CC BY
13ЭКОЛОГИЯ И ЭНЕРГОРЕСУРСЫ ПУСТЫНЬ
ECOLOGY AND POWER RESOURCES OF DESERTS
Статья поступила в редакцию 11.12.12. Ред. рег. № 1474 The article has entered in publishing office 11.12.12. Ed. reg. No. 1474
УДК 621.383; 621.472
ЭКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ В СТРАНАХ СОДРУЖЕСТВА НЕЗАВИСИМЫХ ГОСУДАРСТВ
А.М. Пенджиев
Туркменский государственный архитектурно-строительный институт Туркменистан, 744032, Ашхабат-32, м. Бекрова, Солнечный 4/1 Тел.: +(99312)37-09-50, e-mail: ampenjiev@rambler.ru
Заключение совета рецензентов 13.12.12 Заключение совета экспертов 15.12.12 Принято к публикации 17.12.12
В статье приведены задачи экоэнергетики и ее ресурсы, а также рассмотрены масштабные возможности использования солнечной энергетики в странах СНГ с применением современных инновационных технологий. Рассчитаны сравнительные валовый, технический, экономический и экологический потенциалы солнечной энергии. Представлена карта средних многолетних годовых сумм прямого излучения солнечной энергии на территории стран СНГ. Анализируется значение интенсивности прямого солнечного излучения на наклонную поверхность в зависимости от часового угла и угла склонения при различных углах наклона и для северной широты стран СНГ.
Ключевые слова: экоэнергетика; экология; валовый, технический, экономический, экологический потенциал; солнечная энергия; Содружество Независимых Государств.
ECOENERGY SOLAR ENERGY RESOURCES IN COMMONWEALTH OF
INDEPENDENT STATES
A.M. Pendzhiev
Turkmen State Institute of Architecture and Civil Engineering 4/1 Solar, m. Bekrova, Ashkhabad-32, 744032, Turkmenistan Tel.: +(99312) 37-09-50, e-mail: ampenjiev@rambler.ru
Referred 13.12.12 Expertise 15.12.12 Accepted 17.12.12
Problems of ecological energy and its resources are discussed in the paper; scale possibilities of solar power use in CIS countries with application of modern innovative technologies are considered. Comparative gross, technical, economic, and ecological potentials of the solar energy are calculated. A map of average long-term annual sums of solar energy direct radiation on the territories of CIS countries is presented. Value of intensity of direct sunlight at inclined surface depending on an hour corner and declination corner is analyzed at various corners of inclination, and for northern latitude of CIS countries.
Keywords: ecoenergy; ecology; gross, technical, economic, ecological potential; solar energy; Commonwealth of Independent States.
Сведения об авторе: кандидат технических наук, доктор сельскохозяйственных наук, доцент кафедры Туркменского архитектурно-строительного института, город Ашхабад. Образование: в 1978 год окончил Туркменский Государственный университет им. Махтумкули, физический факультет по специальности «Теплофизика», в 1987 году защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата технических наук по теме «Разработка, создание и исследования гелиотеплицы траншейного типа для выращивания кофейных деревьев». В 2000 году защитил докторскую диссертацию в Московском государственном университете леса на тему «Агротехника выращивания дынного дерева (Carica papaya L.) в условиях защищенного грунта в Туркменистане», получил степень доктора сельскохозяйственных наук.
Область научных интересов: возобновляемая энергетика, изменение климата, биотехнология, биомеханика, экоэнергетика, механизм чистого развития, экология. Публикации: Под его руководством ведутся ряд научно-исследовательских работ по использования возобновляемых источников энергии, опубликовано более 200 научных статьей, брошюр, книг, учебно - методических пособий автор 6 авторских свидетельств.
Ахмет Мырадович Пенджиев
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 05 (125) 2013 © Научно-технический центр «TATA», 2013
Введение
Актуальность проблемы. Выступая на заседании Совета глав государств СНГ, Президент Туркменистана Г. Бердымухамедов отметил, что в Туркменистане позитивно оценивается опыт СНГ в качестве механизма многостороннего
взаимодействия. При этом совпадение или общность позиций по вопросам обеспечения мира, безопасности и устойчивого развития играет основную роль в сотрудничестве государств Содружества на международной политической арене. «Значимость отношений, осуществляемых на такой принципиальной основе, имеет глобальное значение с учетом интересов мирового сообщества, -подчеркнул глава Туркменистана. Это особенно актуально при выработке подходов к проблемам, имеющим общечеловеческое значение и связанным с нашими традициями жить в мире и добрососедстве, сохранением и обогащением богатого историко-культурного наследия наших народов, бережным отношением к окружающей среде, воспитанием достойного молодого поколения».
