Солнечная энергетика

Размещено на http://www.allbest.ru

1

Размещено на http://www.allbest.ru

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Энергия и ее виды

Солнечная энергетика - общее описание

Развитие солнечной энергетики в Республике Беларусь

Заключение

Список использованных источников

Приложения

ВВЕДЕНИЕ

В условиях снижения запасов энергоресурсов и ухудшения экологической обстановки в мире, политика промышленно развитых стран в области энергетики сильно изменилась. На смену традиционным источникам энергии приходят альтернативные возобновляемые, к которым относится солнечная. Основные преимущества солнечной энергетики:

неисчерпаемость,

доступность в каждой точке планеты,

экологическая чистота.

Для преобразования солнечного излучения непосредственно в электроэнергию используют солнечный модуль.

Исходным материалом для их производства является один из самых распространенных в земной коре элементов - кремний. Кремний занимает второе место по распространенности на Земле после кислорода.

Солнечная энергия может стать главным источником электроэнергии из-за многочисленных экологических и экономических преимуществ и доказанной надежности.

Чтобы покрывать 100% требуемой электроэнергии в Европе, необходимо всего лишь 0,7% общей площади континента Европы занять модулями солнечных батарей. Поэтому солнечная энергетика играет крайне важную роль в улучшении безопасности энергоснабжения Европы.

Цель работы - изучить особенности солнечной энергетики в мире и Республике Беларусь.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи курсовой работы:

изучить общее понятие энергии, ее виды и роль в современном мире;

рассмотреть солнечную энергетику;

проанализировать развитие солнечной энергетики в Республике Беларусь.

Объектом исследования является солнечная энергетика.

Предмет исследования- солнечная энергетика в Республике Беларусь

ЭНЕРГИЯ И ЕЕ ВИДЫ

Овладение источниками энергии всегда было способом выживания человечества. И сегодня ее потребление является одним из важнейших не только экономических, но и социальных показателей, во многом предопределяющих уровень жизни людей.

Энергия (от греч. energeie - действие, деятельность) представляет собой общую количественную меру движения и взаимодействия всех видов материи. Это способность к совершению работы, а работа совершается тогда, когда на объект действует физическая сила (давление или гравитация). Работа - это энергия в действии.

Во всех механизмах при совершении работы энергия переходит из одного вида в другой. Но при этом нельзя получить энергии одного вида больше, чем другого, при любых ее превращениях, т. к. это противоречит закону сохранения энергии. [7, с. 45]

К основным видам энергии, объясненным и признаваемым современной наукой, относятся:

механическая - энергия механического движения и взаимодействия тел системы или их частей. Механическая энергия равна сумме кинетической и потенциальной энергии механической системы;

тепловая - вид энергии который может переходить в другой: энергия движения в тепловую, и наоборот; тепловая энергия в световую и электрическую, и наоборот; причем все формы энергии эквивалентны друг другу в работе;

химическая - энергия, выделяющаяся при химическом взаимодействии атомов и молекул. Энергия, выделяемая или поглощаемая при химической реакции;

электрическая - энергия выделяемая электронами при движении проводника в электромагнитном поле;

электромагнитная - энергия электромагнитного поля, слагающаяся из энергий электрического и магнитного полей;

гравитационная - потенциальная энергия тел (частиц), обусловленная их взаимным тяготением. Для двух тел абсолютное ее значение пропорционально произведению масс этих тел и обратно пропорционально квадрату расстояний между ними.

F = г·P1·p2/r2 (1.1)

За нуль гравитационной энергии принято считать ее значение для тел, удаленных друг от друга на бесконечно большое расстояние, т. е. для тел, между которыми нет гравитационного взаимодействия. При сближении тел силы тяготения совершают работу за счет потенциальной энергии тяготения, то есть гравитационной энергии. Отсюда для любой системы тел, находящихся на конечных расстояниях, гравитационная энергия отрицательна. Для изолированной системы тел гравитационная энергия является энергией связи.

ядерная - атомная энергия, внутренняя энергия атомного ядра, выделяющаяся при ядерных реакциях. Энергия, которую необходимо затратить для расщепления ядра на составляющие его нуклоны, называется энергией связи ядра. Взаимосвязь между массой физического тела и заключенной в ней энергией определена выдающимся ученым Альбертом Эйнштейном:

E = mC2 (1.2)

солнечная - энергия, выделяющаяся при преобразовании солнечного излучения в тепловую и электрическую энергию;

ветра - энергия преобразования кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую. Энергию ветра относят к возобновляемым видам энергии, так как она является следствием деятельности солнца;

энергия воды - энергия преобразования кинетической энергии воды в электрическую и др. Энергия с давней традицией, используемая для современного, чистого производства электроэнергии. Сила воды относится к древнейшим источникам энергии человечества. Силу воды использовали для работы мельниц, пил и насосов.

