Преимущества жилых домов на солнечной энергии
Энергия солнца является бесконечной (по крайней мере на ближайшие 5 миллиардов лет, плюс-минус), обеспечивает экологически чистую энергию, без выбросов парниковых газов, и это может снизить расходы на электрические счета.
Мы рассмотрим пять самых важных вопросов, требующих решения, когда речь идет об инвестировании в установку солнечных панелей. Использование фотоэлектрической энергии является очень зеленым решением и потенциально полезным шагом, но это не настолько просто, как получение электроэнергии от обычной электросети:
Обслуживание
Практически единственное, что домовладелец должен делать, это сохранить чистые панели. Это важная задача, ведь — слишком много снега, пыли и птичьего помета на панелях может уменьшить количество солнечного света. Накопление на экране пыли может уменьшить количество электроэнергии, произведенной системой на целых 7 процентов. Этот вид обслуживания нет необходимости делать раз в неделю, однако. Достаточно поливать панели из шланга от одного до четырех раз в год. Для этого не нужно взбираться на крышу. Шланг с насадкой с земли работает отлично. Если есть строительство в вашем регионе, необходимо чистить панели чаще, чтобы избежать дополнительного накопления пыли строительного остатка. Кроме этого, время от времени проверяйте, что все части находятся в рабочем состоянии. Кроме этого надо заменять батарейки, но это один раз в десятилетие.
Окрестности
Расположение вашего дома имеет большое влияние на вашу солнечную энергоэффективность. Это очевидная проблема: Если ваша электрическая мощность зависит от солнечного света, такие вещи, как тени высоких деревьев и высокие тени зданий будут проблемой.
Это еще большая проблема, чем некоторые люди понимают. Различные типы панелей-разному реагируют на тень. В то время как поликристаллические панели позволяют значительно сократить выход электроэнергии, то любая часть затенения моно-кристаллической панели остановит производство электроэнергии полностью.
Чем больше часов панели подвергаются полному солнечному свету, тем эффективнее будет производство электроэнергии.
Достижение наибольшей эффективности может означать обрезку или полное удаление деревьев на вашем участке. Если ваш дом в окружении высотных зданий, которые блокируют солнце с крыши, это гораздо большая проблема.
Инсоляция
То, о чем мы говорим здесь, называется инсоляция — мера того, сколько солнечной радиации упадет на землю в той или иной области в определенный период времени. Это обычно измеряется в кВТ/м.кв./дни, и она покажет вам, сколько солнечного света будет доступно для ваших солнечных батарей, чтобы превратиться в электричество. Чем выше значение инсоляции в вашем регионе, тем больше электроэнергии каждая из ваших панелей сможет генерировать. Высокое значение инсоляции означает, что вы можете получить больше энергии из меньших панелей. Низкое значение инсоляции означает, что вы могли бы в конечном итоге тратить больше для достижения той же выходной мощности.
Значит, вы должны строить свой дом на солнечных батареях на юго-западе, а не на северо-западе?
Вовсе нет. Это просто означает, что вам, вероятно, понадобится больше панелей для достижения той же выходной мощности.
Зона покрытия
Вопреки тому, что большинство людей думают, размер солнечной энергетической установки не имеет ничего общего с размером дома.
Вместо этого, следует учесть только два параметра:
· инсоляция, которые мы только что обсуждали,
· сколько энергии вам нужно.
Чтобы получить очень грубую оценку того, насколько большая система, вам нужна, посмотрите на ваш счет за электричество и выясните, сколько вы используете кВт-ч в сутки.
Средний дом использует около 900 кВт-ч в месяц, или около 30 кВт-ч в день. Умножьте это на 0,25. Мы получаем 7,5, так что нам нужно 7,5 кВт системы.
Типичная солнечная панель вырабатывает до 120 ватт, или 0,12 кВт в день. Для обеспечения 7,5-кВт, вам нужно около 62 панелей. Одна панель может быть примерно 142 на 64 сантиметров, так что 62-панели будет занимать примерно 65 квадратных метров.
Утилизация
Срок службы солнечных панелей: 40-50 лет, контроллера и инвертера: 15-20 лет, аккумуляторов, в зависимости от типа и характера использования: 4-10 лет.
Хотя вопрос утилизации солнечных панелей остается открытым, только 30% всех производителей принимают обратно их обратно для переработки.
Но тем не менее спрос на отработанные солнечные панели с каждым годом растет. Так как добыча редких металлов становится все более дорогим удовольствием и переработка панелей приведет к повторному их использованию.(эксперимент).