Назвав одной из актуальных проблем современного мира охрану окружающей среды и обеспечение высокого уровня экологии, Президент Туркменистана Г. Бердымухамедов подчеркнул необходимость консолидации усилий всех государств СНГ на данном направлении. В этой связи лидер нации заявил, что Туркменистан поддерживает идею объявления 2013 года «Годом экологической культуры и охраны окружающей среды» в Содружестве Независимых Государств. «Наша страна готова поделиться собственным опытом в области экологии и обменяться перспективными планами сотрудничества в этой сфере со всеми партнерами в СНГ», - сказал глава государства (газета «Нейтральный Туркменистан» от 21 мая 2012 г.).
В докладе на 66 сессии Генеральной Ассамблеи ООН в Нью-Йорке 23 сентября 2011 года Президент Туркменистана Гурбангулы Бердымухамедов подчеркнул: «...Глобальная безопасность видится как целостная система, основанная на совокупности и неделимости ключевых факторов, определяющих векторы современного мирового развития. Это решение экономических, энергетических, экологических, продовольственных и гуманитарных проблем.».
После Всемирного Саммита «Рио+20» Туркменистан разработал ряд конкретных предложений в области использования новых «зеленых технологий» в энергетическом секторе, а также Национальную стратегию в области изменения климата, где активно рассматривается этот вопрос с крупными международными организациями в контексте создания соответствующего
регионального центра.
Основные направления повышения
энергетической безопасности:
1. Бестопливное производство энергии на электростанциях, использующих возобновляемые источники энергии.
2. Распределенное производство энергии миллионами малых независимых производителей энергии, присоединенных к общей энергосистеме.
3. Создание защищенных местных, региональных и глобальной энергосистем с заменой воздушных линий электропередачи на подземные резонансные волноводные системы электроснабжения.
4. Создание региональных глобальных солнечных энергосистем с круглосуточным производством электроэнергии.
5. Создание высокочастотного бесконтактного электрического транспорта с волноводными беспроводными системами электроснабжения [1-5].
Учитывая вышеизложенное, в статье рассматриваются экоэнергетические ресурсы и задачи развития солнечной энергетики с использованием современных инновационных технологий, возможности партнерства в поиске различных форм управления охраной окружающей среды и совместных решений в контексте экологических проблем в области экоэнергетики со странами СНГ и другими странами мира.
I. ЭКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ
Интенсификация любого производства, в том числе и сельскохозяйственного, связана с резким увеличением затрат энергии. Например, повышение урожайности за два последних десятилетия в 2-3 раза сопровождалось ростом удельных (на единицу продукции) затрат энергии в 10-15, а то и в 50 раз [5].
Стремительный рост энергетических мощностей сельскохозяйственного производства все труднее удовлетворять, поэтому все актуальнее становятся задачи экономии энергоресурсов.
Экономное использование энергоресурсов с учетом местных условий называют экоэнергетикой. Она решает следующие задачи:
- изучает местные энергоресурсы и способы их эффективного освоения каждым производственным и бытовым объектом;
- определяет закономерность влияния местных факторов на конструкцию энергоустановки по использованию местных энергоресурсов, их параметры, экономические,, энергетические и экологические характеристики;
- для каждого производственного или бытового объекта определяет набор технологических процессов, в которых целесообразно применять местные энергоресурсы;
- выявляет влияние местных природных и хозяйственных условий на технологию
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 05 (125) 2013
© Scientific Technical Centre «TATA», 2013
производства, технико-экономические показатели производственных объектов.
Экоэнергетика позволяет определить, где, когда, какие и сколько требуется экологически чистых установок по использованию местных энергоресурсов. С ее позиций каждая сельскохозяйственная отрасль представляет собой энергозооагротехническую систему, основными влияющими на нее факторами являются местные природные и хозяйственные условия. Использование местных энергоресурсов позволяет снизить потребность в ископаемом топливе в отдельных случаях до 80%. Однако инженерно-технические работники испытывают трудности в вопросах организации энергосбережения, определения норм расхода энергии и разработки мероприятий, направленных на экономию энергии. Эти проблемы можно отнести и к использованию солнечной энергии в различных отраслях промышленности. Цель данной статьи заключается в оказании практической помощи в устранении указанных экоэнергетических трудностей в различных отраслях стран СНГ.
Одним из основных направлений в решении этих вопросов является организация энергоснабжения. Под этим подразумевается руководство работами, направленными на экономное использование топливно-энергетических ресурсов:
- анализ структуры и объема потребления, выявление потерь энергии, установление причин их возникновения и определение путей их устранения или сокращения;
- разработка мероприятий по энергосбережению;
- внедрение энергосберегающих технологических процессов и оборудования;
- выполнение работ по прогнозированию спроса продукции, требующей меньших затрат энергоресурсов;
- проведение расчетов норм производственных запасов топлива;
- сбор сведений по наличию местных и вторичных энергоресурсов и разработка предложений по их использованию;
- определение перечня энергоемких машин и оборудования, подлежащих списанию как нерациональных;
- применение учета расходуемых энергоресурсов на фермах, в бригадах, на каждом рабочем месте;
- учет перерасхода энергоресурсов, вызванного ненадлежащим качеством получаемого сырья, материалов и другой продукции, а также низким качеством производимой продукции.