Энергетика (наука) - отрасль прикладных и теоретических знаний об энергоиспользовании: производстве, преобразовании, передаче, распределении и потреблении энергии в различных ее формах.

Энергетика (сектор экономики) - базовый сектор национальной экономики, охватывающий ее энергообеспечение: производство, экспорт-импорт, транспорт и распределение энергоресурсов. [10, с. 62]

Под энергоресурсами понимаются материальные объекты, в которых сосредоточена энергия, пригодная для практического использования человеком. Энергия, непосредственно извлекаемая в природе, называется первичной, а энергоресурсы - первичными энергоресурсами.

На классификационной схеме (рис. 1.1) выделены традиционные виды энергии, которые широко используются человечеством, и нетрадиционные виды энергии, мало использовавшиеся до последнего времени в силу отсутствия экономических условий и эффективных способов их промышленного преобразования в такие энергоносители как электроэнергия, тепловая или механическая энергия.

Рисунок 1.1 - Классификация первичных энергоресурсов

Энергоресурсы подразделяют также на возобновляемые и невозобновляемые.

Невозобновляемые энергоресурсы - это те, которые ранее были накоплены в природе и в новых геологических условиях либо вообще не образуются, либо их образование идет с гораздо меньшей скоростью, чем потребление.

К невозобновляемым энергоресурсам относят органические виды топлива и атомную энергию.

Возобновляемые энергоресурсы - это те, восстановление которых постоянно осуществляется в природе (на схеме (см. рис. 1.1) эти виды энергии показаны в ячейках с заливкой).

К возобновляемым энергоресурсам относят энергию: солнца; мирового океана в виде энергии приливов и отливов; энергию волн; рек; ветра; морских течений, геотермальных источников; биомассу, вырабатываемую из морских водорослей, твердых бытовых отходов.

Недостатком возобновляемых источников энергии является низкая степень ее концентрации. Но это в значительной степени компенсируется широким распространением, относительно высокой экологической частотой и их практической неисчерпаемостью. Такие источники наиболее рационально использовать непосредственно вблизи потребителя без передачи энергии на расстояние. Энергетика, работающая на этих источниках, использует потоки энергии, уже существующие в окружающем пространстве, перераспределяет, но не нарушает их общий баланс.

Неиспользование потоков энергии возобновляемых источников приводит к ее безвозвратной потере, предопределяет несколько иной подход к оценке эффективности устройств, применяющих эти источники, по сравнению с устройствами, работающими на невозобновляемых ресурсах.

Энергетика составляет основу основ современной цивилизации. Ее история насчитывает тысячелетия, ведь человек начал потреблять энергоресурсы уже с тех пор как научился использовать в своих целях огонь. На каждом этапе исторического развития усложнение хозяйственной деятельности и желание повысить уровень жизни неизбежно приводило к нехватке энергии, противоречию между желаемым и возможным. Для преодоления противоречия необходимо было находить новые источники сил и энергии, появление которых, в свою очередь, ускоряло рост производства, науки, численности и благосостояния населения, вследствие чего вновь возникали проблемы энергообеспечения. [8, с. 73]

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА - ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ

Почти все источники энергии так или иначе, используют энергию Солнца: уголь, нефть, природный газ суть не что иное, как «законсервированная» солнечная энергия. Она заключена в этом топливе с незапамятных времен; под действием солнечного тепла и света на Земле росли растения, накапливали в себе энергию, а потом в результате длительных процессов превратились в употребляемое сегодня топливо. Солнце каждый год дает человечеству миллиарды тонн зерна и древесины. Энергия рек и горных водопадов также происходит от Солнца, которое поддерживает кругооборот воды на Земле.

Сегодня для преобразования солнечного излучения в электрическую энергию мы располагаем двумя возможностями: использовать солнечную энергию как источник тепла для выработки электроэнергии традиционными способами (например, с помощью турбогенераторов) или же непосредственно преобразовывать солнечную энергию в электрический ток в солнечных элементах. Реализация обеих возможностей пока находится в зачаточной стадии. В значительно более широких масштабах солнечную энергию используют после ее концентрации при помощи зеркал - для плавления веществ, дистилляции воды, нагрева, отопления и т. д.

Поскольку энергия солнечного излучения распределена по большой площади (иными словами, имеет низкую плотность), любая установка для прямого использования солнечной энергии должна иметь собирающее устройство (коллектор) с достаточной поверхностью.