Таблица 2. Номенклатура электроприемников сельского жилого дома
| Наименование электроприемника | Потребляемая электроэнергия, кВтч/год |
| Электроплита | |
| Холодильник | |
| Телевизор | |
| Стиральная машина | |
| Электроприемники приусадебного хозяйства | |
| Электроприемники эпизодического действия | |
| Привод насоса горячего водоснабжения | |
| Привод системы отопления | |
| Электроосвещение | |
| Годовая потребность в электроэнергии Среднесуточная потребность в году Среднесуточная потребность зимой | 1673 мДж 46 мДж 50 мДж |
«Astana Solar»
25 декабря 2012 года при участии Президента Республики Казахстан Нурсултана Назарбаева был запущен первый в стране завод по производству фотоэлектрических модулей «Astana Solar». Строительство завода является частью «Государственной программы по форсированному индустриально-инновационному развитию Республики Казахстан» и «Карты индустриализации Казахстана». Его цель – создание в Казахстане полностью вертикально-интегрированного цикла производства фотоэлектрических модулей – от добычи и переработки кремния до сборки солнечных панелей. Актуальность проекта возрастает на фоне реализации концепции перехода Казахстана к «зеленой экономике» и реализации программы «Энергосбережение–2020». ТОО «Astana Solar» предлагает широкий спектр производимой продукции – от фотоэлектрических модулей двух типов до готовых солнечных электростанций различной мощности.
В концепции развития топливно-энергетического баланса Республики Казахстан проведена оценка прогнозируемого спроса на электроэнергию по регионам страны. Прогноз основан на двух положениях: 1) электропотребление на душу населения уровня 1990 г. – 6353 кВт-ч/чел; 2) численность населения республики, в соответствии с прогнозами Мирового банка, к 2025 году возрастает до 22 млн человек (в 1997 году она составляла 15,86 млн человек). В результате, электропотребление по Казахстану прогнозируется в следующих цифрах (таблица 3).
Таблица 3. Результаты электропотребления по Казахстану по годам, млрд. квт-ч
| Годы | ||||||||
| Млрд кВт-ч | 104,7 | 74,4 | 66-80 | 80-95 | 90-105 | 105-120 | 110-125 | 130-145 |
По этим оценкам, достичь уровня потребления 1990 г. (104,7 млрд кВт-ч) можно только в 2010 году. В 2030 году ожидается спрос электроэнергии 130-145 млрд. кВт-ч, что на 25-40 млрд кВт-ч больше, чем в 1990 году. Это в 2 раза ниже темпов роста, прогнозируемых Европейской комиссией ООН для Восточной Европы.
Таблица 4. Уточненный прогноз электропотребления, млрд кВт-ч
| Годы | |||||
| Всего по РК | 54,7 | 65,3 | 78.2 | ||
| Население и пр. (с/х, малый бизнес) | 8,16 | 12,49 | 18,78 | 32,46 | 50,00 |
Климатическими условиями Казахстана обусловлено значительно потребление тепла для нужд теплоснабжения. Годовая плановая потребность тепла в 2001 году составила более 150 млн Гкал. Тем не менее, производство тепла составило 76,и4 млн Гкал или около 50% от необходимого. Отсюда можно сделать вывод: дефицит тепловой энергии составляет 50% ил 75 млн Гкал/год.
Основной проблемой в энергетическом секторе (производство электроэнергии и тепла) является нарастающий износ основных фондов, который оценивается в 50%. Износ основных фондов сказывается на перерасходе топлива, влияет на экономичность и надежность энергоснабжения, и может стать причиной возникновения дефицита в энергоснабжении, сдерживая, таким образом, социально-экономическое развитие Казахстана. Напряженная обстановка существует с теплоснабжением городов. Системы централизованного теплоснабжения практически не модернизируются и не восстанавливаются в полной мере, что может стать причиной срывов в теплоснабжении в зимние периоды и возникновения чрезвычайных ситуаций. Основной причиной, сдерживающей привлечение инвестиций в модернизацию и восстановление энергосектора, является ограничение тарифов на тепло и электроэнергию. Ограничение тарифов связано с низкой платёжеспособностью основной массы населения за услуги по тепло- и энергоснабжению.
Таблица 5. Ожидаемые технико-экономические показатели использования солнечных установок (СУ) в основных городах Казахстана
| Города | Площадь под СУ, га | Количество получаемой энергии, Гкал/год | Экономия топлива тыс. т.у.т./год |
| Костанай | 29,8 | ||
| Акмола | 25,9 | ||
| Уральск | 41,7 | ||
| Атырау | 49,4 | ||
| Алматы | 44,6 | ||
| Талдыкорган | 53,1 | ||
| Жезказган | 169,9 | ||
| Караганда | 25,9 | ||
| Шымкент | 42,4 | ||
| Актюбинск | 44,1 | ||
| Семипалатинск | 37,4 | ||
| Тараз | 70,6 | ||
| Усть-Каменогорск | 37,4 | ||
| Петропавловск | 37,4 | ||
| Кызылорда | 70,6 | ||
| Павлодар | 22,4 | ||
| Кокшетау | 29,8 | ||
| Актау | 49,2 | ||
| Аркалык | 29,5 | ||
| Всего | 911,1 |
При наличии возможности применения, солнечные коллекторы для подогрева воды пока не находят широкого использования, ввиду их высокой стоимости (300 долларов США на 1 м2 для аппаратов импортного производства). При местном производстве солнечных коллекторов возможно существенное снижение их стоимости, что расширит масштабы их применения.