Применение мер по устранению этих недостатков:
- изучение и внедрение передового опыта по осуществлению режима экономии энергоресурсов;
- поощрение за экономию энергоресурсов, внедрение изобретений и рационализаторских предложений.
К организации выполнения этих работ относится разработка планов организационно-технических мероприятий (ОТМ). Каждое мероприятие, включаемое в план, подлежит технико-экономическому обоснованию, которое заключается в следующем:
- дается характеристика состояния технологического процесса, для которого разрабатывается мероприятие по экономии энергии, приводятся потребности в энергоресурсах;
- даются краткие характеристики включаемого в план нового устройства и его работы с приложением необходимых пояснительных схем и чертежей.
Рассчитывается потребность в
капиталовложениях, включая затраты на необходимые научно-исследовательские, проектные и конструкторские работы. Определяется примерная потребность во времени для реализации предложения:
- рассчитывается ожидаемая годовая экономия энергоресурсов;
- определяется условно-годовой экономический эффект от планируемой реализации рассматриваемого предложения [1, 4, 5].
Все эти вопросы нами были рассмотрены в научных трудах [4-15], они очень сложны в таком масштабе, как СНГ, поэтому остановимся лишь на преобразовании солнечной энергии в электрическую. Это будет моим маленьким научным вкладом в Год экологической культуры и охраны окружающей среды в Содружестве Независимых Государств.
Мировое значение солнечной энергетики и инновационные технологии
Менее чем через 25 лет после Чернобыльской катастрофы мир стал свидетелем аварии на АЭС «Фукусима» в Японии с зоной отчуждения и последствиями, близкими к Чернобыльской катастрофе. Если из четырех блоков Чернобыльской АЭС был разрушен один, а остальные три проработали еще десять лет, то на «Фукусиме-1» четыре блока полностью разрушены, и уже никогда не будут работать. Сто тысяч человек были вынуждены покинуть свои дома. Фабрика по производству чая, расположенная в 300 км от АЭС «Фукусима», остановлена из-за заражения чайных плантаций радиоактивным цезием. Авария на «Фукусиме» снова показала, что ядерная энергетика неконтролируема и опасна. В результате Германия решила до 2022 года закрыть все свои атомные станции. Китай, Италия, Швейцария, Венесуэла и ряд других стран решили остановить новое строительство АЭС на своей территории [16].
Президент США Барак Обама заявил 26 мая 2010 г. во время посещения фабрики по производству фотоэлектрических систем в Калифорнии: «Нация, которая лидирует в экономике чистой энергетики, возможно, будет лидером в глобальной экономике»
;0§JM
113
[1, 17]. Правительство США выделило из бюджета 2,36 млрд. долларов на повышение эффективности использования возобновляемых энергоресурсов и программу правительственной гарантии по кредитам на развитие производства и строительство новых солнечных электростанций (СЭС) в объеме 8,4 млрд. долларов. Будет продолжено финансирование трех инновационных энергетических центров по солнечной энергетике, проектам домов с нулевым потреблением и по проблемам аккумулирования электроэнергии.
А что же Россия? Росатом заявляет, что российская атомная энергетика безопасна и у атомной энергетики нет альтернативы.
На самом деле альтернатива у атомной энергетики есть. Различие между Чернобылем и Фукусимой состоит в том, что сегодня мы имеем развитые альтернативные энергетические технологии бестопливной возобновляемой энергетики.
Установленная мощность электростанций, использующих возобновляемые источники энергии (ВИЭ) (ветровая, солнечная, геотермальная и морская энергетика, биоэнергетика и малая гидроэнергетика), превысила в 2010 г. установленную мощность АЭС в мире и составила 388 ГВт (рост на 60 ГВт по сравнению с 2009 г.). Объем инвестиций в мировую возобновляемую энергетику составил в 2010 г. 243 млрд. долларов, рост инвестиций - 630% с 2004 г. КНР занимает первое место в мире с 25%-й долей инвестиций (54,4 млрд. долларов), Германия - на втором месте (41,2 млрд. долларов), США - на третьем месте (34 млрд. долларов). Ветровая энергетика лидирует среди других видов ВИЭ по объемам инвестиций - 95 млрд. долларов США [1, 4].
По темпам роста первое место занимает солнечная энергетика. В 2010 г. в мире построено 27,2 ГВт солнечных электростанций (СЭС), в том числе в Германии - 7 ГВт, Италии - 5,6 ГВт, Японии - 1 ГВт. Темпы роста производства СЭС составили 118% по сравнению с 2009 г. В конце 2011 г. установленная мощность СЭС в мире достигнет 60 ГВт [16-19]. Ни одна отрасль промышленности в мире, включая телекоммуникации и производство компьютеров, не имела таких темпов роста. Для сравнения, в 2010 г. в мире завершено строительство АЭС общей мощностью 3 ГВт, которое продолжалось более 5 лет.
