Merész projekt a cukorban felhasznált napenergia fejlesztésére japán szakemberektől. Óriás naperőművek a Szaharában

Fotó: wikipédia

A megújuló energiaforrások olyan források, amelyek a környezetben folyamatosan létező vagy időszakosan előforduló energiaáramlásokon alapulnak. A megújuló energia nem céltudatos emberi tevékenység eredménye, és ez a jellemzője.

A napsugárzás energiaforrása a Napon végbemenő termonukleáris reakció. A napenergiát elektromágneses sugárzás formájában bocsátják ki.
Energiájának felhasználásához olyan kérdéseket kell megoldani, mint: a legnagyobb áramlás felfogása, a belőle származó hő és villamos energia veszteségmentes tárolása és átadása.

Erőforrások a napenergia gyakorlatilag korlátlan. Egyes számítások szerint tehát annak mennyisége, amely egy percen belül elérte a Föld felszínét, több, mint az év során minden más forrásból elérhető energia.

A napenergiát felhasználva a napelemes rendszer a hagyományos tüzelőanyag-szükséglet akár 75%-át is megtakarítja évente.

A napenergia használatának előnye egyrészt a környezetbarátság (nincs CO2-kibocsátás), másrészt a nyersanyagok kimeríthetetlensége és a hosszú "eltarthatóság". A napelemnek nincsenek mozgó és dörzsölő alkatrészei, a működő elemek cseréje nélkül 20-25 évig működhet anélkül, hogy elveszítené a hatékonyságát.

hátrányai A napenergia felhasználása a naptevékenység természetes ingadozása – a nappali órák hosszának változása az év során.
Az erőművek negatív hatásai:

nagy területek használata, ami a talaj esetleges leromlásával és a mikroklíma megváltozásával jár együtt az állomás területén.
„klór” technológiák alkalmazása „szoláris” szilícium előállítására. A világon és Oroszországban azonban a klórmentes környezetbarát technológiák a kísérleti gyártás szakaszában vannak. Széleskörű bevezetésük minden bizonnyal biztosítja a fotovoltaikus állomások és berendezések környezetbarát jellegét.

Útmutató a napenergia fejlesztéséhez

Jelenleg a napenergia fejlesztése (görögül Helios - nap) A rendszereket két irányban hajtják végre:

Energiakoncentrátorok létrehozása;
A napelemek fejlesztése.

Az első irányban végzett munka magában foglalja az energiakoncentráció elvén működő rendszerek létrehozását. Ebben az esetben a napenergiát egy lencse segítségével egy viszonylag kisméretű fotovoltaikus cellára fókuszálják.

Például a japán Sharp cég által kifejlesztett Fresnel-lencsével ellátott fotovoltaikus rendszerek. Vagy szilikon komplex félvezetők (California Institute of Technology - Caltech), amelyeket a tengeri élőlények, különösen a „Vénusz virágkosár” tengeri szivacs általi koncentrálásának elve alapján fejlesztettek ki.

Elv A napelem (energiagenerátor) működése a nap elektromágneses sugárzásának közvetlen átalakítása elektromos árammá vagy hővé. Ezt a folyamatot fotoelektromos effektusnak (PE) nevezik. Ez egyenáramot generál.

Jelenleg a következő típusú napelemek léteznek:

1. Fotoelektromos átalakítók (PVC). Ezek olyan félvezető eszközök, amelyek közvetlenül alakítják át a napenergiát elektromos árammá. Egy bizonyos számú összekapcsolt napelemet napelemnek nevezünk.

2. Naperőművek (HEES). Ezek olyan szoláris létesítmények, amelyek erősen koncentrált napsugárzást használnak energiaként hő- és egyéb gépek (gőz, gázturbina, termoelektromos stb.) meghajtására.

3.Szolárkollektorok (SC). Ezek alacsony hőmérsékletű fűtési berendezések, amelyeket lakossági és ipari létesítmények autonóm melegvízellátására használnak.

A napelemes fotovoltaikus berendezések a következő fő típusok lehetnek:
Autonóm, hálózati kapcsolat nélkül dolgozó, pl. a napelem modulok villamos energiát termelnek világításhoz, TV-hez, rádióhoz, szivattyúhoz, hűtőhöz vagy kéziszerszámokhoz. Az akkumulátorokat energia tárolására használják.

Csatlakoztatva a hálózathoz - ebben az esetben az objektum a központi táphálózathoz csatlakozik. A többlet villamos energiát az elosztóhálózatokat birtokló társaságnak adják el megállapodás szerinti áron.

Készenléti rendszerek, ahol a fotovoltaikus rendszerek rossz minőségű hálózatokhoz csatlakoznak. Áramkimaradás vagy nem megfelelő minőségű hálózati feszültség esetén pedig a terhelést részben vagy teljesen lefedi a napelemes rendszer.
Az akkumulátorok sikeres általános gyártásba való bevezetését akadályozó fő összetett probléma az alacsony hatásfok. Vagyis a költség, méret és termékhatékonyság (COP) nem hatékony kombinációja. A meglévő napelemek (fotocellák) maximálisan 30-35%-os hatásfokkal működnek. Aktívan keresik a napelemes fotovoltaikus berendezések kapacitásának megduplázásának lehetőségét. Bár a napenergia költsége egyelőre túl magas az ipar számára: egy kilowattóra napenergia 20-25 centbe kerül, míg a széntüzelésű CHP erőmű által termelt áram 4-6 cent, a földgáz 5 cent. -7 cent, bioüzemanyagon - 6-9 cent.

Fejlesztési trendek
A mai napig a legismertebb napelemeket gyártó cégek a Siemens, a Sharp, a Kyocera, a Solarex, a BP Solar, a Shell és mások.

Az In the World of Science (1-2007. szám) című folyóirat szerint „az elmúlt 10 évben a fotovoltaikus energia éves termelése 25%-kal, és csak 2005-ben 45%-kal nőtt. Japánban abszolút értékben elérte a 833 MW-ot, Németországban - 353 MW-ot, az USA-ban - 153 MW-ot.