Фотоэлектричество
Другим направлением использования солнечной энергии является получение электричества с помощью фотоэлектрических преобразователей. Фотоэлектрические панели могут найти применение для получения электричества в небольших количества для нужд освещения, телерадиовещания на небольших сельских фермах и чабанских кочевьях, не имеющих доступа к линиям электропередач. По оценкам, приведенным исследовании ESMAP, применение небольших солнечных фотоэлектрических панелей с батареями для нужд освещения может оказаться даже более экономичным, чем керосиновая лампа. Возможный рынок 20-ваттных солнечных фотоэлектрических панелей в Казахстане может составить порядка 20 тыс. штук. Также существует возможность применения фотоэлектрических панелей для обеспечения привода небольших электронасосов для подъема воды из колодцев.
Вместе с тем, Казахстан, обладая достаточным сырьевым, производственным, научно-техническим потенциалом, имеет хорошие перспективы для создания собственной кремниевой программы и организации полноценной гелиоэнергетической отрасли.
Недостающим звеном кремниевого производства является отсутствие предприятий по их глубокой очистке.
Казахстан, где сложилась уникальная галлиевая шкала, ставшая основой высококачественного производства, входит в первую тройку мировых производителей галлия (объем мирового производства – около 100 тонн, отечественного – 22 тонны). По данным мировой статистики, республика занимает третье место в мире по производству мышьяка, ежегодная производя около 2 тыс. т триоксида мышьяка.
Следует отметить также сложившиеся достаточно сильные позиции на рынке космических солнечных батарей, позволяющие включиться в республиканскую космическую программу и при необходимости выйти на этот сегмент мирового рынка. Многие компоненты это программы можно эффективно «приземлить», реализовать в наземных проектах. В эти проекты логично вписываются и разработки ученых КазНТУ им. Сатпаева, создавших оригинальный механизм управления солнечными батареями космических аппаратов.
Таким образом, республика обладает солидным потенциалом для создания эффективной солнечной энергетики на основе кремниевых, теллуридо-сульфидо-кадмиевых программ, арсенид-галлиевых проектов и перспективных германиевых разработок.
Одним из самых перспективных направления сокращения выбросов парниковых газов, наряду с совершенствованием традиционных энергосистем, является перехода на использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Использование ВИЭ с малыми концентрациями мощностей сведут к минимуму негативное воздействие на природную среду, они могут сооружаться как в традиционных энергосистемах, так и в районах децентрализованного энергоснабжения потребителей, обеспечивают более равномерное использование потенциала ВИЭ по территории страны, автономное энергоснабжения малых удаленных потребителей, расположенных в труднодоступных местах (горных, заповедных зонах и др.)
Использование солнечной энергии для отопления и горячего водоснабжения широко распространено в мире, в том числе в странах, обладающих весьма умеренным приходном солнечной радиации
Установки солнечного отопления и горячего водоснабжения - это экологически чистый источник, не имеющий ограничений на использование в различных климатических условиях и различных направлениях применения (жилые помещения, душевые, бассейны и т.д.)
Фотоэнергетика – наиболее дорогой источник возобновляемой энергетики, и тем не менее, за последние пять лет годовые тепы роста выпуска фотоэлементов составляют 25-30% к предыдущему году.
В республике имеется научно-технический потенциал и опыт разработки и производства солнечных тепловых установок.
Казахстан, обладая достаточным сырьевым, производственным, научно-техническим потенциалом, имеет хорошие перспективы для создания собственной кремниевой программы и организации полноценной фотоэлектрической отрасли.
Для децентрализованных сельскохозяйственных объектов необходимо создание автономных энергоэффективных, экономичных и экологически чистых малых энергокомплексов, основанных на комбинированном использовании ВИЭ.
Основная цель любой системы энергоснабжения – удовлетворение спроса потребителей на энергию при минимальной потребности в ресурсах и наименьшем суммарном ущербе в течение определённого периода времени. Поэтому совершенная энергетическая система должна наиболее полно учитывать особенности процессов производства и потребления энергии. Несогласованные процессы производства и потребления энергии часто приводят к ее неэкономному расходованию и потерям.