Панели

Многие ложные убеждения о солнечных панелях были актуальны лет 20 назад. То время, когда фотовольтаика только зарождалась и делала свои первые шаги, солнечные модули были далеки от совершенства. КПД был низкий, стоимость высокая, надежность оставляла желать лучшего.

Сейчас картина совершенно иная. Во-первых, за последние тридцать лет стоимость солнечного ватта снизилась в 2000 раз: с 100 долларов за ватт до 0,2 доллара за ватт. Во-вторых, КПД среднестатистической панели достигает 23-24%. В-третьих, современные солнечные модули – это вложение на 25-30 лет, а то и больше. Они будут служить вам и вашим детям.

Итак, пришло время отказаться от древних стереотипов и взглянуть на солнечные панели с высоты достижений первой четверти 21-го века.

Миф 1: солнечные панели работают только в ясные дни

Реальность: Солнечные панели могут генерировать электричество даже при облачной погоде или в тени. Они используют солнечное излучение, а не прямой солнечный свет, для производства энергии. Да, выработка снизится, но панели не перестанут работать.

Миф 2: солнечные панели не работают при высоких температурах

Реальность: солнечные панели имеют определенную температурную зависимость, но это не означает, что они не работают при высоких температурах. Посмотрим на реальные цифры. У каждого типа солнечной панели есть температурный коэффициент, который указывает, как изменение температуры влияет на эффективность работы панели. Обычно это значение указывается в процентах на градус Цельсия (%/°C). При повышении температуры солнечных панелей, их эффективность может немного снижаться. Как для поликристаллических, так и для монокристаллических солнечных панелей обычно температурный коэффициент принимается примерно -0,4%/°C. Это означает, что при каждом градусе Цельсия выше стандартной температуры (обычно 25°C), эффективность панелей снижается на 0,4%.

В реальных условиях, даже при высоких температурах, солнечные панели все равно способны генерировать электроэнергию. Например, поликристаллические солнечные панели обычно имеют эффективность около 15-20%. Даже если температура окружающей среды поднимается до 40°C, снижение эффективности будет примерно 7-9% (0,4% × 15-20%). То есть, они все еще способны генерировать около 12-14% электроэнергии по сравнению с номинальным значением при оптимальной температуре.

Для борьбы с перегревом солнечные панели оснащают встроенным механизмом охлаждения. Он способствует снижению температуры при работе. Это может быть достигнуто через вентиляцию, теплоотвод или конструкционные особенности панелей.

Миф 3: солнечные панели требуют постоянного обслуживания

Реальность: солнечные панели практически не требуют обслуживания. Они не имеют подвижных частей, поэтому их нужно только время от времени очищать от пыли или грязи.

Миф 4: солнечные панели могут повредить крышу

Реальность: правильно установленные солнечные панели не повреждают крышу. Они крепятся с помощью специальных креплений, которые защищают крышу от протечек и повреждений.

Миф 5: солнечные панели неэффективны в северных регионах

Миф 6: солнечные панели могут привести к пожару

Реальность: солнечные панели безопасны в использовании и не являются источником пожара. Они проходят строгие тесты и имеют встроенные механизмы безопасности, предотвращающие возможные риски. Тем более, к пожару приводят не сами солнечные панели, а халатность в монтаже и прокладке кабелей.

Миф 7: покупка установка солнечных панелей слишком дорогая

Реальность: за последние годы стоимость солнечных панелей значительно снизилась. Это связано с расширением производства солнечных модулей в Европе и Китае. К тому же, вам не нужно покупать целый парк солнечных панелей. Многие предпочитают установить только самое основное оборудование для решения конкретной задачи, а затем расширять домашнюю солнечную электростанцию.

Подробнее о том, как подключать новые модули: Как расширить солнечную электростанцию: схемы подключения солнечных панелей

Миф 8: солнечные панели недолговечны и быстро выходят из строя

А реальность такова: современные солнечные панели от надежного производителя при грамотном монтаже и подключении могут работать больше 30 лет. Даже многие первые панели, появившееся на рынке, до сих вырабатывают энергию. Пусть меньше, но так же стабильно.

Сейчас ученые работают над снижением скорости деградации солнечных модулей. Это значит, что в будущем (наверняка, недалеком) солнечные панели смогут перешагнуть порог в 40 лет без значительного снижения вырабатываемой мощности.

Миф 9: солнечные панели неэффективны и не могут обеспечить достаточно энергии

Реальность: нужно понимать, что у всего есть свои лимиты. Максимум пользы можно извлечь из чего угодно, нужно лишь хорошенько все обдумать. Перед покупкой задайте себе вопрос: какую задачу будут решать моя солнечная электростанция? Ответив на этот вопрос и проконсультировавшись со специалистами, будьте уверены, что ваша СЭС будет вырабатывать достаточное количество энергии для ваших нужд.

А вот примеры масштабных солнечных электростанций, которые обеспечивают электричеством тысячи домов.