A Solarhome.Ru szerint a korunkban telepített napkollektorok összterülete a világon már meghaladja az 50 millió m 2 -t, ami körülbelül 5-7 millió tonna ekvivalens mennyiségben megfelel a fosszilis tüzelőanyag-termelés pótlásának. üzemanyag évente.

A megbízható, tiszta energiára, megfizethető áron való támaszkodás szükségessége aktív keresést és új technológiák fejlesztését váltja ki.

Az elmúlt évtizedben a napelemek megfizethetőbbé váltak a gyártástechnológiájuk fejlesztésének köszönhetően. Tehát Japánban az ilyen berendezések évente 8% -kal olcsóbbá válnak, Kaliforniában - 5% -kal ....

A napelemes rendszerek fejlesztésének és használatának kilátásai Oroszországban
Oroszország déli régiói és kontinentális és élesen kontinentális éghajlatú régiói a legkedvezőbbek a napkollektorok fő fűtési forrásként történő télen történő használatára.

Közép-Oroszország körülményei között a napelemes rendszerek jelentős megtakarítást biztosítanak a klasszikus tüzelőanyag-típusok felhasználásában, jelentősen kiegészítve az energiafogyasztás egyensúlyát (napelemes vízmelegítők telepítésének tapasztalata Kalinyingrádban).
Jelenleg Oroszországban nem folyik napelemes rendszerek tömeggyártása és megvalósítása.

Bár a hőszolgáltatás fejlesztésének újabb trendje, amely a nagy hőellátási források decentralizálását célozza – a helyi energiatakarékos technológiák alkalmazása – ösztönzőleg hathat a megújuló energiaforrások, ezen belül is a napenergia fejlesztésére.
Ma Oroszországban a napelemes erőműveket a rjazani kerámia-fém eszközök üzeme állítja elő; Kovrov üzem; ZAO "South Russian Energy Company"; JSC „Versenytárs”, Zsukovszkij, Moszkvai régió A gyűjtők külön tételeit az NPO Mashinostroeniya, Reutov, Moszkva régió gyártja. satöbbi.

Felkészítő: Olga Plekhanova

A napenergia a megújuló forrásokon, ezen belül is a napenergián alapuló energiatermelés egyik új típusa. A fő cél az, hogy a napsugárzást más technológiai energiafajtákká alakítsák át, amelyeket az ember saját igényeinek kielégítésére használ fel. Ez a fajta energia kimeríthetetlen, és potenciálisan olyan energiaforrásnak tekinthető, amely képes megdönteni a modern energiaellátási elképzeléseket és teljes mértékben kielégíteni az emberiség szükségleteit.

Átlagos napsugárzás 1991 és 1993 között, figyelembe véve a felhősödést és a borult napokat

Az optimista előrejelzések valóra váltása nagyban összefügg a technológiai fejlettség szintjével. Napfényből jelenleg technológiailag csak az energia kis részét lehet kinyerni, de már ez a mennyiség is jelentős az európai energetikai infrastruktúra szempontjából, ahol 2020-ra legalább 20%-ban részesülnek megújuló forrásokból, köztük naperőművekből. .

A globális napenergia ipar rohamosan fejlődik, a naperőművek az energetikai infrastruktúra részévé válnak, a napelemes nyersanyaggal üzemelő erőművek számának és összkapacitásának rohamos növekedése a napelemes technológiák gazdaságra gyakorolt hatásának növekedését is jelenti. . Mindenekelőtt a következő évtizedekben a napenergia a maximális „napenergia” erőforrással rendelkező egyenlítői országok gazdasági fejlődésének ösztönzőjévé válik.

A mai napig több technológiai irány egymástól függetlenül fejlődik, az egyik érdekes megoldás a napelemes erőművek építési terve a Föld pályáján. Első pillantásra utópisztikusnak tűnnek az ilyen projektek, ha nem vesszük figyelembe, hogy öt orbitális erőmű építését már bejelentették.

Napenergia technológiák

Az Energia Információs Ügynökség szerint 1990-től 2007-ig az áramfogyasztás 40%-kal nőtt, a következő 25 évben a fogyasztás további 50%-kal nőtt. A modern életfenntartó technológiák egyre több energiát igényelnek, minden hatékony energiaforrás energiaforrásnak számít, természetesen a nap az egyik első helyet foglalja el a lehetséges energiaforrások listáján.

Jelenleg két napenergia-technológia létezik, amelyek a jövőben fejlesztésre szorulnak. Az egyik a fotoelektromos effektus (fotovoltaikus, PV) eredményeként történő áramkivételen alapul. A második a nap hőenergiájának átalakítása (koncentrált napenergia, CSP), ez a technológia a hűtőközeg koncentrált napsugárból történő melegítésén alapul.

fotoelektromos hatás

A fény elektromos árammá alakításának általános ötlete a következő - egy fotonáram esik egy félvezető lapkára, vagyis a fényre, a félvezető felületi rétegének atomjai, az elektronok által történő fotonok abszorpciója eredményeként. ugrás" az atom utolsó pályájáról a szomszédos vezetési rétegre, ahol az elektronsugár elektromos áramot képez. Ennek a hatásnak a hatékony alkalmazásának technikai összetettsége a teljes napspektrum átalakításának bonyolultságával, azaz többfrekvenciás módszerekkel jár együtt, mivel egy bizonyos félvezető csak egy bizonyos frekvenciájú fotonokat rögzít, és nem többet. A modern fotokonvertereket a látható napspektrum kis részére tervezték, az ipari fotocellák hatásfoka nem haladja meg a 7-15%-ot. Ez rendkívül kicsi a mai villamosenergia-szükségletek kielégítéséhez.

