Сонячна енергія та СЕС.

Сьогодні для перетворення сонячного випромінювання в електричну енергію ми маємо в своєму розпорядженні дві можливості: використовувати сонячну енергію як джерело тепла для вироблення електроенергії традиційними способами, або ж безпосередньо перетворювати сонячну енергію в електричний струм в сонячних елементах.

Оскільки енергія сонячного випромінювання розподілена за великою площею, будь-яка установка для прямого використовування сонячної енергії повинна мати збираючий пристрій з достатньою поверхнею.

Потенційні можливості енергетики, заснованої на використовуванні безпосередньо сонячного випромінювання, надзвичайно великі

Середньорічний потенціал сонячної енергії в Україну (1235 кВт * год / м) є досить високим і набагато вищий, ніж, наприклад, у Німеччині - 1000 кВт * год / м або навіть у Польщі - 1080 кВт * год / м. Отже, ми маємо гарні можливості для ефективного використання теплоенергетичного обладнання на території Україні. Термін «ефективне використання» означає, що геліоустановка може працювати з віддачею в 50% і більше, а це 9 місяців в південних областях України (з березня по листопад), і 7 місяців - в північних областях (з квітня по жовтень). Взимку ефективність роботи падає, але не зникає.

Отже, і в умовах нашого клімату сонячні системи працюють круглий рік, правда тільки зі змінною ефективністю. Тому варто розглянути сумарний річний потенціал сонячної енергії на території Україні.

Щодо використання сонячної радіації для виробництва енергії, то технічно допустимий потенціал сонячної енергії з дахів житлового фонду України сьогодні становить 26-37 ТВт • год / рік, що в грошовому еквіваленті складає (при сучасній вартості 1 кВт • год = 0, 05 євро): 1, 3 - 1, 8 млрд.євро на рік.

Основним інженерним елементом сонячної системи є сонячні колектори, що перетворюють енергію сонячних променів в теплову або електричну.

Потужність таких сонячних батарей становить 70-100 Вт для 1м2 поверхні колектора. Електроенергія, отримана таким чином, поки досить дорога, але використання фотоелектричних колекторів дозволяє автономізувати енергозабезпечення будівлі.

Якщо врахувати, що ціна сонячного колектора 7000 - 13 000 грн, вартість геліосистеми (в умовах території Україні) становить від 10 до 18 грн за один розігрітий літр води в день, то, якщо отримувати 100 літрів гарячої води на день, сонячна система обходиться в 1000 - 1800 грн.

Для забезпечення теплою водою сім'ї із трьох-чотирьох осіб достатньо буде встановити два-три сонячні теплові колектори. Термін окупності установки - приблизно 7-8 років з урахуванням сучасних цін на енергоносії. А термін експлуатації - 30-50 років.

Реалізовані в останні роки експериментальні проекти показали, що річне виробництво теплової енергії в умовах України становить 500 - 600 кВт * год/м2. Враховуючи загальноприйнятий на Заході потенціал використання сонячних колекторів для розвинених країн, що дорівнює 1 м2 на одну людину, а також ККД сонячних установок для умов України, щорічні ресурси сонячного гарячого водопостачання та опалення можуть становити 28 кВт * год/м2 теплової енергії. Реалізація цього потенціалу дозволила б заощадити 3, 4 млн. т умовного палива (т.ум.т.) на рік.

Отже, перевагами сонячних установок є:

1) ефективне використання як прямого, так і розсіяного сонячного випромінювання;

можливість створення установок практично будь-якої потужності;

2) досить великий термін служби установок (до 50 років); початкові витрати на СУ (сонячні установки) значно менші, ніж приєднання віддаленого населеного пункту до системи теплопостачання або електропостачання, а експлуатаційні витрати з урахуванням терміну служби виявляються нижчими, ніж у дизельних електростанцій;

3) матеріали сонячних установок виконують функцію вишуканого будівельного матеріалу, що поліпшують архітектуру будівель, що забезпечують їх водозахист, звукоізоляцію й теплозахист;

4) застосування СУ не має негативного впливу на навколишнє середовище. Екологічні

проблеми можуть виникнути при складанні фотоелектричних елементів; виробництві та неправильній утилізації.

Враховуючи вищенаведені факти можна говорити про доцільність використання сонячного потенціалу, який припадає на територію Україну. Середньорічна кількість сумарної сонячної радіації, що надходить на 1м2 поверхні на території Україні, знаходиться в межах: від 1070 кВт * год./м2 в північній частині України до 1400 кВт * год./м2 і вище в АР Крим.

(мал.1)

В Україні найбільш перспективними сьогодні є такі напрями використання сонячної енергії як:

• безпосереднє її перетворення в низькопотенційну теплову енергію без попередньої концентрації потоку сонячної радіації (для гарячого водопостачання об'єктів, комунально-побутового та технологічного теплопостачання, потреб сільського господарства) з коефіцієнтом корисної дії (ККД) 45-60%, а в разі застосування концентраторів - 80 -85%;

• безпосереднє її перетворення в електричну енергію постійного струму за допомогою фотоперетворювачів (фотомодулів) в середньому з ККД 10-15%, хоча існують перспективні розробки з ККД близько 30%.

Оптимально підібране устаткування зменшує річне використання енергії для підігріву води на 50-60% і енергії з мережі на 50-70%. У період з квітня по вересень правильно встановлена ​ ​ система покриває 95% витрат тепла та енергії.