Простейшее устройство такого рода - плоский коллектор; в принципе это черная плита, хорошо изолированная снизу. Она прикрыта стеклом или пластмассой, которая пропускает свет, но не пропускает инфракрасное тепловое излучение. В пространстве между плитой и стеклом чаще всего размещают черные трубки, через которые текут вода, масло, ртуть, воздух, сернистый ангидрид и т. п. Солнечное излучение, проникая через стекло или пластмассу в коллектор, поглощается черными трубками и плитой и нагревает рабочее вещество в трубках. Тепловое излучение не может выйти из коллектора, поэтому температура в нем значительно выше (200 - 500 °С), чем температура окружающего воздуха. В этом проявляется так называемый парниковый эффект. Обычные садовые парники, по сути дела, представляют собой простые коллекторы солнечного излучения. Но чем дальше от тропиков, тем менее эффективен горизонтальный коллектор, а поворачивать его вслед за Солнцем слишком трудно и дорого. Поэтому такие коллекторы, как правило, устанавливают под определенным оптимальным углом к югу. [9, с. 89]

Более сложным и дорогостоящим коллектором является вогнутое зеркало, которое сосредоточивает падающее излучение в малом объеме около определенной геометрической точки - фокуса. Отражающая поверхность зеркала выполнена из металлизированной пластмассы либо составлена из многих малых плоских зеркал, прикрепленных к большому параболическому основанию. Благодаря специальным механизмам коллекторы такого типа постоянно повернуты к Солнцу - это позволяет собирать возможно большее количество солнечного излучения. Температура в рабочем пространстве зеркальных коллекторов достигает 3000 °С и выше.

Солнечная энергетика относится к наиболее материалоемким видам производства энергии. Крупномасштабное использование солнечной энергии влечет за собой гигантское увеличение потребности в материалах, следовательно, и в трудовых ресурсах для добычи сырья, его обогащения, получения материалов, изготовление гелиостатов, коллекторов, другой аппаратуры, их перевозки. Подсчеты показывают, что для производства 1 МВт в год электрической энергии с помощью солнечной энергетики потребуется затратить от 10 000 до 40 000 человеко-часов. В традиционной энергетике на органическом топливе этот показатель составляет 200 - 500 человеко-часов.

Пока еще электрическая энергия, рожденная солнечными лучами, обходится намного дороже, чем получаемая традиционными способами. Ученые надеются, что эксперименты, которые они проведут на опытных установках и станциях, помогут решить не только технические, но и экономические проблемы. Но, тем не менее, станции-преобразователи солнечной энергии строят, и они работают.

Солнечная энергия преимущественно используется для горячего водоснабжения, сушки сельскохозяйственной продукции, опреснения вод, других технологических целей, а также преобразования ее в электрическую энергию. В дальнейшем на первое место должны выйти технологии по преобразованию солнечной энергии в электрическую и химическую энергию. Находит применение солнечная энергия также на наземных транспортных средствах, водных просторах и в воздухе. В последнее время интерес к проблеме использования солнечной энергии резко возрастает, поскольку потенциальные возможности энергетики, основанной на использовании непосредственно солнечного излучения, чрезвычайно велики.

Солнечная энергетика, пожалуй, - одно из наиболее динамично развивающихся направлений в мире. 13 апреля 2000 года была создана European Renewable Energy Council (EREC) - зонтичная организация европейских компаний, работающих в области производства, продажи и исследований устройств возобновляемой энергетики: солнечной- , гидро- , био- , геотермальной и ветроэнергетики. EPIA, как одна из входящих в организацию компаний, - это самое крупное в мире отраслевое объединение на рынке солнечной энергетики. EPIA расшифровывается как European Photovoltaic Industry Association. Его секретариат находится в “Renewable Energy House” в самом сердце Европы - Брюсселе (рисунок 1). Целями EPIA являются продвижение PV на национальном, европейском и мировом уровнях, поддержка членов ассоциации в развитии бизнеса в Европейском Союзе и за его пределами. Организация информирует о новых законах в области солнечной энергетики, занимается также и прогнозированием рынка. Благодаря уже многолетним связям с производителями устройств солнечной энергетики (далее просто PV), энергетическими компаниями, политическими образованиями стран по всему миру, EPIA удается создавать довольно точные прогнозы по развитию PV в странах мира: краткосрочные и долгосрочные. «The EPIA Global Market Outlook for Photovoltaics (PV) from 2010 to 2014» - наиболее известная публикация EPIA.

