Солнечная энергия: потенциал, мировой опыт использования, экономическая и экологическая оценка использования

Территория Беларуси расположена между 51° 16 и 56° 10 северной широты в умеренной климатической зоне. т. е. находится в од­ном широтном поясе с Англией и Германией, лидирующими в Европе по производству солнечных водонагревателей и фотопреобразователей, а по годовому приходу солнечной радиации не уступает Швеции и Финляндии, занимающих ведущие позиции в мировой гелиоэнергетике [11].

Основными показателями, характеризующими возможность использования солнечной энергии, являются интенсивность использования солнечной радиации, количество солнечных дней, продолжительность солнечного сеяния. Установлено, что получение тепла за счет солнечного излучения может быть эффективным при удельной плотности потока его энергии не менее 2,3 кВт м кВ. в день. В Южной части Европейского региона солнечное излучение достигает этой величины в течение 80%, а в северных районах- 40% годового времени, причем в основном в летний период. В Беларуси наиболее благоприятный период использования солнечной энергии в гелиосистемах по обеспеченности суммарной солнечной радиацией – с апреля по сентябрь.

Мировой опыт использования солнечной энергией. Наиболее масштабно к освоению новых технологий и потенциала солнечных ресурсов подошли Соединенные Штаты Америки. Из построенных в конце 70-х - начале 80-х годов прошлого века семи солнечных электростанций с уровнем мощности от 0,5 до 10 МВт самая мощная из них пришлась на США (Калифорния). После успеш­ного внедрения проекта в последующие годы в США Министерством энергетики была разработана Программа по развитию солнечной энер­гии, благодаря которой были достигнуты заметные результаты в сфере применения этого вида энергии в короткие сроки. На современном этапе в этой стране эксплуатируются солнечные коллекторы - агрега­ты по получению и переработке энергии солнца, площадью 10 млн. квадратных метров, что обеспечивает годовую экономию топлива до 1,5 млн. тонн.

В условиях сельскохозяйственного производства, в быту фотоэлектрические установки используются для питания электроизгородей, переносной радиоэлектронной аппара­туры, в микрокалькуляторах. В странах СНГ и Западной Ев­ропы разработаны и внедряются водонасосные установки для пастбищного водоснабжения с питанием от солнечных батарей мощностью от сотен ватт до нескольких, киловатт. Весьма перспективно использование солнечных фотоэлек­трических станций для нужд энергоснабжения бытовых и производственных объектов, удаленных от линий электро­передач. При широком внедрении солнечные электрические стан­ции будут использоваться в комплексе с другими энергети­ческими объектами, что позволит устранить главный их не­достаток — непостоянство поступления производимой электроэнергии. В качестве таковых могут выступать: ГЭС, ВЭУ, установки для получения водорода путем электролиза и др.

Экологическая оценка использования солнечной энергии. Солнечные станции являются достаточно землеемкими. Удельная землеемкость СЭС изменяется от 0,001 до 0,006 га/кВт с наиболее ве­роятными значениями 0,003-0,004 га/кВт. Это меньше, чем для ГЭС, но больше, чем для ТЭС и АЭС. При этом надо учесть, что солнечные станции весьма материалоемки (металл, стекло, бетон и т.д.).

Солнечные концентраторы вызывают большие по площади затене­ния земель, что приводит к сильным изменениям почвенных условий, растительности и т. д. Нежелательное экологическое действие в районе расположения станции вызывает нагрев воздуха при прохождении через него солнечного излучения, сконцентрированного зеркальными отражениями. Это приводит к изменению теплового баланса, влажности, на­правления ветров; в некоторых случаях возможны перегрев и возгора­ние систем, использующих концентраторы, со всеми вытекающими от­сюда последствиями. Применение низкокипящих жидкостей и неизбеж­ные их утечки в солнечных энергетических системах во время длитель­ной эксплуатации могут привести к значительному загрязнению питьевой воды. Особую опасность представляют жидкости, содержащие хроматы и нитриты, являющиеся высокотоксичными веществами.

Тем не менее, потенциал солнечной энергии осваивается многими странами, создаются различные конструкции преобразователей солнечной энергии. Это позволяет с помощью солнца отапливать дома, подзаряжать электромобили, плавят металл. Солнечные тепло и электростанции являются более чистыми видами энергии, чем станции на ископаемом топливе. Стоимость вырабатываемой энергии и капитальные затраты на единицу мощности постоянно снижается, что нельзя сказать об ископаемом топливе. Таким образом, солнечная энергетика будет развиваться как один из видов альтернативных источников энергии.