A napelemek gyártásához nagy tisztaságú félvezető szilíciumot használnak, melynek gyártását a világ számos országában elsajátították, ami növeli a technológia technológiai adaptációját. A fotovoltaikus cellákon alapuló fotovoltaikus erőművek (PV-állomások) moduláris elven vannak felszerelve, és igény szerint bővíthetők. A panelek magas költségét ellensúlyozza a könnyű telepítés és karbantartás, mivel a nagy teljesítményű naperőművek általában minimális karbantartó személyzetet igényelnek. A napelemek élettartama meghaladja a 25 évet. Léteznek a világ legnagyobb fotovoltaikus naperőművei, amelyek kiváló hatásfokkal rendelkeznek, és minimális karbantartás mellett is stabilan működnek.

A mai napig a napelemek ára 1,6-4 $ / W, bizonyos esetekben elérheti a 10 dollárt W teljesítményre, beleértve a telepítést is. A panelek magas költsége miatt a leghatékonyabb napelemes berendezések nem képesek 0,12 kWh dollárnál olcsóbban villamos energiát előállítani, ami többszöröse a hagyományos nyersanyagok felhasználásával előállított villamos energia költségének. Minél északabbra telepítik a napelemes berendezést, annál rosszabbak az időjárási viszonyok, annál magasabb a napenergia költsége.

A napelemek hatásfoka számos körülménytől függ – a naphoz viszonyított helyzetétől, a napelemek túlmelegedés esetén jelentősen csökkentik a hatásfokukat, és kevesebb áramot szolgáltatnak felhős és borús időben.

A gyártók fő erőfeszítései a hatékonyság növelésére, a költségek csökkentésére és egy olyan univerzális panel létrehozására irányulnak, amely képes nagy hatékonysággal érzékelni a napelem spektrumának széles skáláját. A legújabb, hamarosan eladásra kerülő modellek között megtalálhatóak a Nanosolar vékonyrétegű napelemek, a gyártó szerint ezeknek gyors megtérülési ideje lesz, valamint a Prism Solar Technologies holografikus napelemek, amelyekkel a napfényt megörökíthetjük statikus állapot a nap bármely pozíciójában, a hatékonyság csökkentése nélkül. A Prism Solar gyártói a közeljövőben ígérik, hogy napelemeik nem haladják meg az 1,5 USD/W költséget.

napenergia technológia

A CSP erőművek a koncentrált napsugárzást hőenergiává alakítják, amelyet aztán villamos energia előállítására használnak fel. A CSP típusú erőművekben használt berendezések nagyrészt egy hagyományos hőerőmű részét képezik. Ennek a technológiának az általános koncepciója a hűtőfolyadék - víz, olaj, sóoldat - felmelegítése fókuszált heliosztát tükrök segítségével kapott koncentrált napfény segítségével. A fázisátalakulási hőmérsékletre felmelegített hűtőfolyadék segítségével vízgőzt nyernek, amely beindítja az elektromosságot termelő gőzturbinát. Kétféle ilyen típusú erőmű létezik: torony és parabola.

Napelemes hőtorony üzem Spanyolországban, több ezer tükörrel, amelyek koncentrált napfényt irányítanak egy beton hőátadó toronyba

A napenergia technológia költséghatékony a fotovoltaikus naperőművekhez képest, miközben az elért hatásfok legalább 50%, tekintettel arra, hogy ezt a típusú naperőművet csak az egyenlítői zónába telepítik, amelyre jellemző a nagy mennyiségű napenergia. . A sivatagokba telepített napelemes hőerőművek által megtermelt energia mennyisége jóval nagyobb, mint a fotovoltaikus naperőművek kapacitása. A Mojave-sivatagban (USA) 1984 és 1991 között kilenc napelemes hőerőmű épült, összesen 354 MW teljesítménnyel, ez volt a napenergia első sikere és áttörése a világ energiarendszerébe.

Érdemes megjegyezni, hogy a naphőtechnológia az erős koncentrált napsugár területén biológiailag veszélyes az emberekre, ezért elsősorban ipari erőművekben használják.

Orbitális naperőmű a földi energia alternatívájaként

A Föld légköre egy napsütéses napon visszatartja az erős napsugárzás több mint negyedét. A napenergia felhasználásának lehetősége az időjárási viszonyoktól és a napszaktól függetlenül régóta felkeltette a figyelmet, ezért már a múlt század óta tárgyalják a tudósok egy erőmű föld körüli pályára állítását. Az űrszállítás magas költsége nem jelentette az orbitális energiatechnológiák fejlesztését, de talán a fosszilis erőforrások meredek csökkenése kényszerítette a megközelítések újragondolását. A mai napig öt erőmű megépítését jelentették be a Föld körüli pályán: a Solarbird projekt (Mitsubishi), a Pentagon orbitális erőmű, a Japanese Space Solar Power Systems projekt, a Pacific Gas and Electric Company projekt Kalifornia állam számára, valamint az EADS Astrium amerikai űrvállalat projektje.

Ha a napenergia sokrétű átalakítása már nem okoz műszaki nehézségeket, akkor a villamos energia nagy távolságra történő átvitele csak nagyfeszültségű vezetékeken keresztül lehetséges. Ez a technológia az űr számára elfogadhatatlan, a legígéretesebb átviteli módok a lézer- és rádiósugárzás, amelyek nagy biológiai kockázattal járnak, ezért a pályaprojektek jelentős aggodalmat keltenek, elsősorban a biztonságos villamosenergia-továbbítással kapcsolatban. Az viszont nyilvánvaló, hogy az orbitális erőművek drága villamos energiát fognak termelni, amelyet nagy valószínűséggel "orbitális" fogyasztóknak adnak el, és nem kerül be a földi energiainfrastruktúrába. A pályán keringő naperőművek felfedezése nagy érdeklődést és jelentős biztonsági aggályokat is jelent.

