Energi surya di Rusia: teknologi dan prospek. Pembangkit listrik tenaga surya besar di Rusia

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Selama bertahun-tahun, umat manusia khawatir tentang mendapatkan energi murah dari sumber daya alternatif terbarukan. Transformasi massa udara, pasang surut gelombang laut, air panas bumi - semua ini dilihat sebagai potensi tambahan yang tidak ada habisnya dibandingkan dengan bahan bakar fosil.

Sumber terbarukan yang paling menjanjikan adalah energi matahari. Bagaimanapun, ia memiliki sumber daya yang sangat besar, membawa cahaya dan panas, menggerakkan semua sistem vital di planet kita. Itulah sebabnya manusia telah meramalkan prospek besar untuk dirinya sendiri dalam hal ini. Terlepas dari sejumlah kekurangan dalam arah ini, energi surya di Rusia mendapatkan momentum.

Bagaimana listrik dibuat dari cahaya

Konversi sinar matahari menjadi energi listrik disebut efek fotolistrik. Itu terjadi ketika cahaya yang kuat jatuh pada permukaan semikonduktor, dan dalam hal ini silikon.mengalir. Di bawah aksinya, elektron terlepas, yang merupakan aliran partikel bermuatan yang disebut listrik.

Matahari terus-menerus menghasilkan sejumlah besar energi radiasi. Setiap meter persegi permukaannya melepaskan 63 MW ke luar angkasa. Tentu saja, tidak semua energi ini memiliki spektrum tampak yang dibutuhkan untuk menghasilkan listrik.

Setelah melewati jarak antara Matahari dan Bumi, fluks bercahaya kehilangan intensitasnya, dan satu meter persegi permukaan planet kita hanya membutuhkan 0,9 kW. Tapi ini tidak semua kerugian. Sel fotovoltaik terbaik dapat mengubah 18% output cahaya.

Oleh karena itu, dalam kondisi terbaik, sel PV akan menghasilkan 160 watt per meter persegi.

Siapa yang memimpin pasar energi surya

Hari ini, pemimpin tak terbantahkan dalam pemrosesan energi surya adalah Cina. Bagiannya adalah 60% dari total listrik yang diterima masyarakat dunia dengan cara ini. Amerika Serikat berada di posisi kedua. Mereka menghasilkan 10,4%. India menempati tempat ketiga yang terhormat. Bagiannya adalah 7,8%. Jepang, Jerman, dan Brasil mengikuti dalam urutan menurun. Perkembangan energi surya di Rusia belum memungkinkan untuk menjadi salah satu pemimpin. Tetapi apakah ini berarti bahwa iklim sedang tidak memungkinkan penggunaan yang tepat dari sumber daya dari sumber yang paling kuat?

Apakah ada cukup sinar matahari di Rusia

Rusia memiliki potensi besar, menurut Energy Strategy Instituteenergi surya, yang dinyatakan dalam setara dengan 2.300 miliar ton bahan bakar konvensional. Sumber daya ekonomi jauh lebih sedikit - 12,5 juta ton bahan bakar referensi. Tapi ini lebih dari cukup, mengingat jumlah energi yang diterima dari Matahari dalam 3 hari akan lebih banyak daripada semua listrik yang dihasilkan dalam setahun dengan metode tradisional.

Jumlah radiasi matahari sangat berfluktuasi karena lokasi geografis Rusia. Di daerah panas adalah 1400 kWh/m2, dan di daerah dingin adalah 810 kWh/m2. Itu juga tergantung pada waktu tahun. Lebih tinggi selama bulan-bulan musim panas dan sebaliknya di musim dingin.

Prospek energi surya sangat tinggi untuk beberapa daerah.

Ini termasuk:

• Distrik Timur Jauh;
• Siberia barat dan selatan;
• daerah sekitar Laut Hitam dan Laut Kaspia.

Menurut operator Sistem Energi Terpadu, pangsa listrik yang dihasilkan oleh energi surya di Rusia adalah 0,03% dari total.

Hari ini, lebih dari 10 pembangkit listrik tenaga surya beroperasi di Rusia, yang menghasilkan total kapasitas 72,5 MW.

