Nishati ya jua nchini Urusi: teknolojia na matarajio. Mitambo mikubwa ya nishati ya jua nchini Urusi

2024 Mwandishi: Howard Calhoun | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 10:41

Kwa miaka mingi, mwanadamu amekuwa na wasiwasi kuhusu kupata nishati ya bei nafuu kutoka kwa rasilimali mbadala zinazoweza kutumika tena. Mabadiliko ya wingi wa hewa, wimbi la mawimbi ya bahari, maji ya jotoardhi - yote haya yanaonekana kama uwezo wa ziada usioweza kuzimika kinyume na nishati ya kisukuku.

Chanzo kinachoweza kutegemewa zaidi ni nishati ya jua. Baada ya yote, ina rasilimali nyingi sana, hubeba mwanga na joto, ikiweka mifumo yote muhimu kwenye sayari yetu. Ndiyo maana mwanadamu amejionea matarajio makubwa katika hili. Licha ya mapungufu kadhaa katika mwelekeo huu, nishati ya jua nchini Urusi inazidi kushika kasi.

Jinsi umeme unavyotengenezwa kwa mwanga

Kubadilika kwa mwanga wa jua kuwa nishati ya umeme kunaitwa athari ya kupiga picha. Inatokea wakati mwanga wenye nguvu unaanguka juu ya uso wa semiconductor, na katika kesi hii silicon.mtiririko. Chini ya hatua yake, elektroni hutenganishwa, ambazo ni mkondo wa chembe za chaji zinazoitwa umeme.

Jua daima hutoa kiasi kikubwa cha nishati inayong'aa. Kila mita ya mraba ya uso wake hutoa MW 63 kwenye nafasi. Bila shaka, si nishati hii yote iliyo na wigo unaoonekana unaohitajika ili kuzalisha umeme.

Baada ya kupita umbali kati ya Jua na Dunia, mtiririko wa mwanga hupoteza nguvu yake, na mita ya mraba ya uso wa sayari yetu inachukua 0.9 kW pekee. Lakini hii sio hasara zote. Seli bora zaidi za photovoltaic zinaweza kubadilisha 18% ya pato la mwanga.

Kwa hivyo, chini ya hali bora zaidi, seli za PV zitazalisha wati 160 kwa kila mita ya mraba.

Nani anaongoza katika soko la nishati ya jua

Leo, kiongozi asiyepingika katika usindikaji wa nishati ya jua ni Uchina. Sehemu yake ni 60% ya jumla ya umeme uliopokelewa na jumuiya ya ulimwengu kwa njia hii. Marekani iko katika nafasi ya pili. Wanazalisha 10.4%. India inashika nafasi ya tatu ya heshima. Sehemu yake ni 7.8%. Japan, Ujerumani na Brazil zinafuata kwa utaratibu wa kushuka. Maendeleo ya nishati ya jua nchini Urusi bado hairuhusu kuwa mmoja wa viongozi. Lakini je, hii ina maana kwamba hali ya hewa ya joto hairuhusu matumizi sahihi ya rasilimali ya chanzo chenye nguvu zaidi?

Je, kuna jua la kutosha nchini Urusi

Urusi ina uwezo mkubwa, kulingana na Taasisi ya Mkakati wa Nishatinishati ya jua, ambayo inaonyeshwa kwa sawa na tani bilioni 2,300 za mafuta ya kawaida. Rasilimali ya kiuchumi ni kidogo sana - tani milioni 12.5 za mafuta ya kumbukumbu. Lakini hii ni zaidi ya kutosha, ikizingatiwa kwamba kiasi cha nishati inayopokelewa kutoka kwa Jua katika siku 3 itakuwa zaidi ya umeme wote unaozalishwa kwa mwaka kwa mbinu za jadi.

Kiasi cha mionzi ya jua hubadilika-badilika sana kutokana na eneo la kijiografia la Urusi. Katika mikoa ya moto, ni 1400 kWh/m2, na katika mikoa ya baridi ni 810 kWh/m2. Pia inategemea wakati wa mwaka. Ni ya juu zaidi wakati wa miezi ya kiangazi na kinyume chake wakati wa baridi.

Matarajio ya nishati ya jua ni makubwa sana kwa baadhi ya maeneo.

Hizi ni pamoja na:

• Wilaya ya Mashariki ya Mbali;
• Siberia ya magharibi na kusini;
• maeneo yanayozunguka Bahari Nyeusi na Caspian.

Kulingana na mendeshaji wa Mfumo wa Nishati Uliounganishwa, sehemu ya umeme inayozalishwa na nishati ya jua nchini Urusi ni 0.03% ya jumla.

Leo, zaidi ya mitambo 10 ya nishati ya jua inafanya kazi nchini Urusi, ambayo inazalisha jumla ya MW 72.5.