A világ legnagyobb naperőművei

A napenergia elektromos árammá történő átalakításával kapcsolatos kísérletek 1984-ben kezdődtek ipari méretekben, de a naperőművek számának növekedésének fő tetőpontja az elmúlt évtizedben volt. Az első naperőművek kereskedelmi eredményei olyan lenyűgözőek voltak, hogy hozzájárultak új projektek tömeges fejlesztéséhez. Jelenleg a napenergia-termelésben a vezető szerepet tölti be egy teljesen nem napenergiával működő ország - Németország, amelynek 2011-es naperőművek teljes kapacitása 19 GW. A német naperőművek fő növekedése 2010-ben történt, és elérte a 10 GW-ot.

A napsugárzás globális térképe, a CSP-állomások a "piros" zónában hatékonyak, a PV-állomások a zónában épülnek, átlagosan 900-1500 kW/m2 sugárzással.

A napenergia egy teljesen megfizethető módja annak, hogy az emberiséget ellássuk a szükséges energiaforrással. Ennek ellenére a potenciál még kicsi, a teljes fosszilis tüzelőanyagok kiváltásához a számítások szerint világszerte szükség lesz: 50 ezer egyenként 300 MW-os naperőműre, valamint 3,8 millió 5 MW-os szélturbinára. A Nemzetközi Energiaügynökség szerint 2050-re a napenergia csak az emberi szükségletek 20-25%-át tudja kielégíteni.

Ennek ellenére a 2008-2009-es naperőművek építésének első jelentős tapasztalatai olyan sikeresek voltak, hogy új, az atomerőművek kapacitásával összemérhető, gigantikus kapacitású projekteket kezdtek bejelenteni. A világ legnagyobb energiafogyasztói: USA - 21%, Kína - 16%, India - 6%, Oroszország - 5%. Az Egyesült Államok és Kína az elmúlt években szorgalmasan építi „napenergia” potenciálját, India pedig egy óriási naperőmű építését is bejelentette.

Működő projektek

A különböző típusú naperőművek elhelyezésére a zónázás a jellemző, ami a gazdaságosságból és a teljesítményből adódik: napenergia CSP állomások az egyenlítői zónában (38. szélességi körön belül), fotovoltaikus PV állomások - az északi régiókban (55 szélességi körön belül) épülnek. ).

Az első európai tapasztalatokat a naperőművek építésében Spanyolországban szerezték. A spanyol cégek jelentős tapasztalatra tettek szert a napenergia-termelésben az amerikai Mojave-sivatagban, de az 1600-2000 kW/m 2 intenzív napsugárzás zónájában elhelyezkedő Spanyolország tapasztalatai előre meghatározták az európai napenergia jövőjét. Európa egyik első napelemes erőműve a Gemosolar erőmű volt.

Ez az erőmű 2650 heliosztát tükör munkáján alapul, amelyek 185 hektáros területen helyezkednek el, és a napsugárzást egy betontoronyra fókuszálják olvadt só telepítéssel. A toronyban az olvadt sót 9000 C-ra melegítik fel, amelyet földalatti tárolókban tárolnak éjszakai használatra. Ezzel az állomással Spanyolország 30 000 tonna szén-dioxidot takaríthat meg a Kiotói Jegyzőkönyv értelmében.

CSP-állomás PS10, Andalúzia, Spanyolország, 11-300 MW. A PS10 napelemes hőerőművet Spanyolország legnagyobb energiavállalata, az Abengoa Solar és leányvállalata, a Solucar Energia építette. A termáltorony magassága 115 m. A torony 624, egyenként 120 m 2 területű tükör fókuszában helyezkedik el, a kezdeti teljesítmény 11 MW. 2016-ra ez az állomás Európa egyik legnagyobbja lesz, teljes kapacitása 300 MW lesz. Egy ilyen állomás jól fedezné Sevilla város áramköltségeit.

SolarParkOlmedilla PV állomás, Omeldilla, Spanyolország, 60MW. A fotovoltaikus típusú erőmű 26 000 napelemre épül, az állomást 2008-ban helyezték üzembe. Üzembe helyezéskor a világ legnagyobb, fotovoltaikus cellákkal működő naperőműve volt.

PV-állomás "Omao Solar", ActivSolar, Ukrajna, 80 MW. Az Activ Solar (Ausztria) egy nagy naperőmű építésére irányuló projektet hajt végre a krími Saki régióban. A projekt szakaszosan valósul meg, minden szakasz eredményeként 20 MW-ot kapcsolnak be. Az erőmű teljes területe 160 hektár, amely 360 000 napelem modult foglal majd el. Jelenleg 7,5 MW-ot helyeztek üzembe. Az erőmű 20 000 otthon energiaellátásához szükséges évi 100 000 MWh teljesítményt állítja elő, így 80 000 tonna szén-dioxid kibocsátását akadályozzák meg.

CSP állomás Acciona Nevada Solar One, Nevada, USA, 60 MW. A nevadai Mojave-sivatagban található állomás egy napenergiával működő hőerőmű, amelyet éjszakai összekötő gázgenerátor egészít ki. Az állomás 16 000 otthont lát el sikeresen árammal. Ez a világ egyik legnagyobb naperőműve. A projektet a spanyol Acciona cég valósította meg, amely parabolikus napkollektoros állomások építésére és üzemeltetésére szakosodott.

Sarnia PV állomás, Ontario, Kanada, 97MW. 2010-ben ez az állomás volt a világ legnagyobb fotovoltaikus állomása. Ennek az állomásnak a "zöld" energiáját 0,443 USD kWh áron értékesítik. Az állomást a First Solar építette, amely 20 éves szerződést írt alá az állam energiaellátására. Az állomás 380 hektárt foglal el.