Необходимо создать Агентство чистой энергетики («clean energy», по терминологии Б. Обамы), оставив Минэнерго вопросы топливной энергетики и энергосбережения. Основной задачей нового агентства является коммерциализация инновационных российских энергетических технологий и создание экспортно-ориентированной отрасли промышленности по производству и строительству экологически чистых бестопливных
электростанций в объеме 10-20 ГВт в год, 15-30% от мирового уровня производства.
Наличие уникальных запасов углеводородного сырья в России и Туркменистане не является препятствием для развития использования ВИЭ. Большие ресурсы энергоносителей позволяют не делать стратегических ошибок, в выборе оптимальных технологий и направлений развития ВИЭ и создать с учетом опыта западных стран Китая и Японии собственные инновационные технологии и крупномасштабные проекты использования ВИЭ. Опыт Чехии, которая за 2009-2010 гг. ввела в эксплуатацию солнечные электростанции мощностью 1,952 ГВт, показывает, что ни размеры страны, ни климат, ни отсутствие технологий не являются препятствиями для развития солнечной энергетики. Необходимые условия - это грамотное законодательство по стимули рованию использования бестопливной энергетики и создание собственного производства компонентов СЭС. Масштабное развитие использования солнечной энергетики должно базироваться на оригинальных инновационных технологиях [1, 4].
1. Солнечный кремний. 95% всех СЭС в мире изготавливается из кремния. Содержание кремния в земной коре 29,5% массы — второе место после кислорода, содержание урана — 0,0003%. Несмотря на то, что кремния в земной коре больше, чем урана в 98300 раз, стоимость монокристаллического кремния лишь немного уступает стоимости урана, что связано с устаревшей грязной хлорной технологией производства (Сименс-процесс). В ГНУ ВИЭСХ разработаны уникальные бесхлорные технологии получения кремния с низкими энергетическими затратами, на которые получено 8 патентов РФ и США.
Другой подход заключается в снижении расхода кремния на один мегаватт мощности с 6-8 т в настоящее время в 100-1000 раз за счет использования новых типов концентраторов и матричных кремниевых солнечных элементов (МСЭ), разработанных в России.
2. Солнечные концентраторы. В ГНУ ВИЭСХ разработаны и запатентованы солнечные концентраторы со слежением за Солнцем с концентрацией 100-1000 и без слежения за Солнцем — стационарные не следящие концентраторы с концентрацией 3-5 [1, 20]. Оба типа концентраторов обеспечивают равномерное освещение солнечных фотоэлектрических модулей, что исключительно важно при эксплуатации СЭС с концентраторами. Не следящие концентраторы концентрируют не только прямую, но и большую часть диффузной (рассеянной) радиации в пределах апертурного угла, что увеличивает установленную мощность СЭС и производство электроэнергии [1].
3. Солнечные элементы. Созданные в ГНУ ВИЭСХ МСЭ из кремния имеют КПД 25% в лаборатории и 20% в промышленности при 50-1000-
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 05 (125) 2013
© Scientific Technical Centre «TATA», 2013
кратной концентрации солнечного излучения [1]. Запатентованные в России двухсторонние планарные СЭ и МСЭ прозрачны для неактивной инфракрасной области спектра, что снижает нагрев фотоприемника и затраты на его охлаждение. Преимуществом МСЭ является генерация высокого напряжения 15-20 В на один погонный сантиметр рабочей поверхности.
В испанской солнечной электростанции проекта «Эвклид» с концентратором пиковой мощностью 480 кВт для получения рабочего напряжения 750 В, необходимого для присоединения к бестрансформаторному инвертору, использовались последовательно соединенные планарные солнечные кремниевые модули общей длиной 84 м [1]. МСЭ напряжением 750 В имеют длину в 191 раз меньше -0,44 м, при этом МСЭ имеет рабочий ток в сотни раз меньше, чем планарные СЭ одинаковой мощности, и, как следствие, низкие коммутационные потери. Приемник на основе МСЭ длиной 84 м будет иметь напряжение 150 кВ, и в этом случае СЭС может быть подключена к высоковольтной ЛЭП постоянного тока без промежуточных трансформаторов, выпрямителей и других преобразующих устройств.
МСЭ из кремния в сотни раз дешевле солнечных элементов на основе каскадных гетероструктур на единицу площади, технология МСЭ не требует применения серебра, многостадийной диффузии, фотолитографии, сеткографии, эпитаксии, текстурирования и других трудоемких операций, используемых на зарубежных заводах. Патент РФ на конструкцию и технологию МСЭ включен в перечень «100 лучших изобретений России».