Maendeleo ya nishati ya jua nchini Urusi

Sasa kuna uzingatiaji wa kina wa miradi ya ujenzi wa mitambo ya kuzalisha umeme kwenye eneo la peninsula ya Crimea. Ili kuifanya kujitegemea kwa nishati, ni muhimu kuzalisha ziada ya kW bilioni 2.5. Imepangwa kufunika hitaji hili kwa msaada wa nishati ya jua na upepo, ambayo itaongezakutoa kW milioni 196. kwa gridi ya umma.

Katika maeneo mengine ya Urusi, haswa, katika jiji la Narimanov, imepangwa kujenga mtambo wa umeme wa jua wenye uwezo wa kWh milioni 25 kwa mwaka. Mashariki ya Mbali haiko nyuma sana. Ili kukidhi mahitaji ya nishati, mtambo wa kuzalisha umeme wa jua wenye uwezo wa MW 40 umepangwa kujengwa katika Jamhuri ya Sakha.

Miradi mingine 5 itatekelezwa baada ya 2018. Kwa hivyo, ujenzi wa mitambo mikubwa ya nishati ya jua nchini Urusi hauko mbali.

Ugavi wa umeme unaojitegemea kwa nyumba ya kibinafsi

Nchi za Magharibi, kama vile Ujerumani, zinahimiza ubadilishaji wa nyumba ya kibinafsi ili kusambaza umeme kutoka kwa paneli za jua. Kwa kuongezea, ikiwa ziada ya rasilimali itaundwa, basi inanunuliwa kutoka kwa idadi ya watu. Kwa hiyo, wakati wa mchana huuzwa kwa kampuni ya umeme, na usiku, wakati hakuna jua, umeme unanunuliwa tena. Huko Urusi, mfumo kama huo haufanyi kazi. Hata hivyo, ikiwa paneli za jua zitatoa nishati zaidi kuliko inavyohitajika, zinaweza kuhifadhiwa kwenye betri.

Jinsi idadi ya paneli za jua inavyohesabiwa

Ili kuhesabu idadi ya paneli za jua za kusambaza nyumba, unahitaji kujua ni kW ngapi zilitumika katika mwezi huo. Kisha ugawanye nambari inayotokana na 30. Hii itakuwa thamani ya wastani ya kiasi kinachohitajika cha umeme kwa siku. Ili kuwa na akiba ya nguvu ya kuchaji betri, unahitaji kuchukua kipengele cha ziada cha 1, 6. Baada ya hapo, unaweza kuanza kuchagua paneli za jua.

Kwa uendeshaji wa mfumo wa usambazaji wa umeme unaojiendesha, pamoja na paneli za jua, lazima uwe na kibadilishaji umeme, bila ambayo voltage katika mtandao wa nyumbani itakuwa volti 12 au 24 tu.

Paneli za jua

Hali ya kubadilisha nishati ya mwanga wa jua iligunduliwa nyuma katika karne ya 19. Selenium ilitumika kama semiconductor ambayo inazalisha umeme. Ilikuwa na ufanisi wa karibu 1%. Wakati huu, teknolojia imepiga hatua mbele na paneli za kisasa za jua kwa nyumba za kibinafsi zina ufanisi wa hadi 35%. Kulingana na muundo wao, wamegawanywa katika aina 3:

1. Monocrystalline. Seli za picha za paneli hizi zimetengenezwa kwa fuwele moja. Wana bei ya juu na ufanisi. Vifaa hivi vinaweza kutambuliwa kwa rangi yao ya samawati.



2. Polycrystalline. Betri hizi zinafanywa kutoka kwa kaki kadhaa za silicon, ambayo ina athari mbaya zaidi katika kubadilisha mwanga ndani ya umeme. Hata hivyo, gharama ya chini iliathiri usambazaji wao mpana. Mara nyingi, paneli za jua za nyumba za kibinafsi husakinishwa za aina hii.
3. Filamu-Nyembamba. Betri hizi ni poda ya semiconductor iliyowekwa kwenye substrate inayoweza kunyumbulika. Kwa hivyo, zinaweza kuwekwa kwenye uso wowote. Ubaya ni ufanisi mdogo.

Gharama ya betri ya jua itategemea kanuni gani ilitumika katika utengenezaji.

Inverter

Seli ya miale ya jua ina moduli nyingi za photovoltaic zinazotoa volteji ya volti 0.6. Kiashiria cha chini ambacho betri inapaswa kutoa ni 14volt, kwa hivyo vipengele vya ubadilishaji wa nishati vinaunganishwa kwa mfululizo na kila mmoja. Voltage hii inapaswa kutosha kuchaji betri, ambayo umeme wa ziada huelekezwa. Lakini jinsi ya kufanya iwezekanavyo kutumia vifaa vya nyumbani, kwa sababu voltage katika mtandao wa nyumbani ni volts 220?