Üzembe helyezték a napelemes erőműveket (több mint 50 MW)
Naperőművek	Az ország	Névleges teljesítmény, MW	Típus, hatékonyság	jegyzet
Solarpark Senftenberg	Németország	166	PV	2009-2011
LieberosePhotovoltaicPark	Németország	71,8	PV
Montalto di Castro fotovoltaikus erőmű	Olaszország	84,2	PV	2009-2010
FinsterwaldeSolarPark	Németország	81	PV	2009-2010
RovigoPhotovoltaicPowerPlant	Olaszország	70	PV	2010
Olmedilla fotovoltaikus park	Olaszország	60	PV/0,16	2008
StrasskirchenSolarPark	Németország	57	PV/0,12
TutowSolarPark	Németország	52	PV	2009-2011

Bejelentett projektek

A 2009-2010-es sikeres projektek után megkezdődött a napelemes erőművek építésének nagy projektjei bejelentése világszerte. Lenyűgöző konstrukció és terjedelem. A napenergia valóban lendületet vesz, és képes megfordítani a hatékony energiaellátásról korábban kialakult elképzeléseket.

PV állomás Masdar City, Egyesült Arab Emírségek, 100 MW. Az Egyesült Arab Emírségek nem csak az olajtechnológiába fektetnek be. Bejelentették a leendő Masdar City városának felépítését, amelyet teljes egészében a "zöld technológiák" biztosítanak majd. Hatalmas PV állomás kerül a város tetejére.

CSP-állomás SunPower, California, USA, 250 MW. Egy nagy napelemes hőerőmű is épül, hogy "zöld" energiát biztosítson Kalifornia államnak. Az áram fő vásárlója a PG&E lesz. 2011-ben megindul az áramtermelés is.

PV állomás BhaskarSilicon Ltd., Nyugat-Bengál, India, 250 MW. Ez a komplexum a polikristályos szilícium gyártására szolgáló gyártóüzem, valamint a legnagyobb erőmű, amelyet 2011-ben helyeznek üzembe. A projekt költsége 1,27 milliárd dollár.

CSP-állomás Solana, Arizona, USA, 280 MW. A torony típusú napkollektoros erőmű 2011-ben kezdi meg működését. Ez az egyik legnagyobb projekt, amely szinte egyidejűleg indul az Egyesült Államokban. A létesítmény építését a spanyol AbengoaSolar cég végzi, amely a napenergia területén végzett fejlesztéseiről ismert. A projekt biztosítja az erőmű éjszakai üzemeltetéséhez szükséges hőenergia tárolását földalatti tárolókban. Az állomás karbantartó személyzete 85 főből áll.

Ivanpah CSP, Florida, USA, 392 MW. A Mojave-sivatagban épülő állomás három heliosztatikus tüköregységből áll majd, amelyek koncentrált napenergiát irányítanak a 137 méter magas tornyok belsejében elhelyezett kazánokhoz. Az Ivanpah napelemes hőerőmű üzembe helyezését 2016-ra tervezik, az első blokkok üzembe helyezése már 2011-ben várható. A fő befektetők az NRG Energy Inc. energiavállalat. valamint a Google Green Business Operations „zöld” részlege, a Bright Source Power fővállalkozója. Ez az erőmű állítólag 140 000 otthont lát el energiával, a személyzet létszáma 86 fő. Az erőmű teljesítményét 500 MW-ra tervezik növelni.

Optisolar PV állomás, Obispo megye, USA, 550 MW. Ez az erőmű a legújabb vékonyréteg-technológiát alkalmazza a fotovoltaikus cellák gyártásához. A "zöld" áram fő vásárlója a PG&E energiavállalat lesz. Tervezett üzembe helyezés 2011.

CSP-állomás BrightSource, Nevada, USA, 1200 MW. Nagy napelemes hőerőmű építését végzi a BrightSource Nevadában, Las Vegas közelében. Ez egy egész napelemes hőerőmű komplexum Las Vegas körül, hatalmas kapacitással, amely csaknem 1 millió otthont biztosít majd árammal. A BrightSource minden bizonnyal értékelte a Las Vegas közelében található Acciona Nevada Solar One erőmű kereskedelmi életképességét, amely az Egyesült Államok legnagyobb energiafogyasztója. Az üzembe helyezést 2012-re tervezik.

FirstSolar PV&CSP állomás Ordosban, Kínában, 2000MW. Az állomást a legnagyobb amerikai FirstSolar cég építi, a végleges üzembe helyezést 2020-ra tervezik. Az építési terület megválasztását a megnövekedett energiafogyasztásra tervezték egy olyan országban, ahol nagy az energiaintenzív iparágak sűrűsége. A projekt több szakaszra oszlik, elsőként egy 30MW-os kisméretű, PV típusú erőművet helyeznek üzembe. Az állomás szoláris termikus részét a kínai CgnSedc cég építi. 2010-ben a kínai naperőművek összteljesítménye nem haladta meg a 350 MW-ot, 2020-ra a tervezett összteljesítmény már 10 GW lesz.

Integrált Solar City, Gujarat, India, 5000 MW. Ez a projekt az egyik legnagyobb "napenergia" projekt a bolygón. Ennek összköltsége 475 millió dollár lesz, egy egész várost képvisel, amit a cím is tükröz. Beruházási támogatást a Clinton Alapítvány nyújt. Egyelőre nem tisztázott az erőmű típusa, de nagy valószínűséggel hibrid típusú lesz. Megjegyzendő, hogy egy atomerőmű szabványos teljesítménye 1000 MW, és ennek megfelelően egy naperőmű 5-ször nagyobb, mint a legnagyobb atomerőművek teljesítménye. A közlemény szerint az áram költsége 70%-kal lesz alacsonyabb a szokásosnál.

Desertec CSP állomások, Szahara, Afrika, Perzsa-öböl, 110 GW. A projekt összköltsége 400 milliárd dollár, 40 évre tervezték. Európa lesz a fő energiafogyasztó, transzkontinentális nagyfeszültségű vezetékeket fektetnek le a Transgreen tengeri vezetéken. A projekt megvalósítása érdekében energetikai és pénzügyi óriáscégek egyesültek: Deutsche Bank, RWE, E.On, Siemens. A naperőművek építése 2016-ban kezdődik, az első tervezési kapacitás beindítását 2016-ra tervezik. Ez a projekt a megújuló energia program részeként indul Európában, és a Desertec révén szeretné elérni az EU kormánya a 20%-os megújuló energiát 2020-ra.