Интересное замечание: если покрыть хотя бы 0.7% земной поверхности солнечными батареями, КПД которых составляет всего 10% (напомню, что в среднем КПД современных батарей около 15%), то полученная энергия обеспечит потребности всего человечества более чем на 100%: 20ТВт против потребляемых 14ТВт. Вообще говоря, используют не Вт, а Втп (от английского Wp - Watt peak) - пиковую мощность, то есть номинальную мощность в нормальных условиях (максимальную номинальную мощность при световом потоке в 1000 Вт/мІ, спектр которого приближен к солнечному, температуре 25°C получают измеряя ток и напряжение в цепи батареи). Но далее мы будем писать Вт (МВт,ГВт,ТВт), подразумевая Втп.

Суммарная мощность установленных и функционирующих на планете PV составила 16 ГВт, и к концу 2013 - 23 ГВт. При этом 70% мирового PV составляет европейский.

Первую позицию в европейском рейтинге занимает Германия, второе - Италия. Этому способствовали как государственная политика, работа множественных высокотехнологичных PV компаний, так и осведомленность граждан Германии о PV-технологиях. Feed-in Tariff сыграл немалую роль в развитии солнечной энергетики в Германии: заманчива возможность продать излишки PV энергии по более высоким ценам и окупить приобретенный PV. Однако теперь, похоже, придется затянуть пояса - согласно принятому закону Feed-in Tariff в Германии уменьшается на 11-15%, а для земельного сектора его и вовсе снимают. Немецкий рынок PV продолжит расти, хотя его динамика по прогнозам экспертов должна снизиться. Италия по результатам 2012 года заняла второе место в Европе и мире по продвижению PV на энергетический рынок.

Германия продолжает оставаться одним из наиболее развивающихся секторов рынка солнечной энергетики в мире. Необходимо отметить, что в ряде стран введен так называемый Feed-in Tariff (FiT) - политика государства направленная на поощрение внедрения потребителями источников экологически безопасной электроэнергии, в том числе и PV, путем законодательного регулирования. А именно, государство обязывает региональные и национальные энергетические компании покупать излишнее электричество у потребителей по ценам выше средних рыночных в сети самой компании (купленное электричество затем, очевидно, продается промышленным компаниям, ведь цены на электроэнергию для промышленности выше, чем для частного потребителя). Очевидно, эта политика направлена прежде всего на частный сектор потребления электроэнергии, дабы обеспечить электричеством саму семью, а излишки - продать энергетическим компаниям.

Испания заметно сдала свои позиции по сравнению с предыдущим годом. Экономический кризис, бюрократическая система сдержали рост PV в 2009. Испания, по прогнозам EPIA, медленно попытается вернуться на докризисный уровень. Сокращение Feed-in Tariff, снижение спроса на солнечную энергию в промышленном секторе также сыграли немалую роль в сложившейся ситуации.

В Великобритании солнечная энергетика развивается довольно плавно, без резких скачков и падений. Однако, по замечаниям экспертов, всесторонняя поддержка государства могла бы еще больше усилить рост PV в стране.

Что касается остальных стран, то более или менее стабильно ведут себя Бельгия, Болгария, Чехия, Франция. На юге Европейского союза - Греция и Португалия - как наиболее благоприятном с географической точки зрения месте - затишье. Греция не может оправиться от кризиса, а бюрократические преграды еще более сдерживают развитие солнечной энергетики.

В общем, ситуацию в области солнечной энергетики в Европе и мире за последние годы можно считать удовлетворительной. Заметен подъем отрасли и внимание со стороны государств, частных компаний по производству и продаже PV устройств. В некоторых странах солнечная энергетика застряла в кризисном состоянии (Испания, Греция), где-то еще не определилась (неоднозначная ситуация в Германии), а где-то и набирает обороты (яркий пример - Соединенное Королевство).

Мировыми лидерами по развитию солнечной энергетики являются США и Япония. Япония поставила перед собой задачу - достичь к 2020 году 28 ГВт установленных PV и к 2030 году - 53 ГВт установленных PV. По мнению же экспертов более реалистичной цифрой является 7 - 12 ГВт к 2014 году. Обещающими выглядят планы США и Индии. Кроме того, Канада и Австралия, а также ЮАР, Бразилия, Мексика, Египет, Израиль и Марокко - в списке, на который с надеждой смотрит EPIA в своем ежегодном отчете.

Таков взгляд European Photovoltaic Industry Association на развитие солнечной энергетики в мире, появившийся на страницах «The EPIA Global Market Outlook for Photovoltaics (PV) from 2010 to 2014» в марте этого года. [5].

солнечная энергетика гидроэлектростанция

РАЗВИТИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В РЕСПУБЛИКЕ БЕЛАРУСЬ

Беларусь максимально эффективно планирует инвестировать в развитие нетрадиционной энергетики. В частности, энергия не только воды и ветра, но и солнца должна замещать часть углеводородного сырья.