4. Солнечные фотоэлектрические модули. Все существующие в мире конструкции, материалы и технологии изготовления солнечных модулей обеспечивают срок службы модулей 20 лет в тропическом климате и 25 лет в умеренном климате с потерей до 20% мощности к концу срока службы. Причина - ультрафиолетовая и температурная деградация оптических полимерных
герметизирующих материалов - этиленвинилацетата и других пластиков. Используемая технология ламинирования модулей включает вакуумирование, нагрев до 150°С и прессование с затратами электроэнергии 80 000 кВт-ч на изготовление 1 МВт солнечных модулей. В новой технологии, разработанной в ГНУ ВИЭСХ, этиленвинилацетат и технология ламинирования заменены на заливку силиконовой композиции с последующим отверждением жидкой компоненты в полисилоксановые гели. При этом срок эксплуатации солнечных модулей увеличивается в два раза, до 4050 лет, возрастает электрическая мощность модулей благодаря более высокой прозрачности геля и снижению рабочей температуры СЭ, снижаются энергозатраты на изготовление модулей на 70 000 кВт-ч/МВт. Кроме того, удвоение срока службы увеличивает производство электроэнергии на 20 млн. кВт-ч на 1 МВт пиковой мощности [1].
5. Стоимость солнечного электричества.
Минимальная стоимость солнечных модулей из кремния на оптовом европейском рынке составляет 1250 евро/кВт, на американском рынке - 1700 долл./кВт. Стоимость изготовления СЭС под ключ составляет для сетевых компаний 3400 долл./кВт, для владельцев домов - 6500 долл./кВт [19].
Нобелевский лауреат, государственный секретарь США по энергетике Стивен Чу (Steven Chu) в феврале 2011 г. объявил о выделении Министерством энергетики США 2 млн. долл. на исследования по повышению КПД и снижению стоимости СЭС до 1$ за 1 Вт к 2017 г. и цены за электроэнергию от СЭС до 0,06-0,07 долл./кВт [1]. Стивен Чу заявил, что « финансирование поможет Америке выиграть мировую гонку в производстве наиболее экономически эффективного и высококачественного фотоэлектричества». Одной из серьезных проблем, которые необходимо преодолеть - это рост стоимости серебра для металлизации солнечных элементов.
Стоимость изготовления солнечных модулей составляет 50% от стоимости СЭС, еще 50% стоимости включает закупку сетевого инвертора, металлоконструкций, кабелей и строительно-монтажные работы.
На региональном уровне в Италии, других странах мира и в ряде регионов России достигнут паритет цен между тарифами на электроэнергию от сети и ценой электрической энергии от СЭС. Например, в Калмыкии, Курской области, в ряде районов Якутии, Чукотки стоимость электроэнергии для юридических лиц составляет 7-9 руб./кВт-ч (0,25-0,32 долл./кВт-ч), что соизмеримо с существующей ценой электроэнергии от СЭС. Везде, где используются дизельные электростанции, тарифы на электроэнергию выше, чем стоимость электроэнергии от СЭС [1].
В ближайшие годы КПД МСЭ из кремния в промышленности будет увеличен до 25-30% при работе с концентратором. Однако уже сейчас использование новых технологий кремния, концентраторов и МСЭ позволяет создавать солнечные электростанции, конкурентоспособные с электростанциями, работающими на угле.
Согласно специальному докладу Рабочей группы III Межправительственной комиссии по изменению климата (Working group 3 at Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), от 30% (пессимистический сценарий) до 77% (оптимистический сценарий) мировых потребностей энергии к 2050 г. будет удовлетворяться за счет возобновляемых источников энергии. Для достижения 77% сценария необходимо инвестировать в энергетический сектор 1% мирового социального продукта [1].
6. Круглосуточное производство солнечной электроэнергии. Проблема непрерывного круглосуточного и круглогодичного производства электроэнергии солнечными электростанциями
;0§JM
115
является основной в развитии глобальной бестопливной энергетики и обеспечении ее конкурентоспособности с топливной энергетикой. В ГНУ ВИЭСХ разработаны и запатентованы региональные и глобальные солнечные энергетические системы, позволяющие
вырабатывать и доставлять электроэнергию потребителям независимо от времени суток и времени года [1].
6.1. Солнечная энергосистема СНГ. Проведено компьютерное моделирование солнечной энергосистемы СНГ из двух СЭС, установленных на Чукотке и в Калининграде (РФ) или г. Пинске (Республика Беларусь), и соединенных с объединенной энергосистемой России. Фотоактивная площадь СЭС с КПД 20% составляет квадрат со стороной 25 км. Пиковая мощность каждой СЭС — 125 млн. кВт. В качестве исходных данных для расчета использованы средние многолетние значения инсоляции в местах расположения СЭС. Солнечная энергосистема позволяет круглосуточно в течение 5 месяцев с 1 апреля по 1 сентября поставлять электроэнергию в энергосистему России в объеме 500 ТВт-ч и удовлетворить все потребности России в электроэнергии за этот период. Еще в течение двух месяцев — в марте и в сентябре — продолжительность электроснабжения составляет 22 часа в сутки. При этом все топливные электростанции в течение 5 месяцев будут переведены в разряд резервных, а сэкономленные газ, нефть и уголь могут быть поставлены на экспорт.