A Desertec projekt a megújuló energia minden típusára fókuszál, több fajta erőmű építését vagy kombinálását tervezik: CSP erőművek az egyenlítői zónában, szélerőművek az Atlanti-óceán partján, több vízerőmű, PV erőművek Európában, pl. valamint számos biomasszával dolgozó geotermikus, árapály-állomás és erőmű. A Desertec kiegészíti majd az európai energiainfrastruktúrát.

Orosz napenergia. kilátások

Oroszország a világ egyik legnagyobb energiafogyasztója, akinek fontos a saját, teljesen működőképes energiakomplexum kialakítása, a nyersanyagok kitermelésétől a hatékony értékesítési konstrukciókig. Az olcsó fosszilis energiaforrások elérhetősége, valamint az ország északi fekvése a 900-1000 kW/m 2 alatti napsugárzású területen csökkenti a napenergia-infrastruktúra fejlesztésének kereskedelmi hatékonyságát az Orosz Föderációban. A napenergiát Oroszországban a közeljövőben kis formátumú napelemes erőműveken keresztül fejlesztik egyéni magán- vagy ipari felhasználásra.

A naperőművek építésénél a gazdasági megvalósíthatóság kerül előtérbe, mivel a fő fogyasztók az ország északi részén vannak, és olcsó fosszilis tüzelőanyagra épülő energiát használnak fel. A drága áram fölöslegesen megterheli az ország költségvetését. Ma az egyedi energiaellátó rendszerek támogatása a többlet központi áramhálózatba történő értékesítésével gazdaságilag indokoltabb, mint a kereskedelmi erőművek építése Oroszország déli régiójában.

Ennek ellenére Oroszország energetikai infrastruktúrájának a globális trendek keretein belül kell fejlődnie, ezért Oroszország déli régióiban napelemes erőműveket kell építeni, legalábbis a tudományos kutatás kísérleti terepeként. Ebből a célból 2011-ben a Rosnano és a Renova bejelentette egy 12,5 MW összteljesítményű naperőmű építését Kislovodskban.

Az oroszországi napelemes erőművek fejlesztése a globális trendek összefüggésében tekinthető, különös tekintettel arra, hogy az egyes szállítók „napelemes” villamos energiával látják el a központi energiarendszert. A napenergia területén vezető Németország tapasztalatainak elemzése a következő tényekre hívja fel a figyelmet. A napenergiára fordított német állami támogatás az energiaforrásokra kivetett általános adó bevezetésével valósult meg, melynek mértéke 0,035 euró/1 kWh. Az infrastruktúra 2010-es gyors növekedése után Németország a támogatások csökkentése mellett döntött. Korábban bevezettek egy jogalkotási támogatási eszközt is - minden napenergia-termelő garantált villamosenergia-ellátást kap a központi energiarendszerbe „zöld tarifa” áron, amely 0,5 euró 1 kWh-onként a nappali órákban, amikor a teljes csökken az energiafogyasztás, és nő a „napenergia” termelése. Ennek a hatásnak a kompenzálására a naperőművek közelében akkumulátor-alállomásokat kell építeni a felesleges villamos energia tárolására, ami csökkenti a központi hálózat indokolatlan terhelését.

Az orosz "napenergia" infrastruktúra fejlesztésének kilátásai mindenekelőtt egy tudományos és termelési bázis fejlesztéséből állnak a napenergia szükségleteinek kielégítésére gyártott termékek keretében. A németországi tapasztalatok alapján az energiafogyasztási adó bevezetésével állami támogatást lehet nyújtani az iparnak.

Az egyes napenergia-szolgáltatók hálózatos energiaellátásának koncepciója. Energia GRID rendszerek

Izraelben aktívan támogatják a kis formátumú erőműveken keresztül történő hálózati áramellátást. Az izraeli tudósok elképzelése egyszerű logikus érveken alapul, miszerint minden családban rendszertelen az energiafogyasztás, ezért előfordulhatnak többlet, illetve energiahiány, nem csak a központi hálózatokból lehet energiát fogadni, hanem a többletet is leadni. Izraelben a lakóházak 95%-a napelemes berendezésekkel van felszerelve, így az ötlet megvalósításához csak a szükséges infrastruktúrát kell megteremteni.

A "zöld" energiaellátási technológiák állami támogatása minden országban állami "zöld tarifa" programok segítségével valósul meg, ami a megújuló forrásokból származó villamos energia garantált értékesítését jelenti a központi villamosenergia-hálózatba. A "zöld tarifa" általában 1,2-2-szer magasabb, mint a villamos energia nagykereskedelmi tarifájának költsége. A fejlett országokban ez a tarifa 0,40-0,75 dollár között ingadozik 1 kWh-nként.

Az elmúlt években Spanyolországban és Németországban a minierőművek magántulajdonosai elkezdtek jelentős mértékben hozzájárulni a korábban monopolhelyzetű energiarendszerhez. A naperőművek jövedelmező vállalkozássá válnak, amely stabil bevételt hozhat az egyéni vállalkozóknak.A divatos GRID technológiát alkalmazó energiarendszer fejlesztése az orosz napenergia fejlesztésének egyik érdekes területe, amely így vonzza az egyéni befektetéseket. Ez a megközelítés optimalizálja a központi energiarendszert és csökkenti az energiapiac monopolizáltságának mértékét.

Képes-e áttörésre a napenergia?

A világ naperőművek összkapacitása a következő években rohamosan fog növekedni. A „napenergia” versenybe minden olyan ország beletartozik, amely elegendő napsugárzással rendelkezik a hatékony villamosenergia-termeléshez. A napenergia kereskedelmi hatékonysága csak a "szoláris" technológiák fejlődésével és a napfény átalakításának hatékonyságának növekedésével fog növekedni.