К нормативным документам, определяющим реализацию государственной политики в области солнечной энергии и энергосбережения в Республике Беларусь, относятся:

? Регулирование Министерства Экономики республики Белоруссии от 30 июня 2011 № 100 “О тарифах на электроэнергию, произведенную из возобновляемых источников энергии и отмены Определенных Резолюций Министерства Экономики

? Закон республики Белоруссии «О возобновляемых источниках энергии» от 27 декабря 2010 № 204-З.

? .Национальная Программа развития местных и возобновляемых источников энергии на 2011 - 2015 (одобренный Регулированием Совета министров республики Белоруссии от 10 мая 2011 № 586)

? Государственная Сложная Программа для модернизации основных производственных фондов Белорусской системы власти, энергосбережения и увеличения использования внутреннего топлива и энергетических ресурсов до 2011 (президентский Декрет от 15 ноября 2007 №575).

? Государственная Сложная Программа для модернизации основных производственных фондов Белорусской системы власти, энергосбережения и увеличения использования внутреннего топлива и энергетических ресурсов до 2011 (президентский Декрет от 15 ноября 2007 №575).

? Закон республики Белоруссии «О возобновляемых источниках энергии» от 27 декабря 2010 № 204-З.

? Закон Республики Беларусь «Об энергосбережении» от 15.07.1998 № 190-З.

? Директива Президента Республики Беларусь «Экономия и бережливость - главные факторы экономической безопасности государства» от 14.06.2007 № 3.

? Государственная комплексная программа модернизации основных производственных фондов Белорусской энергетической системы, энергосбережения и увеличения доли использования в республике собственных топливно-энергетических ресурсов на период до 2011 года (Указ Президента Республики Беларусь от 15.11.2007 № 575).

? Республиканская программа энергосбережения на 2010-2015 гг. (утверждена постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 02.02.2006 г. № 137).

? Стратегия развития энергетического потенциала Республики Беларусь (утверждена постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 09.08.2010 № 1180)[3]

О перспективах использования в Беларуси гидроэлектростанций и ветроэнергетических установок уже неоднократно писалось, а вот об использовании энергии солнца - нет, потому что, по оценке метеорологов, в стране недостаточное количество ясных дней в году. По мнению экспертов, среднегодовое поступление солнечной энергии на земную поверхность с учетом ночей и облачности составляет всего лишь 243 калории на 1 см2 в сутки, что эквивалентно 2,8 кВт·ч на 1 м2. К слову, чтобы получить 45 млрд. кВт·ч электроэнергии, необходимо 450 км2 гелиостатов стоимостью $202,5 млрд. Тем не менее, на пленарном заседании международного симпозиума глава Национальной Академии наук Михаил Мясникович заявил, что «в Беларуси следует приступить к созданию производственной базы для развития солнечной энергетики незамедлительно». По его словам, в январе 2008 г. Академия Наук разработала проект концепции госпрограммы по созданию и развитию солнечной энергетики в стране. По мнению ученых НАН, развитие этого сектора необходимо начать с приобретения оборудования и создания производства как самих солнечных элементов, так и конечного изделия - фотоэлектрических модулей и систем. «Мы полагаем, что приступить к созданию собственных элементов по этим технологиям необходимо уже сегодня, иначе может быть поздно», - цитирует М. Мясниковича БелТа. В развертывание новой подотрасли промышленности могли бы включиться НПО «Интеграл», завод «Измеритель» и другие предприятия радиоэлектронного профиля.