Pengembangan energi surya di Rusia

Sekarang ada pertimbangan aktif proyek untuk pembangunan pembangkit listrik di wilayah semenanjung Krimea. Untuk membuatnya mandiri energi, perlu untuk menghasilkan tambahan 2,5 miliar kW. Direncanakan untuk menutupi sebagian kebutuhan ini dengan bantuan energi matahari dan angin, yang juga akanmemberikan 196 juta kW. ke jaringan publik.

Di bagian lain Rusia, khususnya di kota Narimanov, direncanakan untuk membangun pembangkit listrik tenaga surya dengan kapasitas 25 juta kWh/tahun. Timur Jauh tidak jauh di belakang. Untuk memenuhi kebutuhan energi tersebut, direncanakan akan dibangun pembangkit listrik tenaga surya berkapasitas 40 MW di Republik Sakha.

5 proyek lainnya akan dilaksanakan setelah 2018. Dengan demikian, pembangunan pembangkit listrik tenaga surya besar di Rusia tidak jauh.

Pasokan listrik otonom untuk rumah pribadi

Negara Barat, seperti Jerman, mendorong konversi rumah pribadi untuk memasok listrik dari panel surya. Terlebih lagi, jika surplus sumber daya terbentuk, maka mereka dibeli dari populasi. Jadi, pada siang hari mereka dijual ke perusahaan listrik, dan pada malam hari, ketika tidak ada matahari, listrik dibeli kembali. Di Rusia, sistem seperti itu tidak berfungsi. Namun, jika panel surya menghasilkan energi lebih dari yang dibutuhkan, dapat disimpan dalam baterai.

Cara menghitung jumlah panel surya

Untuk menghitung jumlah panel surya untuk memasok rumah, Anda perlu mengetahui berapa kW yang dihabiskan selama sebulan. Kemudian bagi angka yang dihasilkan dengan 30. Ini akan menjadi nilai rata-rata jumlah listrik yang dibutuhkan per hari. Untuk memiliki cadangan daya untuk pengisian baterai, Anda perlu mengambil faktor tambahan 1, 6. Setelah itu, Anda dapat mulai memilih panel surya.

Untuk pengoperasian sistem catu daya otonom, selain panel surya, Anda setidaknya harus memiliki inverter, yang tanpanya tegangan di jaringan rumah hanya akan menjadi 12 atau 24 volt.

Panel surya

Fenomena pengubahan energi sinar matahari ditemukan pada abad ke-19. Selenium digunakan sebagai semikonduktor yang menghasilkan listrik. Itu memiliki efisiensi sekitar 1%. Selama ini, teknologi telah maju dan panel surya modern untuk rumah pribadi memiliki efisiensi hingga 35%. Menurut desainnya, mereka dibagi menjadi 3 varietas:

1. Monokristalin. Fotosel panel ini terbuat dari kristal tunggal. Mereka memiliki harga dan efisiensi tertinggi. Perangkat ini dapat dikenali dari warnanya yang biru tua.



2. Polikristalin. Baterai ini terbuat dari beberapa wafer silikon, yang memiliki efek buruk dalam mengubah cahaya menjadi listrik. Namun, biaya yang lebih rendah mempengaruhi distribusi yang luas. Paling sering, panel surya untuk rumah pribadi dipasang dari jenis ini.
3. Film tipis. Baterai ini adalah bubuk semikonduktor yang disimpan pada substrat yang fleksibel. Karena itu, mereka dapat dipasang di permukaan apa pun. Kerugiannya adalah efisiensi yang rendah.

Biaya baterai surya akan tergantung pada prinsip apa yang diterapkan dalam pembuatannya.

Inverter

Sel surya terdiri dari banyak modul fotovoltaik yang menghasilkan tegangan 0,6 volt. Indikator minimum yang harus diberikan baterai adalah 14volt, sehingga elemen-elemen untuk konversi energi dihubungkan secara seri satu sama lain. Tegangan ini harus cukup untuk mengisi baterai, di mana kelebihan listrik dialihkan. Tapi bagaimana agar bisa menggunakan peralatan rumah tangga, karena tegangan di jaringan rumah 220 volt?