Az európai Desertec projekt bejelentése és egy új, megújuló tüzelőanyaggal működő erőművekre épülő európai energiainfrastruktúra létrehozása jelentős áttörést jelent a napenergia és a megújuló energia területén. A Desertec kiváló példa arra, hogy a globális közösség felismerte, hogy a napenergia hatékony része lehet a globális energiainfrastruktúrának.

A napenergiában a tényleges áttörés már megtörtént, de a fosszilis energiaforrások teljes pótlása csak exponenciális technológiai fejlődéssel lehetséges.

Sajnos Oroszország igen szerény fejlődési potenciállal rendelkezik a napsugárzás hasznosításának keretein belül, azonban a nyersanyagbázis, a termelési kapacitások és a fejlett tudományos technológiák révén jelentős mértékben hozzájárulhat ehhez. A napenergia növekedése arányos lesz a "szoláris" technológiák és iparágak növekedésével, amelyek képesek lesznek új, jó minőségű termékkel ellátni a feltörekvő piacot. Oroszország, amely rendelkezik a szükséges kutatási és termelési potenciállal, nagy teljesítményű termelési bázis szerepét követelheti.

Zhanna Zelentsova, pronedra.ru

1. A világ éghajlati térképe segítségével próbálja meg legalább megközelítőleg meghatározni, hogy mely országokban, régiókban van a legjobb lehetőség: a) napenergia b) szélenergia felhasználására.

a) Az USA az egyik vezető a napenergia felhasználásában, ráadásul itt található a világ legnaposabb helye - Yuma, pc. Arizona. Ciprus is ígéretes (évi 320 napsütéses nap), Jamaica (250) b) A szélenergiát olyan országok használják, mint Hollandia, Franciaország, Svédország. A tengerparti zónában állandóan fúj a szél.

2. A legfejlettebb napenergia: 1) Oroszország, Nagy-Britannia 2) USA, Franciaország 3) Olaszország, Brazília.

3) Olaszország, Brazília

3. Válassza ki a megfelelő állításokat:

1) A rekreációs erőforrások értékét csak pénzben határozzák meg.

2) A szélenergia-források főként a mérsékelt égövben koncentrálódnak (helyes)

3) Az ember által rekreációra, turizmusra, kezelésre használt természetes és antropogén eredetű tárgyakat rekreációs erőforrásoknak nevezzük (helyes)

4) A napenergia-források jelentősek a trópusi országokban (helyes)

4. Miért keresi az emberiség egyre inkább a nem hagyományos energiaforrások felhasználásának lehetőségeit?

Ennek oka a hagyományos energiaforrásokban rejlő lehetőségek kimerülése, valamint felhasználásuk és előállításuk egyre növekvő költségei.

5. Hogyan hat a szélességi zónaság és a vertikális zónaság az agroklimatikus erőforrások eloszlására?

Ha figyelembe vesszük a szélességi zonalitás mutatóit, akkor az agroklimatikus erőforrások változása az egyenlítőtől a sarkok felé halad. A vertikális zonalitás mellett az agrárklimatikus erőforrások romlása a felemelkedéskor nyomon követhető lesz.

6. Melyek a rekreációs erőforrások sajátosságai és különbségeik a korábban vizsgált természeti erőforrásoktól?

Minden természeti erőforrás rendelkezik rekreációs potenciállal. A rekreációs erőforrások a természet azon tárgyai és jelenségei, amelyek rekreációra, turizmusra és gyógykezelésre használhatók. Ezt az erőforrástípust nem az eredet sajátosságai, hanem a felhasználás jellege különbözteti meg.

Ez nem valószínű a futóhomok jelenléte, a homokviharok, a magas nappali hőmérséklet és az alacsony éjszakai hőmérséklet miatt. Mindezek a tényezők megnehezítik a napelemek üzemeltetését és karbantartását.

8. Milyen alternatív bőséges és tiszta energiaforrásokban reménykedhet az emberiség a 21. században?

Termonukleáris energia, mivel a hidrogénkészletek szinte kimeríthetetlenek.

9. Speciális irodalom felhasználásával válasszon konkrét példákat a szabadidős tevékenységek fejlesztésére az Orosz Föderációban.

Kaukázus - egészségügyi-üdülőkomplexumok (Kislovodsk, Pyatigorsk). Fekete-tenger partja - Anapa, Gelendzhik, Szocsi. Szocsi - hegymászás, gyermekkezelés. "Oroszország aranygyűrűje" - a történelem és a kultúra emlékei. Ural - hegyi turizmus, hegymászás, barlangok (Kungur).

Naperőművek, amelyek más naperőműveket állítanak elő, amelyek... Ez az expanzív folyamat, ha hagyjuk, hogy valahol, például a sivatagban kóboroljon, áttörő energiát biztosít az emberiség számára. Egy ilyen szokatlan tervet Japánban találtak ki, hogy megmentsék a bolygót az energiahiánytól és az ökológiai összeomlástól.

A napelemek mezői hatalmas mennyiségű villamos energiát adhatnak a világnak. A kérdés az, hogyan lehet ezeket a létesítményeket gazdaságilag életképessé tenni. Erre próbál választ adni az egzotikus „Sahara Solar Breeder Project”.

Ahelyett, hogy több ezer tonna napelemet hajtanának át a tengereken, azt javasolják, hogy az ilyen akkumulátorokat helyben, a sivatag szélén állítsák elő. A nyersanyagokat szó szerint a lábuk alatt veszik. Végül is a homok a szilícium-dioxid leggazdagabb forrása.

Napelemekhez való szilíciumot lehetne kinyerni belőle. Itt kellene elengedni őket. Miután egy ilyen mező teljesítménye elér egy bizonyos értéket, valahol a közelben építhet egy második üzemet homok feldolgozására és napelemek gyártására. Hiszen maga ez a folyamat is sok energiát igényel: az első akkumulátorok adják majd.

