatest saadava elektri garanteeritud müüki tsentraalsesse elektrivõrku. Reeglina on "roheline tariif" 1,2-2 korda kõrgem kui elektrienergia hulgimüügitariifi maksumus. Arenenud riikides kõigub see tariif 0,40–0,75 dollari vahel 1 kWh kohta.

Viimastel aastatel on Hispaanias ja Saksamaal minielektrijaamade eraomanikud hakanud oluliselt panustama varem monopoolsesse energiasüsteemi. Päikeseelektrijaamadest on saamas kasumlik äri, mis võib üksikettevõtjatele stabiilset sissetulekut tuua.Moodsat GRID-tehnoloogiat kasutava energiasüsteemi arendamine on Venemaa päikeseenergia arendamise üks huvitavaid valdkondi, mis meelitab seega ligi individuaalseid investeeringuid. Selline lähenemine optimeerib keskse energiasüsteemi ja vähendab energiaturu monopoliseerimise astet.

Kas päikeseenergia on läbimurdevõimeline?

Päikeseelektrijaamade koguvõimsus maailmas lähiaastatel kasvab kiiresti. "Päikese" võidujooks hõlmab kõiki riike, kus on piisavalt päikesekiirgust, et tõhusalt elektrit toota. Päikeseenergia kaubanduslik efektiivsus suureneb ainult "päikeseenergia" tehnoloogiate arendamise ja päikesevalguse muundamise efektiivsuse suurenemisega.

Euroopa Desertec projekti väljakuulutamine ja taastuvkütustel töötavatel elektrijaamadel põhineva uue Euroopa energiataristu loomine on suur läbimurre päikese- ja taastuvenergia vallas. Desertec on suurepärane näide sellest, et maailma üldsus on tunnistanud, et päikeseenergia võib olla maailma energiainfrastruktuuri tõhus osa.

Päikeseenergia tegelik läbimurre on juba toimunud, kuid fossiilsete energiaressursside täielik asendamine on võimalik ainult eksponentsiaalse tehnoloogilise arenguga.

Kahjuks on Venemaa päikesekiirguse kasutamise raames väga tagasihoidliku arengupotentsiaaliga, kuid tänu toorainebaasile, tootmisvõimsustele ja arenenud teadustehnoloogiatele saab ta anda olulise panuse. Päikeseenergia kasv on võrdeline "päikeseenergia" tehnoloogiate ja tööstusharude kasvuga, mis suudavad arenevale turule pakkuda uut kvaliteetset toodet. Venemaa, kellel on vajalik teadus- ja tootmispotentsiaal, võib vabalt pretendeerida võimsa tootmisbaasi rolli.

Žanna Zelentsova, pronedra.ru

1. Püüdke maailma kliimakaardi abil vähemalt ligikaudselt kindlaks teha, millistes riikides ja piirkondades on parimad võimalused kasutada: a) päikeseenergiat b) tuuleenergiat.

a) USA on päikeseenergia kasutamises üks liidritest, lisaks asub siin maailma päikesepaisteliseim koht - Yuma, tk. Arizona. Perspektiivne on ka Küpros (320 päikeselist päeva aastas), Jamaica (250) b) Tuuleenergiat kasutavad sellised riigid nagu Holland, Prantsusmaa, Rootsi. Olles rannikuvööndis, puhuvad tuuled seal pidevalt.

2. Enim arenenud päikeseenergia on: 1) Venemaal, Suurbritannias 2) USA-s, Prantsusmaal 3) Itaalias, Brasiilias.

3) Itaalia, Brasiilia

3. Valige õiged väited:

1) Puhkeressursi väärtus määratakse ainult rahas.

2) Tuuleenergia ressursid on koondunud peamiselt parasvöötmesse (õige)

3) Loodusliku ja inimtekkelise päritoluga objekte, mida inimene kasutab puhkuseks, turismiks, ravimiseks, nimetatakse puhkeressurssideks (õigesti)

4) Päikeseenergia ressursid on troopikamaades märkimisväärsed (õige)

4. Miks otsib inimkond üha enam võimalusi kasutada mittetraditsioonilisi energiaallikaid?

Selle põhjuseks on traditsiooniliste energiaallikate potentsiaali ammendumine ning nende kasutamise ja tootmise üha suurenevad kulud.

5. Kuidas mõjutab laiuskraadine ja vertikaalne tsoonilisus agroklimaatiliste ressursside jaotumist?

Kui võtta arvesse laiuskraadide tsoonilisuse näitajaid, siis agroklimaatiliste ressursside muutus läheb ekvaatorilt poolustele. Vertikaalse tsonaalsuse korral on agroklimaatiliste ressursside halvenemine jälgitav ülestõusmisel.