Если включить в эту энергосистему СЭС в пустыне Каракумы в Туркменистане, то объемы круглосуточного производства электроэнергии будут достаточны для электроснабжения всех стран СНГ в течение 6 месяцев [1].
6.2. Евро-азиатская солнечная энергосистема. Евро-азиатская солнечная энергосистема Чукотка-Лиссабон позволит обеспечить все страны Европы и СНГ электроэнергией круглосуточно в течение 7 месяцев с 1 марта по 1 октября.
Евро-азиатская энергосистема состоит из двух СЭС пиковой мощностью 1,5 ТВт. Если включить в эту энергосистему СЭС в Тибете (Монголия, Китай) и СЭС в Мавритании (Африка), то круглосуточное производство электроэнергии в объеме 6000 ТВт-ч в год будет достаточно для электроснабжения Европы, СНГ, северных стран Азиатского и Африканского континентов в течение 7 месяцев [1].
6.3. Глобальная солнечная энергосистема. Глобальная солнечная энергосистема соединена с национальными энергосистемами и состоит из трех СЭС, установленных в Австралии, Северной Африке и Латинской Америке. КПД СЭС равен 25%, пиковая электрическая мощность каждой СЭС 2,5 ТВт, размеры 190x190 км. Глобальная солнечная энергосистема генерирует электрическую энергию круглосуточно и равномерно в течение года в объеме 17300 ТВт-ч/год на уровне, соответствующем
мировому потреблению. Это позволит перевести все угольные, газовые и атомные станции в мире в разряд резервных электростанций, уменьшить перегрев атмосферы и остановить изменение климата.
В качестве источника электрической энергии в резонансной глобальной солнечной энергосистеме может быть использована не только СЭС, но и другие возобновляемые источники энергии (ГЭС, ВЭС, ГеоТЭС и др.) [1].
Россия отстает от западных стран в технологии ветровых лопастных турбин мегаваттного уровня. Однако в области малой ветроэнергетики инженер ГНУ ВИЭСХ С.А. Болотов разработал и организовал первое в мире производство бесшумных ВЭС без лопастей мощностью 1-5 кВт, которые удовлетворяют всем требованиям экологической безопасности и, в отличие от лопастных турбин, могут работать в диапазоне скоростей ветра от 3 до 50 м/с.
Для создания региональных и глобальной солнечной энергетической системы в России созданы новые технологии, обеспечивающие конкурентоспособность солнечной энергетики по следующим критериям:
— КПД солнечных электростанций должен быть не менее 25%.
— Срок службы солнечной электростанции должен составлять 50 лет.
— Стоимость установленного киловатта пиковой мощности солнечной электростанции не должна превышать 2000 долл.
— Объем производства солнечных электростанций должен быть 100 ГВт в год.
— Производство полупроводникового материала для СЭС должно превышать 1 млн. т в год при цене не более 25 долл./кг.
— Круглосуточное производство электрической энергии солнечной энергосистемой.
— Материалы и технологии производства солнечных элементов и модулей должны быть экологически чистыми и безопасными.
Создание региональных и глобальной солнечных энергосистем уже началось. Консорциум компаний и Дойче Банк в Германии планируют создать СЭС 100 ГВт в пустыне Сахара стоимостью 400 млрд. евро для электроснабжения Европы. Создаются СЭС мощностью сотни мегаватт в Испании, Германии, Италии, Китае, США и Австралии.
Начало функционирования глобальной солнечной энергетической системы прогнозируется в 2050 г., выход на полную мощность — в 2090 г. В результате реализации проекта доля солнечной энергетики в мировом потреблении электроэнергии составит 7590%, а выбросы парниковых газов будут снижены в 10 раз [1].
7. Обеспечение экологических характеристик производства энергии. Человечеству не грозит энергетический кризис, связанный с истощением
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 05 (125) 2013
© Scientific Technical Centre «TATA», 2013
запасов нефти, газа, угля, если оно освоит технологии использования возобновляемой энергии. В этом случае будут также решены проблемы загрязнения среды обитания выбросами электростанций и транспорта, обеспечения качественными продуктами питания, получения образования, медицинской помощи, увеличения продолжительности и качества жизни. СЭС создают новые рабочие места, улучшают качество жизни и повышают энергетическую безопасность и независимость владельцев СЭС за счет бестопливного и распределенного производства энергии.