Kibadilishaji kigeuzi kinatumika kwa madhumuni haya. Kazi yake ni kubadilisha volts 12 hadi 220. Kwa kuongeza, mtandao hutumia sasa mbadala, wakati paneli za jua zinazalisha sasa moja kwa moja. Ni kibadilishaji umeme kinachobadilisha nishati ya umeme kwa njia ya kutoa sifa zinazolingana na mtandao wa nyumbani.

Mdhibiti

Kidhibiti ndicho kifaa kikuu cha kusambaza katika mfumo wa usambazaji wa nishati unaojiendesha. Inverter, betri, cable ya umeme ya mtandao wa jiji huunganishwa nayo. Kwa nini hili linafanywa?

Wakati wa mchana, paneli za jua zinapozalisha umeme kwa wingi, kidhibiti huelekeza ziada kuchaji betri. Kisha, jioni na usiku, wakati hakuna nishati ya jua, kifaa hiki hutuma umeme kutoka kwa betri kwenye inverter iliyounganishwa kwenye mtandao wa nyumba. Lakini kuna nyakati ambapo sasa katika kinachojulikana kama "hifadhi" inakuwa haitoshi kufanya kazi yoyote. Kisha mtawala anaamua kuchukua umeme muhimu kutoka kwa mtandao wa jiji. Hivyo, anatumia usimamizi madhubuti.

Betri

Tatizo kuu la nishati ya jua ni hitajimatumizi ya betri. Vipengele hivi vya mmea wa nguvu huongeza kwa kiasi kikubwa gharama ya mfumo. Chaguzi za bei nafuu za gari hazifai hapa kwa sababu ya kushindwa kwao haraka. Hata katika hali ya upole, hawafanyi kazi kwa zaidi ya miaka mitatu. Kazi kubwa inafupisha maisha yao ya huduma hadi mwaka. Iwapo kuna haja ya kuhifadhi nishati, basi chaguo zingine zinafaa kuzingatiwa:

1. Betri za fosforasi ya chuma cha lithiamu (lifepo 4). Hii ndiyo chaguo bora zaidi kwa sababu ina ufanisi wa hadi 98%. Hii ina maana kwamba anatoa karibu nguvu nyingi kama anapokea. Watengenezaji huahidi maisha ya huduma ya takriban miaka 15, mizunguko ya malipo 3000 kwa kutokwa kwa 80% na mizunguko 5000 kwa kutokwa kwa 50%. Gharama ya betri kama hiyo yenye uwezo wa 240 A/h ni zaidi ya rubles elfu 50.
2. Betri za kuvuta asidi ya risasi. Betri hizo zimewekwa kwenye magari ya umeme, forklifts za umeme. Wana uwezo wa kuhimili kutokwa kwa kina. Maisha ya huduma ni miaka 10-12. Bei za betri kama hizo huanzia rubles elfu 30.
3. Betri za Nickel-cadmium. Hii ni moja ya aina ya gharama kubwa zaidi. Gharama ya betri yenye uwezo wa 250 A / h huanza kutoka rubles elfu 70. Betri hizi ni nzuri kwa sababu, ikiwa mapendekezo ya mtengenezaji yanafuatwa, hudumu kwa muda mrefu. Kwa kuongeza, wakati uwezo unapungua kwa muda, inaweza kurejeshwa kwa mizunguko ya mafunzo ya kutokwa-kutokwa.

Betri ni vifaa vya matumizi kwa nishati ya jua. Katika Urusi, bei za betri zinazofaa bado ni za juu sana, na hupunguza sana faida ya kutumia rasilimali ya asili. Unahitaji kununua kifaa kama hicho kutoka kwa watengenezaji wanaoaminika pekee.

Tajriba katika nyumba za kibinafsi

Je, paneli ya jua inagharimu kiasi gani, kuna faida ya kiuchumi kutokana na kuzitumia?

Kulingana na vyanzo mbalimbali, gharama ya vifaa vinavyotolewa na wazalishaji kwa ajili ya kuzalisha umeme kutoka jua ni kati ya rubles 40-300,000. kwa nyumba ya ukubwa wa kati. Katika safu hii ni bei ya vifaa vilivyotengenezwa tayari na bidhaa za kibinafsi.

Kifaa kimeundwa kwa maisha ya huduma ya miaka 20 au zaidi. Betri ni ubaguzi.

Ikiwa tutachukua gharama ya malipo ya umeme, kuongeza bei ya kupasha joto kwake, basi kiasi hicho kitakuwa angalau rubles elfu 50 kwa mwaka. Hii ni kwa Urusi ya kati. Kwa hivyo, kit kinachogharimu rubles elfu 300, ambacho kinaweza kutoa kutoka 3 hadi 5 kW kwa thamani yake ya juu, hujilipa ndani ya miaka michache.

Iwapo tutachanganua kiwango cha punguzo la bei ya bidhaa kama hizo, basi matumizi ya paneli za miale ya jua yanahalalishwa.