Солнце - самый сильный источник энергии для нашей планеты, который может использоваться для множества задач. Одна из них - преобразование солнечной энергии в электрическую - в так называемое солнечное электричество. Для преобразования солнечного света в электричество используют солнечные батареи. Впервые солнечные батареи применили при освоении космоса в 1957 г. Они были установлены на спутнике и вырабатывали электрическую энергию для его работы. Основным элементом для производства батарей является кремний. По мнению ряда независимых экспертов и ученых, преобразование солнечной энергии в электрическую имеет массу достоинств. Прежде всего, это 100-процентная надежность - ведь солнце от нас никуда не денется еще несколько миллионов лет. Также это чистый и, соответственно, безопасный для здоровья источник энергии. И, что самое интересное, только благодаря солнцу мы и имеем практически все источники энергии. Исключением можно назвать энергию приливов и отливов, за которую ответственна луна, и радиоактивные элементы, которые используются на атомных станциях. Энергия ветра полностью зависит от солнца и разности температур, им же и создаваемой. Ученые утверждают, что того количества солнечной энергии, которая доходит от солнца до земли только за один день, хватит, чтобы полностью обеспечить весь мир энергией на год. И при этом мы все равно используем ископаемые источники энергии - нефть, уголь, газ. В наше время использование солнечного электричества уже широко распространено. В отдаленных местах, куда дотянуть кабель от электростанций стоит очень дорого, а иногда - и просто невозможно, используют солнечную энергию. Это отдаленные фермерские хозяйства, отдельно стоящие обитаемые острова, морские и космические станции. На данный момент примерно 7 млн домов по всему миру оборудованы солнечными батареями. Также в странах, где электрическая энергия стоит дорого и достаточное количество солнечных дней в году, хозяева частных домов и владельцы офисов устанавливают солнечные батареи на крышах зданий и используют солнечное электричество без ущерба для собственного бюджета. Солнце заменяет 40- 60% всех затрат на другие энергоносители. Иногда солнечного электричества полностью хватает на нужды дома и даже вырабатывается больше необходимого. Так, в Германии правительство покупает солнечное электричество, произведенное днем, у частных лиц, а вечером продает его обратно по более низкой цене, стимулируя тем самым установку солнечных батарей.

Вторым вариантом применения солнечного света является использование его по прямому назначению - для нагрева воды, отопления помещений, сушки различных материалов. Для этих целей используют тепловые коллекторы. Летом в средней полосе Европы производительность тепловых коллекторов с 1 м2 может достигать 50-60 литров воды в день, нагретой до температуры 60°-70°С. В Израиле 80% воды нагревается с помощью солнечной энергии. Основными странами - потребителями солнечной энергии являются Швеция, Дания, Германия, Австрия, Израиль. Суммарная площадь тепловых электростанций составляет уже более 8 млн м2. В данное время преобладает использование тепловых коллекторов в связи с доступностью по цене. Но получение электроэнергии намного заманчивее, чем получение тепла. Наука не стоит на месте, и в ближайшем будущем стоит ждать новых разработок в этом направлении. Они снизят затраты на производство солнечного электричества и обеспечат человечество дешевой и безопасной энергией. Председатель президиума НАН Михаил Мясникович подчеркнул, что, несмотря на более высокую стоимость проектов по альтернативной энергетике в сравнении с традиционными станциями, бестопливная энергетика является выходом в условиях истощения запасов углеводородного сырья. Ученые поддерживают планы правительства Беларуси по развитию ветроэнергетики в стране. Данное направление является перспективным и должно реализовываться на основе четко выстроенной стратегии развития. «В ближайшие годы мы должны не только выработать экономический механизм развития ветроэнергетики, но и как минимум на два порядка увеличить установленные мощности ветроэлектростанций», - сказал президент НАН. Напомним, что на заседании президиума Совета Министров рассматривался проект программы развития ветроэнергетической отрасли на 2008-2014 годы. К слову, создание ветроустановок в Беларуси мощностью 15 МВт позволит ежегодно замещать около 13 тысяч т.у.т. Согласно расчетам экспертов, ветроустановка мощностью в 1 МВт в течение 20 лет позволяет заместить примерно 29 тыс. тонн угля. М. Мясникович также сообщил, что важным направлением энергосбережения станет использование светодиодных источников освещения, которые наиболее эффективны, надежны и экологически безопасны. Отметим, что в 2006 г. учеными Академии Наук создано более 90 передовых технологий с экономическим эффектом 146,3 млрд рублей. Объем продаж новой продукции, произведенной в результате внедрения научных разработок, составил более 400 млрд. рублей. Приведенные цифры красноречиво свидетельствуют, что участие Академии Наук в государственных научно-технических программах обеспечивает высокий динамизм и эффективное развитие практически всех - и традиционных, и новейших - отраслей и производств страны. При этом доля Академии Наук не превышает 40-45% бюджетного финансирования науки. Национальная Академия наук участвует в Государственной программе инновационного развития страны до 2015 года.

Согласно программе, к 2015 году в 2,5-3 раза увеличатся внутренние затраты на исследования и разработки, выпуск новой продукции в промышленности возрастет до 18-20%, удельный вес сертифицированной по международным стандартам промышленной продукции достигнет 70%. Реализация запланированных мер позволит экономике развиваться темпами 8-9% прироста ВВП в год и приблизиться к показателям европейских государств по объемам производства валового внутреннего продукта на душу населения. [6]

Принимая во внимание условия климата Республики Беларусь солнечная энергия может использоваться солнечными водонагревателями и различными солнечными устройствами для интенсификации сушащих воздух процессов и воды, нагревающейся в сельскохозяйственном производстве и для других коммунальных целей. Экономический потенциал солнечной энергии в Белоруси оценивается в 10 т.у.т.