Миф 10: солнечные панели никогда не окупятся

Реальность: хайп по поводу окупаемости солнечных панелей не имеет под собой основания. Да, солнечные панели окупаются и, да, солнечные панели не окупаются.

Время окупаемости солнечной системы может варьироваться в зависимости от различных факторов, таких как стоимость установки, региональные тарифы на электроэнергию, солнечная радиация и использование энергии в вашем доме. По большей части окупаются автономные солнечные электростанции. Но там речь идет даже не столько об окупаемости, сколько вообще о снабжении дома электричеством.

В том случае, когда окупаемость не предусмотрена, солнечные панели все равно выполняют поставленную им задачу и приносят огромную пользу.

Как можно окупить затраты на солнечную электростанцию и выйти в плюс

Если ваша солнечная электростанция генерирует больше электричества, чем вы потребляете, вы можете продавать избыток обратно в сеть. Закон о микрогенерации позволяет получать вознаграждение за излишки электроэнергии, что также способствует окупаемости системы.

Солнечные панели обычно имеют гарантию на продолжительный срок, часто до 25-30 лет. Это означает, что вы можете ожидать стабильную работу и производительность в течение многих лет, что дает возможность окупить начальные вложения.

Стоимость электроэнергии из сети обычно растет со временем. Установка солнечных панелей дает вам стабильность в отношении расходов на электроэнергию, поскольку вы генерируете свою энергию по постоянной фиксированной стоимости.

Остались вопросы?

Почему же Россия как многие другие страны не спешит глобально инвестировать в возобновляемые источники энергии? Пространства и технологии есть, запрос на экологичность и экономию у населения тоже присутствует. Если отбросить теории заговора, то на это есть ряд вполне объективных причин. 

 

Во-первых, существующая энергосистема уже имеет в своем составе возобновляемые источники энергии. Во-вторых, пока что нет четкого законодательства по утилизации солнечных панелей. В-третьих, приоритеты госполитики пока смотрят в другом направлении.  

Какие ВИЭ работают в составе энергетической системе РФ

Российская энергетическая система является крупнейшим централизованным энергообъединением. Она охватывает 90% населенных территорий нашей страны и состоит из 71 региональных энергосистем, обладая суммарной мощностью в 245 313,25 МВт. 

С другой стороны, жители оставшихся 10% населенной территории РФ не имеют доступа к общей сети и вынуждены платить за электричество в 10-15 раз больше. Обычно для отдаленных населенных пунктов используется дизельное топливо. Хотя само по себе оно не очень дорогое, его доставка может стать настоящим испытанием. В таких ситуациях все чаще начинают применять гибридные солнечные электростанции (солнце+дизель) или мини гидроэлектростанции. 

“Точечным” применение ВИЭ дело не ограничивается. Альтернативная энергетика в России развивается стабильно, но не слишком стремительно.  

Первое место среди альтернативных источников энергии в России занимает гидроэнергетика. На ее долю приходится 20% от общей выработки российской энергосистемы. По данным на 2021 год в России находится 170 гидроэлектростанций.

Костромская гидро-электро станция, г. Волгореченск

Второе место занимает солнечная энергетика. В 2020 году общая мощность солнечных электростанций в стране составляла 905 МВт. 

Помимо гидроэнергии и солнечной энергии РФ добывает энергию из геотермальных источников. На данный момент в стране работают 4 геотермальные электростанции – три на Камчатке и одна на Курильских островах. 

Менделеевская ГеоТЭС, Курильские острова

Конечно же, в России есть и ветряные электростанции. Их мощность составляет около 0,9% от суммарной мощности центральной энергосистемы. 

Как альтернативные источники энергии влияют на окружающую среду

Защитники и оппоненты зеленой энергии давно ведут споры об экологичности того или иного источника ВИЭ. Говоря философским языком, все имеет свои положительные и негативные стороны. А если обратиться к фактам, то вот, что получается. 

❌Солнечные электростанции нуждаются в больших территориях. Это часто приводит к деградации площадей, которые являются естественным местом обитания животных, птиц и насекомых. 

Сейчас эта проблема активно решается. Ученые разрабатывают полупрозрачные панели для теплиц и оранжерей. А некоторые фермеры уже внедряют панели для повышения урожайности и защиты плодов от ненастий. Согласно исследованиям, тень от солнечных панелей, установленных над полями, защищает агрокультуры от воздействия прямых солнечных лучей, что способствует их росту.

❌Главной проблемой для экологии до сих пор остается утилизация солнечных панелей. Пока что в мире нет четких установленных правил по утилизации солнечных модулей. Только в ЕС производитель обязан обеспечить переработку утилизированных панелей. В других странах законодательство находится в разработке или отсутствует. 