6. Millised on rekreatiivsete ressursside omadused ja nende erinevus varem uuritud loodusvaradest?

Kõigil loodusvaradel on puhkepotentsiaal. Puhkeressursid on loodusobjektid ja -nähtused, mida saab kasutada puhkamiseks, turismiks ja raviks. Seda tüüpi ressursse ei erista mitte päritolu iseärasused, vaid kasutuse olemus.

See on ebatõenäoline jooksva liiva, liivatormide, kõrgete päevade ja madalate ööde tõttu. Kõik need tegurid raskendavad päikesepaneelide kasutamist ja hooldamist.

8. Milliseid alternatiivseid küllusliku ja puhta energia allikaid peaks inimkond 21. sajandil lootma?

Termotuumaenergia, kuna vesiniku varud on peaaegu ammendamatud.

9. Spetsiaalse kirjanduse abil valige konkreetsed näited vabaajategevuse arendamise kohta Vene Föderatsioonis.

Kaukaasia - sanitaar-kuurortide kompleksid (Kislovodsk, Pyatigorsk). Musta mere rannik - Anapa, Gelendžik, Sotši. Sotši - mägironimine, laste ravi. "Venemaa kuldne sõrmus" - ajaloo- ja kultuurimälestised. Uural - mägiturism, mägironimine, koopad (Kungur).

Päikeseelektrijaamad, mis toodavad teisi päikeseelektrijaamu, mis... See ekspansiivne protsess, kui lastakse kuskil, näiteks kõrbes, hulkuma, annab inimkonnale läbimurdelise energia. Selline ebatavaline plaan päästa planeet energiapuudusest ja ökoloogilisest kollapsist leiutati Jaapanis.

Päikesepaneelide väljad võivad anda maailmale tohutul hulgal elektrit. Küsimus on selles, kuidas muuta sellised rajatised majanduslikult elujõuliseks. Eksootiline “Sahara Solar Breeder Project” püüab sellele oma vastust anda.

Selle asemel, et tuhandeid tonne päikesepaneele üle mere ajada, tehakse ettepanek selliseid akusid toota kohapeal, kõrbe serval. Tooraine võetakse sõna otseses mõttes jalge alla. Lõppude lõpuks on liiv ränidioksiidi rikkaim allikas.

Sellest saaks ammutada päikesepatareide jaoks mõeldud räni. Nad tuleks siin vabastada. Kui ühe sellise välja võimsus saavutab teatud väärtuse, saab kuskile lähedale ehitada teise tehase liiva töötlemiseks ja päikesepaneelide tootmiseks. Lõppude lõpuks nõuab see protsess ise palju energiat: selle annavad esimesed patareid.

Teine tehas, mis on tootnud piisavalt päikesepatareisid, võimaldab paigutada eemale kolmanda liivatöötlemistehase ... Nii et päikeseelektrijaamad hakkavad eksponentsiaalselt "paljunema". Pealegi läheb päikeseelektrijaamade koguvõimsusest väike osa jaamade tööle.

Riis. 1. "Päikesepatarei" põhiprintsiip on lihtne: päikesepatareid peaksid andma aluse nende edasiseks paisumiseks tänu tekkivale energiale (illustratsioon diginfo.tv).

Saadud energia tuleb transportida suurtarbijateni – Euroopasse ja võib-olla isegi kaugemale. Jaapanlaste arvates ei saa siin hakkama ilma kõrgtemperatuursetest ülijuhtidest valmistatud kaabliteta. Neid tuleks jahutada vedela lämmastikuga ja need liiguvad maa alla, et minimeerida maapinna temperatuuri langusi.

Projekti eestvedaja, professor Hideomi Koinuma Tokyo ülikoolist tutvustas oma plaani esmakordselt 2009. aastal. Siis oli see vaid unistus. Nüüd on aga esimesed tagasihoidlikud sammud selle elluviimise suunas astutud.

Juhtum liikus edasi kahe Jaapani agentuuri – teaduse ja tehnoloogia (JST) ning rahvusvahelise koostöö (JICA) – jõupingutuste kaudu. Nende egiidi all kavatsevad oma jõupingutused ühendada kuue Jaapani ülikooli ja instituudi ning Orani teadus- ja tehnikaülikooli Alžeeria (USTO) spetsialistid.

Sahara päikeseenergia uurimiskeskuse (SSSERC) projekti Aafrikas valis JST edasiseks edenemiseks 2010. aasta kevadel. SSERC on loodud viieks aastaks ning selle eesmärk on arendada ja katsetada Solar Breederi reaalsuseks saamiseks vajalikke tehnoloogiaid.