A második üzem, miután elegendő napelemet gyártott, lehetővé teszi egy harmadik homokfeldolgozó üzem távoli telepítését ... Tehát a naperőművek exponenciálisan "szaporodni" kezdenek. Sőt, a naperőművek teljes kapacitásának egy kis része az erőművek munkájába kerül.

Rizs. 1. A „naptenyésztő” alapelve egyszerű: a napelemek a megtermelt energiának köszönhetően további terjeszkedésük alapját kell, hogy képezzék (illusztráció diginfo.tv).

A keletkező energiát a nagyfogyasztókhoz kell szállítani – Európába, sőt talán még tovább is. A japánok szerint itt nem nélkülözhető a magas hőmérsékletű szupravezetőből készült kábel. Folyékony nitrogénnel kell hűteni őket, és a föld alá kerülnek, hogy minimalizálják a talajhőmérséklet csökkenését.

A projekt vezetője, Hideomi Koinuma, a Tokiói Egyetem professzora először 2009-ben mutatta be tervét. Aztán csak álom volt. Most azonban megtették az első szerény lépéseket a megvalósítás felé.

Az ügy két japán ügynökség – a tudomány és technológia (JST) és a nemzetközi együttműködés (JICA) – erőfeszítései révén haladt előre. Égiszetük alatt hat japán egyetem és intézet, valamint az Orani Algériai Tudományos és Technológiai Egyetem (USTO) szakemberei egyesíteni kívánják erőfeszítéseiket.

A Sahara Solar Energy Research Center (SSSERC) afrikai projektjét a JST 2010 tavaszán választotta ki további előrehaladás céljából. Az SSERC-t öt évre tervezték, és célja a Solar Breeder megvalósításához szükséges technológiák fejlesztése és tesztelése.

Rizs. 2. A japánok terve általánosságban. A helyi energia és anyagok nemcsak több napelem gyártását teszik lehetővé, hanem a sivatagból való területek visszanyeréséhez szükséges víz sótalanítását is (illusztráció diginfo.tv).

Mindenekelőtt a szilícium homokból történő kinyeréséről beszélünk, és a termék kellően magas tisztaságával ahhoz, hogy felhasználható legyen napelemek készítésére. Ilyen technológia még nincs. De a terv tervezői egy homokfinomító kísérleti üzem felépítését remélik, amely évente egy tonna tiszta szilíciumot képes előállítani.

Ezenkívül 2011-ben a tudósok egy "saját" napelemes létesítményt kívánnak építeni a Szaharában, amelynek teljesítménye mindössze 100 kilowatt. Az alapkő és a próbatér szerepét fogja betölteni. A szakemberek azt kívánják kideríteni, hogyan érinti ezt az akkumulátort a zord körülmények között végzett munka, hogyan érintik a homokviharok.

A szupravezető kábeleknél még mindig nem minden tiszta. A szükséges technológia és az ipari technológia már megvan. De meg kell találnunk, hogyan lehet a legjobban elhelyezni az ilyen kábeleket a sivatagban, és még ilyen hatalmas távolságokon is mennyibe kerül a hűtőberendezések üzemeltetése ...

Általában csak egy kutatási projekt áll előttünk. Azt még senki sem tudja megmondani, hogy a Szaharában valaha is megindul-e az erőművek „önszaporodása”. De ha a terv beválik, 2050-re ez a legelső 100 kilowattos akkumulátor „megsokszorozódik” 100 gigawattos mezőre. Ez szilárd érték – a világ erőművei beépített kapacitásának körülbelül 3%-a. És hogy ezután mi lesz, azt csak fantáziálni lehet.

Rizs. 3. A világ jelenleg legnagyobb, fotovoltaikus panelekre épülő naperőműve - Finsterwalde Solar Park Németországban. Ennek a napelemparknak az első szakasza 2009-ben, a második és a harmadik pedig 2010-ben épült. A "park" csúcsteljesítménye 80,7 megawatt (fotó a greenunivers.com-ról).

Az emberiségre gyakorolt hatás mértékét tekintve Koinuma a "Szahara bevetését" a napelemekkel hasonlítja össze a Holdra leszálló űrhajósokkal, ezért projektjének másik nevet adott - Super Apollo. Az első szó nem csak szuperlatívusz, hanem utalás is a szupravezetők használatára, a második pedig a híres amerikai űrprogramra és a napisten nevére utal.

Persze Hideomi ötletében még sok üres folt van. A ciklus gazdaságosságát még részletesen fel kell mérni. És itt van kire összpontosítani a Felkelő Nap országának mesterembereinek. Hasonló ötletet ápol a Desertec Alapítvány és a német cégek konglomerátuma is. Ugyanerre a 100 gigawattra naperőművekből álló komplexumot fognak építeni a Szaharában 2020-2025-ig.

A németek terve sokkal hétköznapibb: nincs exponenciálisan "szaporodva" a napelemgyárak, nincsenek maguk akkumulátorok sem, helyettük állítólag koncentrátortükrös hőerőműveket alkalmaznak. Az Európába történő energiaátvitelt szolgáló távvezetékek pedig a tervek szerint klasszikusak lesznek.

Ennek ellenére a Desertec Foundation projekt költségét több száz milliárd euróra becsülik. Érdekes lesz látni, hogy a japánok és algériaiak képesek-e csökkenteni a költségeket az erőművek "tenyésztésének" stratégiájával.

Az SSERC projektnek van egy másik fontos célja is. Koinuma reméli, hogy Algéria „napelemes” központja katalizátor szerepet tölt be a helyi tudomány és ipar fejlődésében. A projekt részeként a japánok megosztják tudásukat és technológiájukat az afrikai tudósok és mérnökök fiatalabb generációjával, akik ha minden a tervek szerint alakul, a japán mesét a sivatagi naperőművek hálózatáról valóság.

ssu-filippov, 2010. november 29. - 00:44

Rizs. 1. A „naptenyésztő” alapelve egyszerű: a napelemek a megtermelt energiának köszönhetően további terjeszkedésük alapját kell, hogy képezzék (illusztráció diginfo.tv).