❌В России ни в одном плане развития «зеленой» энергетики не предусмотрены программы утилизации отходов и нет правового регулирования утилизации энергетических солнечных батарей. Стоимость переработки солнечных панелей пока превышает прибыль, которую можно получить, поэтому большинство использованных фотоэлементов попадают на свалку. По статистике, лишь 10% панелей перерабатывается правильно.

❌Установка ветровых электрических станций приводит к изменениям климата (зимой становится холоднее, а летом – жарче) из-за замедления воздушных масс. Кроме того, лопасти издают инфразвук, оказывающий негативное воздействие на живых существ.

❌Наличие плотины при использовании гидроэнергетики связано с затоплением и заболачиванием больших территорий из-за снижения проточности. Вследствие гниения снижается биологическое разнообразие водоемов, что приводит к гибели рыбы и исчезновению ряда биологических видов.

Что влияет на развитие и распространение альтернативной энергетики

За последние два десятилетия сектор мировой альтернативной энергетики развивается и продолжает развиваться высокими темпами. Так, с 2000 года ежегодный прирост зеленой энергии составил 3,2%. 

На внедрение альтернативной энергетики влияют:

 

1. Направления государственной политики.

На смещение приоритетов в России в области развития ВИЭ повлияла концепция устойчивого развития. Согласно этой концепции, ведущие мировые державы должны трансформировать свою энергетическую систему, чтобы удержать рост средней температуры ниже 2 С. 

2. Рост эффективности производства альтернативной энергии.

С внедрением новых технологий в производство солнечных панелей и ветряных установок их стоимость снижается. При этом характеристики повышаются. Ожидается, что к 2040 г. себестоимость производства электроэнергии на СЭС и ВЭС во многих регионах будет ниже, чем на электростанциях ископаемых видах топлива.

3. Ценовые параметры.

 

За последние 35 лет цены на фотоэлементы падали в два раза каждые пять лет. Здесь наблюдается прямая зависимость с государственным стимулированием, ростом эффективности производства и развитием технологий. 

Вот несколько коротких заметок о недавних прорывах в разработке солнечных панелей:

Органические солнечные панели с рекордным КПД 19,31% – технология, которая может получить широкое применение

Новая солнечная панель с КПД 33,7% может значительно ускорить переход на зеленую энергию

Ученые разработали новый вид органических солнечных панелей, которые изменят сельское хозяйство   

 

 

4. Автономия и энергетическая безопасность. 

 

Это особенно актуально для стран с малым количеством запасов ископаемого топлива. Либо для тех стран, где существует дисбаланс между растущим спросом и имеющимися запасами. 

5. Природно-климатические факторы.

 

Усредненные природно-климатические условия России характеризуются относительно низкой средней инсоляцией (120-200 Вт/м2) и относительно невысокой силой ветра (средняя скорость 3-5 м/с на 65-70% территории). Эти показатели, а также высокая протяженность территории РФ и разнообразие климата создают видимые трудности для внедрения и развития ВИЭ. 

Резюме

В первую очередь на внедрение ВИЭ влияет государственная политика. Без изменения законодательства, субсидий и финансирования производства масштабных изменений не случится. Это подтверждается опытом ОАЭ, где стартовая ситуация во многом была схожа с Россией. ОАЭ много лет развивались за счет нефтяных ресурсов, сейчас эта страна – один из лидеров в использовании ВИЭ.

В России много удаленных населенных пунктов и регионов с разными климатическими условиями, поэтому понадобиться построить значительное число автономных объектов. Стратегия развития «зеленой» энергетики с ориентацией на масштабные объекты ВИЭ, использующие солнечную энергию, нецелесообразна в силу протяженности страны и наличия больших отдаленных и малонаселенных территорий. Для них более рациональным является «точечный» подход. Именно такой тип стратегии реализуется в Австралии – стране с большой протяженностью и малонаселенностью многих штатов.

Традиционно Россия полагалась на большие запасы ископаемых видов топлива. Текущее соотношение цен на ресурсы в традиционной и возобновляемой энергетике слабо мотивирует внедрение технологий ВИЭ. 

Стратегия индивидуального развития альтернативных источников в России имеется. Она не призвана полностью трансформировать существующую систему. Он скорее направлена на диверсификацию источников энергии и закрытие пробелов.  

Утилизация солнечных панелей тоже пока находится в зачаточной стадии. Это ослабляет доверие и, следовательно, поддержание статуса “экологичных” энергоносителей. 

Источники

О.А. Львова, Н.В. Богданова, В.В. Плотников, “Необходимость альтернативных источников энергии в России \\ Экономические науки, 2018г.

Н.Е. Егорова, Российская солнечная энергетика: стратегии развития на базе ее синтеза с сектором среднего и малого бизнеса \\ BENEFICIUM, 2022г.

Валитова Д.И., Сагитов С.М., Экологические проблемы утилизации объектов альтернативных видов источников энергии \\ Международный научный журнал «Вестник науки» № 5 (62) Т.3, 2023г.

 

Остались вопросы?