Riis. 2. Jaapanlaste plaan üldiselt. Kohalik energia ja materjalid ei võimalda mitte ainult toota rohkem päikesepaneele, vaid ka magestada vett, mis on vajalik territooriumi kõrbest taastamiseks (illustratsioon diginfo.tv).

Esiteks räägime räni kaevandamisest liivast ja toote piisavalt kõrge puhtusega, et seda saaks kasutada päikesepaneelide loomiseks. Sellist tehnoloogiat veel pole. Kuid plaani kavandajad loodavad ehitada liiva rafineerimise piloottehase, mis oleks võimeline tootma tonni puhast räni aastas.

Lisaks kavatsevad teadlased 2011. aastal ehitada Saharasse ühe "oma" päikesepaigaldise, mille võimsus on vaid 100 kilovatti. See hakkab mängima vundamendikivi ja katsepolügooni rolli. Eksperdid kavatsevad välja selgitada, kuidas mõjutab see aku tööd karmides tingimustes, kuidas mõjutavad seda liivatormid.

Ka ülijuhtivate kaablite puhul pole kõik veel selge. Vajalik tehnoloogia ja tööstuslik on juba olemas. Kuid me peame välja selgitama, kuidas selliseid kaableid kõige paremini kõrbes paigaldada ja isegi nii suurte vahemaade tagant, kui palju maksab jahutusseadmete käitamine ...

Üldiselt on meie ees ainult uurimisprojekt. Keegi ei oska veel öelda, kas Sahara elektrijaamade "isepaljunemine" kunagi algab. Aga kui plaan toimib, siis aastaks 2050 "paljuneb" see esimene 100-kilovatine aku 100 gigavatise väljani. See on kindel väärtus – umbes 3% elektrijaamade installeeritud võimsusest üle maailma. Ja mis edasi saab, võite ainult fantaseerida.

Riis. 3. Hetkel maailma suurim fotogalvaanilistel paneelidel põhinev päikeseelektrijaam - Finsterwalde päikesepark Saksamaal. Selle päikesepargi esimene etapp ehitati 2009. aastal ning teine ja kolmas - 2010. aastal. "Pargi" tippvõimsus on 80,7 megavatti (foto greenunivers.com-st).

Inimkonnale avaldatava mõju ulatuse osas võrdleb Koinuma "Sahara külvamist" päikesepaneelidega Kuule maanduvate astronautidega, seetõttu andis ta oma projektile teise nime - Super Apollo. Esimene sõna pole pelgalt ülivõrde, vaid ka vihje ülijuhtide kasutamisele ning teine on viide kuulsale Ameerika kosmoseprogrammile ja päikesejumala nimele.

Muidugi on Hideomi idees veel palju tühje kohti. Tsükli ökonoomsust tuleb veel üksikasjalikult hinnata. Ja siin on Tõusva Päikese maa käsitöölistel, kellele keskenduda. Sarnast ideed hellitab sihtasutus Desertec ja Saksa ettevõtete konglomeraat. Nad kavatsevad aastaks 2020-2025 sama 100 gigavati eest Saharasse ehitada päikeseelektrijaamade kompleksi.

Sakslaste plaan on märksa argisem: pole eksponentsiaalset päikesepaneelide tehaste "korrutamist", pole ka akusid ennast ning nende asemel pidavat kasutama kontsentreerimispeeglitega soojuselektrijaamu. Ja elektriülekandeliinid energia ülekandmiseks Euroopasse on planeeritud klassikalised.

Sellest hoolimata hinnatakse Desertec Foundationi projekti maksumust sadadesse miljarditesse eurodesse. Huvitav on näha, kas jaapanlased ja alžeerlased suudavad oma elektrijaamade "aretamise" strateegiaga kulusid kärpida.

SSERC projektil on veel üks oluline eesmärk. Koinuma loodab, et Alžeeria "päikese" keskus mängib kohaliku teaduse ja tööstuse arengu katalüsaatori rolli. Projekti raames jagavad jaapanlased oma teadmisi ja tehnoloogiat Aafrika noorema põlvkonna teadlaste ja inseneridega, kes, kui kõik läheb plaanipäraselt, muudavad Jaapani muinasjutu päikeseelektrijaamade kõrbevõrgust. tegelikkus.

Avaldatud ssu-filippov 29. novembril 2010 - 00:44

Riis. 1. "Päikesepatarei" põhiprintsiip on lihtne: päikesepatareid peaksid andma aluse nende edasiseks paisumiseks tänu tekkivale energiale (illustratsioon diginfo.tv).