Inverter digunakan untuk tujuan ini. Tugasnya adalah mengubah 12 volt menjadi 220. Selain itu, jaringan menggunakan arus bolak-balik, sedangkan panel surya menghasilkan arus searah. Inverterlah yang mengubah energi listrik sedemikian rupa untuk memberikan karakteristik yang sesuai dengan jaringan rumah.

Pengontrol

Pengontrol adalah perangkat pendistribusi utama dalam sistem catu daya otonom. Inverter, baterai, kabel listrik jaringan kota terhubung dengannya. Mengapa ini dilakukan?

Pada siang hari, ketika panel surya menghasilkan listrik secara berlebihan, pengontrol mengarahkan surplus untuk mengisi baterai. Kemudian, pada sore dan malam hari, ketika tidak ada energi matahari, perangkat ini mengirimkan listrik dari baterai ke inverter yang terhubung ke jaringan rumah. Tetapi ada kalanya arus dalam apa yang disebut "waduk" menjadi tidak cukup untuk melakukan tugas apa pun. Kemudian pengontrol memutuskan untuk mengambil listrik yang diperlukan dari jaringan kota. Dengan demikian, ia menjalankan manajemen yang efektif.

Baterai

Masalah utama energi matahari adalah kebutuhanpenggunaan baterai. Elemen-elemen pembangkit listrik ini secara signifikan meningkatkan biaya sistem. Pilihan mobil murah tidak cocok di sini karena kegagalannya yang cepat. Bahkan dalam mode lembut, mereka tidak bekerja selama lebih dari tiga tahun. Pekerjaan intensif mempersingkat masa pakai mereka menjadi satu tahun. Jika ada kebutuhan untuk penyimpanan energi, maka opsi lain harus dipertimbangkan:

1. Baterai lithium besi fosfat (lifepo 4). Ini adalah pilihan terbaik karena memiliki efisiensi hingga 98%. Ini berarti bahwa dia mengeluarkan energi yang hampir sama banyaknya dengan yang dia terima. Pabrikan menjanjikan masa pakai sekitar 15 tahun, 3000 siklus pengisian daya pada debit 80% dan 5000 siklus pada debit 50%. Biaya baterai semacam itu dengan kapasitas 240 A/jam lebih dari 50 ribu rubel.
2. Baterai asam timbal traksi. Baterai semacam itu dipasang pada mobil listrik, forklift listrik. Mereka mampu menahan debit yang dalam. Kehidupan pelayanan adalah 10-12 tahun. Harga untuk baterai tersebut mulai dari 30 ribu rubel.
3. Baterai nikel-kadmium. Ini adalah salah satu varietas yang paling mahal. Biaya baterai dengan kapasitas 250 A / jam mulai dari 70 ribu rubel. Baterai ini bagus karena, jika mengikuti rekomendasi pabrikan, baterai ini akan bertahan lama. Selain itu, saat kapasitas menurun seiring waktu, kapasitas dapat dipulihkan dengan siklus pengisian daya pelatihan.

Baterai adalah bahan habis pakai untuk energi matahari. Di Rusia, harga baterai yang sesuai masih terlalu tinggi, dan sangat mengurangi keuntungan penggunaan sumber daya alam. Anda perlu membeli perangkat semacam itu hanya dari produsen tepercaya.

Pengalaman di rumah pribadi

Berapa biaya panel surya, apakah ada manfaat ekonomi dari menggunakannya?

Menurut berbagai sumber, biaya peralatan yang ditawarkan oleh produsen untuk menghasilkan listrik dari matahari berada di kisaran 40-300 ribu rubel. untuk rumah berukuran sedang. Dalam kisaran ini adalah harga kit siap pakai dan item individual.

Peralatan dirancang untuk masa pakai 20 tahun atau lebih. Baterai adalah pengecualian.

Jika kita mengambil biaya pembayaran untuk listrik, menambahkan harga pemanas ke dalamnya, maka jumlahnya akan menjadi setidaknya 50 ribu rubel setahun. Ini untuk Rusia tengah. Dengan demikian, kit seharga 300 ribu rubel, yang mampu menghasilkan 3 hingga 5 kW pada nilai puncaknya, terbayar dalam beberapa tahun.

Jika kita menganalisis tingkat penurunan harga untuk produk tersebut, maka penggunaan panel surya menjadi dibenarkan.