Разрабатываются технологические процессы производства компонентов СЭС, в которых экологически неприемлемые химические процессы травления и переработки заменяются на вакуумные, плазмохимические, электронно-лучевые и лазерные процессы. Серьезное внимание уделяется утилизации отходов производства, а также переработке компонентов СЭС после окончания срока службы.
При использовании СЭС органически сочетаются природные ландшафты и среда обитания с энергетическими установками. СЭС образуют пространственно-архитектурные композиции,
которые являются солнечными фасадами или солнечными крышами зданий, ферм, торговых центров, складов, крытых автостоянок, теплиц. На территории СЭС можно размещать виноградники, розарии и выращивать экологически чистые сельскохозяйственные культуры [1].
8. Волноводные методы передачи электрической энергии. В связи с развитием объединенных энергосистем в Европе, Северной и Южной Америке и предложениями по созданию глобальной солнечной энергосистемы появились задачи по созданию технологии передачи тераваттных трансконтинентальных потоков электрической энергии. В конкуренцию между системами передачи на переменном и постоянном токе может вступить третий метод: резонансный волноводный метод передачи электрической энергии на повышенной частоте, впервые предложенный Н.Тесла в 1897 г. и разработанный в ГНУ ВИЭСХ в 1995-2010 годах.
Крупные энергетические компании во многих странах мира вкладывают гигантские средства и научные ресурсы в создание технологии высокотемпературной сверхпроводимости для снижения джоулевых потерь в линии.
Существует другой, вероятно, более эффективный способ снижения потерь в магистральных и межконтинентальных линиях электропередач: разработать регулируемые резонансные волноводные системы передачи электрической энергии на повышенной частоте 1-100 кГц, которые не используют активный ток проводимости в замкнутой цепи. В волноводной однопроводниковой линии нет замкнутого контура,
нет бегущих волн тока и напряжения, а есть стоячие (стационарные) волны реактивного емкостного тока и напряжения со сдвигом фаз 90°. За счет настройки резонансных режимов, выбора частоты тока в зависимости от длины линии можно создать в линии режим пучности напряжения и узла тока (например, для полуволновой линии). При этом из-за отсутствия активного тока, сдвига фаз между стоячими волнами реактивного тока и напряжения 90° и наличия узла тока в линии отпадает необходимость и потребность в создании в такой линии режима высокотемпературной проводимости, а джоулевы потери становятся незначительными в связи с отсутствием замкнутых активных токов проводимости в линии и незначительными величинами незамкнутого емкостного тока вблизи узлов стационарных волн тока в линии [1].
Новая физика электрических процессов, связанная с использованием не активного, а реактивного тока, позволит решить три главных проблемы современной электроэнергетики:
- создание сверхдальних линий передач с низкими потерями без использования технологии сверхпроводимости;
- увеличение пропускной способности линий;
- замена воздушных линий на кабельные однопроводниковые волноводные линии и снижение сечения токонесущей жилы кабеля в 20-50 раз.
В экспериментальной резонансной
однопроводниковой системе передачи электрической энергии, установленной в экспериментальном зале ВИЭСХ, мы передавали электрическую мощность 20 кВт при напряжении 6,8 кВ на расстояние 6 м по медному проводнику диаметром 80 мкм при комнатной температуре, при этом эффективная плотность тока в проводнике составила 600 А/мм2, а эффективная плотность мощности - 4 МВт/мм2.
Из других применений резонансной электроэнергетики, основанной на незамкнутых токах, следует выделить бесконтактный высокочастотный электротранспорт, создание местных энергетических систем с использованием возобновляемых источников энергии, соединение оффшорных морских ВЭС с береговыми подстанциями, электроснабжение потребителей на островах и в зонах вечной мерзлоты, пожаробезопасные однопроводниковые системы уличного освещения и освещения зданий и пожароопасных производств [1].
Для сомневающихся в существовании незамкнутых электрических токов приводим высказывания двух выдающихся ученых в области электротехники и электроэнергетики.
«Исключительная трудность согласования законов электромагнетизма с существованием незамкнутых электрических токов - одна из причин среди многих, почему мы должны допустить существование токов, создаваемых изменением смещения». Д. Максвелл.
;0§JM
117
«В 1893 г. я показал, что нет необходимости использовать два проводника для передачи электрической энергии... Передача энергии через одиночный проводник без возврата была обоснована практически... Эффективность передачи может быть 96 или 97 процентов, и практически нет потерь... Когда нет приемника, нет нигде потребления энергии. Мои эксперименты показали, что на поддержание электрических колебаний по всей планете потребуются несколько лошадиных сил». Н. Тесла.
Н. Тесла ответил и на вопрос, который часто задают нам: почему электроэнергетика не восприняла его идеи? «Мой проект сдерживался законами природы. Мир не был готов к нему. Он слишком обогнал время. Но те же самые законы восторжествуют в конце и осуществят его с великим триумфом». Н. Тесла, 1919 г.
