Сонце – невичерпне джерело енергії. При правильному використанні воно може повністю забезпечити жителів Землі теплом, світлом та електричною енергією. У цій статті ми розповімо, що таке сонячна електростанція (СЕС), які вони бувають і де їх будують.
Сонячна електростанція – це комплекс для перетворення випромінювання сонця в електричну енергію. Вченими та інженерами створені різні конструкції, здатні генерувати електрику з енергії Сонця. Однак коефіцієнт корисної дії таких СЕС поки не надто високий – в лабораторних умовах вдалося домогтися 31%.
Види сучасних сонячних електростанцій
Залежно від використаних технологій СЕС бувають 2-х видів:
- Фотоелектричні. У них перетворення сонячного випромінювання в електроенергію відбувається в фотоелектричних батареях.
- Термодинамічні. Ці інженерні комплекси перетворюють випромінювання Сонця в тепло, і тільки потім, в електрострум.
Фотоелектричні станції
СЕС даного виду обладнані генератором, що являє собою блок батарей, які складаються з напівпровідників (найчастіше кремнієвих), здатних акумулювати сонячне світло і трансформувати його в електричний струм.
Переваги фотоелектричних електростанцій:
- здатність працювати від розсіяного світла;
- тривалий термін експлуатації;
- невелика вага;
- простота обслуговування;
- можливість нарощувати площу батарей для збільшення продуктивності СЕС;
- надійність.
Недоліки фотоелектричних електростанцій:
- низький ККД;
- висока вартість монтажу.
Фотоелектричні електростанції сьогодні найбільш популярні та перспективні.
Термодинамічні станції
СЕС цього виду використовують енергію Сонця дещо по іншому. Вони збирають сонячні промені за допомогою системи дзеркал і направляють їх на теплообмінник, покритий елементом, який поглинає світло. У результаті цього сонячне світло нагріває воду в теплообміннику і перетворює її в пару, що надходить в паротурбінну установку. Вона і виробляє електричний струм.
Термодинамічні сонячні електростанції мають свої плюси:
- вищий ККД сонячної електростанції у порівнянні з фотоелектричними аналогами;
- простота конструкції;
- можливість виробляти електричну енергію в темний час доби.
Однак недоліків у термодинамічних СЕС досить багато:
- велика вага;
- необхідність регулярного ТО;
- дороге обслуговування;
- мала мобільність.
Тому, виходячи з усіх переваг і недоліків, для генерації енергії в СЕС частіше використовують фотоелектричні панелі.
Автономні СЕС
Даний тип СЕС застосовується дуже широко в місцевостях, де немає можливості під’єднатися до громадських електричних мереж. Конструкція автономних систем складається з наступних елементів:
- Фотопанелі.
- Акумулятори.
- Інвертор.
- Контролер заряду.
Фотопанелі через контролер з’єднуються з акумулятором, який і накопичує електричний струм і подає його споживачеві. У разі необхідності, коли сонячної енергії не вистачає, АКБ можна зарядити від генератора. Головний недолік автономних електростанцій є їх висока вартість. Заощадити можна, якщо встановити мережеву СЕС.
Мережева сонячна електростанція: що це?
Перевага мережевої СЕС над автономною в тому, що в ній відсутні акумулятори. Сонячні батареї підключаються безпосередньо до інвертора, а останній до робочої мережі. Це і пояснює нижчі ціни на комплект сонячної електростанції. Але така система має кілька недоліків:
- якщо вимкнути електроживлення інвертора, вся електроустановка не працюватиме;
- обсяг вироблення енергії повинен бути відповідним до її споживання, інакше згенерований електрострум піде в громадську мережу (це може бути плюсом якщо підключений «зелений тариф»).
Універсальним рішенням використання сонячної енергії для вироблення електроенергії є гібридні сонячні електростанції.
Що таке гібридна сонячна електростанція?
Гібридні моделі СЕС об’єднали в собі переваги автономних і мережевих електростанцій. Відмінністю гібрида від автономних аналогів полягає в тому, що у нього інвертор замінений на перетворювач, здатний при необхідності «підмішувати» до електроенергії, продукованої сонячними батареями мережеву енергію. Вважається, що такі системи більш надійні та ефективні.
Де краще будувати сонячні електростанції?
Будівництво СЕС є виправданим у місцевості, де багато сонячних днів в році. Зокрема це посушливі та пустельні зони. Вчені підрахували, що якщо використовувати під будівництво сонячних електростанцій усього 1% площі світових пустель, то цього буде достатньо, щоб забезпечити всіх жителів Землі електричною енергією при поточному рівні споживання.
Де знаходяться найбільші СЕС світу?
Якщо говорити про те, де розташовані найпотужніші сонячні електростанції, то найбільше їх в Китаї, США та Індії. Також СЕС активно будують і в інших розвинених країнах світу. У ТОП-5 найбільших електростанцій входять:
- Парк Тенгер (Китай). Займає територію площею 43 кв.км. Виробляє 1547 МВт електроенергії.
- Парк Бхадла (Індія). Площа об’єкта 40 кв.км. Виробляє 1365 МВт електроенергії.
- СЕС Луе’янся (Китай). Сонячні панелі розташовуються на площі 30 кв.км. Потужність станції 850 МВт.
- Електростанція Villanueva (Мексика). Розташована на площі 20 кв.км. Щодня виробляє 828 МВт електричної енергії.
- СЕС камут (Індія). Займає 10 кв.км. Продуктивність 648 МВт.
Звичайно, це тільки невеликий перелік місць, де знаходяться найбільш потужні і відомі сонячні електростанції.
Де побудовані найбільші сонячні електростанції в Україні?
Найбільша українська СЕС знаходиться в місті Кілія (Одеська область) з піковою потужністю 54,8 МВт. Другий серед найбільших в Україні сонячних електростанцій вважається комплекс в місті Токмак (Запорізька область), її потужність досягає 50 МВт. Третє місце ділять ще 2 станції в Одеській області, біля сіл Старокозаче і Долинівка з потужностями по 43 МВт.
Окрему увагу слід звернути на Чорнобильську зону, де компанією Solar Chernobyl будується ще більш потужна сонячна електростанція(у перспективі до 0,1 ГВт).
Враховуючи те, що у першому кварталі 2019 року в Україні встановлено рекорд із введення потужностей альтернативної енергетики (було введено 862 МВт нових потужностей, що перевищує цей показник за весь 2018 рік) в найближчому майбутньому можуть бути уведені в експлуатацію і більш потужні комплекси.