В Беларуси поступление солнечной энергии на земную поверхность составляет 1200-1300 кВт·ч/м2, это соответствует энергии в 60 литров нефти. Эта ценность в 20 раз превышает потребности страны в природном газе для производства энергии. В Беларуси по метеорологическим данным ежегодно (средние значения) 150 облачных дней, 185 частично облачных дней, 30 солнечных дней, и средний энергетический поток на поверхности Земли (с учетом ночей и облачности) составляет 2,8 кВт·ч / (м2·день), и с 12%-ой конверсионной эффективностью - 0,3 кВтч / (м2·день).[1]

Мировой опыт позволяет утверждать, что тарифы на продажу энергии в сети являются одной из самых успешных мер по стимулированию развития возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Тарифы могут отличаться не только для разных источников возобновляемой энергии, но и в зависимости от установленной мощности ВИЭ.

В основе мер поддержки ВИЭ лежат три основных фактора: гарантия подключения к сети, обязательство государства по покупке всей произведенной ВИЭ электроэнергии и надбавка к произведенной электроэнергии. Постановление №100 от 30 июня 2011 г. Министерства экономики Республики Беларусь «О тарифах на электрическую энергию, производимую из возобновляемых источников энергии и признании утратившими силу некоторых постановлений Министерства экономики Республики Беларусь» гласит, что к тарифам на электроэнергию, производимую Беларуси произведенную с помощью солнца, первые десять лет со дня ввода в эксплуатацию установок действует повышающий коэффициент 3, последующие десять лет эксплуатации установок - опять же 0,85.[2]

Солнечные модули напрямую преобразовывают солнечную энергию в электрическую, это преобразование энергии основано на фотовольтаическом эффекте, который возникает в неоднородных полупроводниковых структурах при воздействии на них солнечного излучения. Солнечная батарея состоит из фотоэлементов, соединенных последовательно и параллельно. Солнечное излучение создаёт в ячейках модуля электрическое напряжение. Все фотоэлементы располагаются на каркасе из непроводящих материалов. Такая конфигурация позволяет собирать солнечные батареи требуемых характеристик (тока и напряжения). Кроме того, это позволяет заменять вышедшие из строя фотоэлементы простой заменой.

Величина напряжения модуля складывается из величин напряжения каждой ячейки. Например: солнечный модуль состоит из 60 ячеек, то электрическое напряжение модуля составляет 36Вт (0,6 х 60).

Рисунок 3.1. - Солнечные батареи (Сборки)

Ячейки солнечного модуля производят из кристаллического кремния, который получают из кварцевого песка и обрабатывают по специальной технологии. Для производства используют поли- или мультикристаллы и монокристаллы. Ячейки солнечного модуля, произведённые из поликристаллов кремния, состоят из множества кристалликов, эта структура хорошо видна на поверхности модуля. В отличие от поликристаллических, монокристаллические ячейки состоят из одного единственного кристалла.

Технические показатели обоих типов модулей практически одинаковы, КПД (отношение объёма электрической энергии к солнечной) в обоих случаях составляет 11-16%. Мощность модуля измеряется в ваттах.

Основной рабочей характеристикой солнечной батареи является пиковая мощность, которую выражают в Ваттах (Вт, W). Эта характеристика показывает выходную мощность батареи в оптимальных условиях: солнечном излучении 1 кВт/м2, температуре окружающей среды 25 oC, солнечном спектре шириной 45o(АМ1,5). В обычных условиях достичь таких показателей удается крайне редко, освещенность ниже, а модуль нагревается выше (до 60-70 градусов).

Также существуют тонкослойные солнечные модули, которые изготавливаются из аморфного кремния, а также из других материалов. КПД этих модулей значительно ниже, чем у кристаллических модулей и составляет 6-9%, но благодаря низкой себестоимости эти модули используются в больших системах.

Характеристики фотоэлектрических модулей производимых и завозимых в Республику Беларусь можно увидеть в Приложении 1.

Произведённый солнечными модулями постоянный ток должен быть преобразован в переменный ток, перед тем как этот ток попадает в общую сеть электроснабжения. Это преобразование происходит в инверторе. Инвертор является связующим звеном между солнечными генераторами (солнечными модулями) и сетью переменного тока.

Существуют инверторы с трансформаторами и без них. Современные инверторы практически все без трансформаторов, что позволяет достигнуть высокого КПД.

Современные инверторы автоматически настраиваются в зависимости от силы солнечного излучения (погодных условий), что позволяет увеличить эффективность работы системы и достигнуть высокого КПД. Инверторы должны работать с различными видами солнечных модулей. Это требует от них универсальности, то есть принимать как высокое, так и низкое напряжение. Существуют линейные инверторы и центральные инверторы. Линейные инверторы принадлежат к классу инверторов до 5кВт. Они подходят для малых и средних солнечных систем. Мощностью до 60кВт. Центральные инверторы используются в больших системах, мощностью от 60кВт до мегаватт мощности.

Характеристики производимых и завозимых в Республику Беларусь инверторов можно увидеть в Приложении 2.

Анализ многолетних исследований показывает, что с рядовых ФЭС мощностью 1 кВт почти на 70% территории нашей страны можно было бы получать более 900 кВт*ч, на 25% -- 975 кВт*ч и на 5% -- 1050 кВт*ч. Это означает, что потенциальная эффективность использования ФЭС у нас только за счет благоприятных условий инсоляции на 10% выше, чем в Польше, Нидерландах, и более чем на 17% -- чем в ФРГ, Бельгии, Дании, Ирландии, Великобритании, не говоря уже о странах, находящихся севернее. Словом, расположение республики, ее географическая широта, высота над уровнем моря, а также метеорологические условия не являются сдерживающими факторами для развития солнечной электроэнергетики.

Таким образом, сегодня нет объективных препятствий для развития солнечной энергетики в Беларуси. Проекты в данном направлении обещают скорую окупаемость, являются надежными в плане получения выручки и не требуют сложного обслуживания.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Солнечная энергетика - одно из наиболее динамично развивающихся направлений в мире. Солнечная энергия может стать главным источником электроэнергии из-за многочисленных экологических и экономических преимуществ и доказанной надежности.

Одна из них -- преобразование солнечной энергии в электрическую -- в так называемое солнечное электричество. Для преобразования солнечного света в электричество используют солнечные батареи. Впервые солнечные батареи применили при освоении космоса в 1957 г. Они были установлены на спутнике и вырабатывали электрическую энергию для его работы. Основным элементом для производства батарей является кремний. По мнению ряда независимых экспертов и ученых, преобразование солнечной энергии в электрическую имеет массу достоинств.

Ученые утверждают, что того количества солнечной энергии, которая доходит от солнца до земли только за один день, хватит, чтобы полностью обеспечить весь мир энергией на год.

Беларусь максимально эффективно планирует инвестировать в развитие нетрадиционной энергетики. В частности, энергия не только воды и ветра, но и солнца должна замещать часть углеводородного сырья.

Принимая во внимание условия климата Республики Беларусь солнечная энергия может использоваться солнечными водонагревателями и различными солнечными устройствами для интенсификации сушащих воздух процессов и воды, нагревающейся в сельскохозяйственном производстве и для других коммунальных целей.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Кундас С.П. «Курс лекций по дисциплине «Unconventional and Renewable Energy Sources».

2. Нистюк В.П. «Тарифы - стимул для возобновляемой энергетики» // Режим доступа: http://energobelarus.by/index.php?section=interview& interview_id=54 Дата доступа: 10.12.2014.

3. Кундас С.П. , Кучинский О.А. статья «Использование ВИЭ в Беларуси: уравнение со многими неизвестными?» // Режим доступа: http://energobelarus.by/index.php?section=articles&article_id=135

Дата доступа: 15.12.2014.

4. Грозовский Г., Попов В., Полякова Е. «Нормативно-техническое регулирование в области возобновляемых источников энергии».

5. Клюев П.Г. «Солнечная энергетика: 2014» // Режим доступа: http://www.nanometer.ru/2010/08/23/12825909129704_216802.html

Дата доступа: 15.12.2014.

6. Панич А. «Солнечная энергетика» // Режим доступа: http://www.nestor.minsk.by/sn/2008/19/sn81910.html Дата доступа: 15.12.2014.

Андрижиевский, А.А. Энергосбережение и энергетический менеджмент: учеб. пособие / А.А. Андрижиевский, В.И. Володин. - Минск: Выш. шк., 2010.

Основы энергосбережения: учеб. пособие / Б.И. Врублевский [и др.]; Под ред. Б.И. Врублевского. - Гомель: ЧУП «ЦНТУ «Развитие», 2008.

Поспелова, Т.Г. Основы энергосбережения / Т.Г. Поспелова. - Минск: «Технопринт», 2010.

Самойлов, М.В. Основы энергосбережения: учеб. пособие / М.В. Самойлов, В.В. Паневчик, А.Н. Ковалев. - Минск: БГЭУ, 2006.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Размещено на Allbest.ru