Солнечная электроэнергетика нуждается в поддержке государства для реализации пилотных и демонстрационных проектов, ждет частный капитал и нового Моргана, банкира, который 100 лет назад финансировал работы Н. Тесла.
Динамично развивающаяся солнечная энергетика, основанная на инновационных российских и мировых технологиях, является альтернативой топливной энергетике и в 2050 г. будет доминировать на рынке энергетически чистых технологий, а к концу XXI века обеспечит 75-90% всех потребностей Земли в электрической энергии [1].
II. СОЛНЕЧНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ
Климатологические характеристики солнечного излучения в регионах СНГ
Солнечное излучение вблизи поверхности Земли имеет спектр, близкий к спектру черного тела с температурой 6000 К, с угловым диапазоном ~0,5°. Интенсивность внеатмосферного солнечного излучения несколько изменяется при годовом движении Земли и в среднем составляет /0=1360 Вт/м2 (солнечная постоянная). На поверхности Земли солнечное излучение включает следующие компоненты:
— прямое солнечное излучение с интенсивностью 1п, Вт/м2, которая меньше внеатмосферной, и с измененным спектральным составом в основном за счет обеднения коротковолновой части спектра, что вызвано поглощением излучения при прохождении в атмосфере;
— рассеянное диффузное солнечное излучение с интенсивностью /д, Вт/м2, которое определяется коэффициентом отражения (альбедо) р,
1от= Р( 1п+ 1д). (1)
Солнечное излучение зависит от географической широты точки на земной поверхности, ее высоты над уровнем моря, времени года и суток, облачности. Наибольшее значение интенсивности излучения может превышать 1000 Вт/м2.
Характеристика солнечного радиационного режима СНГ
Общий характер солнечных радиационных процессов на территории СНГ определяется географическим положением между 35° и 70° северной широты. На карте рис. 1 приведено разбиение на 5-градусные (по широте) трапеции к югу от 70° северной широты в количестве 144 трапеций. Ошибка экстраполирования погодных данных по продолжительности солнечного сияния на расстоянии до 200 км (характерное расстояние для трапеций) составляет до 5% от натурных в летний период и до 10% - в зимний период. Наибольшая продолжительность солнечного сияния в самый светлый месяц для стран СНГ - июль. Максимум продолжительности солнечного сияния для Сибири соответствует 320 часам, годовая - 2400-2600 часов приходится на южные районы Сибири и Дальнего Востока. В то же время значения суммарной годовой плотности потока энергии солнечного излучения по регионам СНГ меняются от 3 000 МДж/м2 (север) до 5000 МДж/м2 (юг). На южной территории Кавказа -от 4800 до 7200 МДж/м2, севернее - от 4200 до 4800 МДж/м2. На западе СНГ - от 3200 до 4800 МДж/м2. Отличительными особенностями Средней Азии являются расположение ее в глубине континента и отсутствие обширных водных объектов. Все это обусловливает общую засушливость климата, отсутствие осадков в длительный летний период. В результате этого развивается почвенная засуха и термическая депрессия, характеризующаяся безоблачным небом, высокими температурами воздуха и пыльной мглой. На западе территория примыкает к восточному побережью Каспийского моря. Близость водного бассейна смягчает засушливый климат только узкой прибрежной полосы, влажность воздуха здесь сильно повышается, часто бывают дымки, туманы. Открытое положение территории с севера и северо-запада благоприятствует проникновению холодных воздушных масс, вследствие чего зимой выпадают осадки в виде дождя, а иногда и снега, наблюдаются отрицательные температуры воздуха и почвы. При ясном небе основными факторами, определяющими приход радиации, являются высота солнца и прозрачность атмосферы [1-17, 23].
Высота солнца в полдень не бывает ниже 26-32° в декабре и достигает 72-76° в июне.
Годовой приход прямой солнечной радиации на горизонтальную поверхность Средней Азии при ясном небе составляет 146-154 ккал/см2, или 1699,41793 кВт/м2, годовые суммы рассеянной радиации
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 05 (125) 2013
© Scientific Technical Centre «TATA», 2013
при безоблачном небе составляют 32-39 ккал/см2, или 372,3-453,9 кВт/м2. Незначительная нижняя облачность снижает поступление прямой солнечной радиации всего на 27-35% от возможной и в то же время увеличивает рассеянную радиацию на 25-40%. В результате при реальных условиях облачности годовой приход суммарной радиации уменьшается по сравнению с возможным на 13-19% и колеблется в пределах 145-163 ккал/см2, или 1687,71897,2 кВт/м2.
Суточный ход солнечной радиации и радиационного баланса определяется, прежде всего, изменениями высоты солнца в течение дня. Максимум солнечной радиации (при ясном небе и при наличии облачности) наблюдается в полдень. Прозрачность атмосферы изменяется в больших пределах. После выпадения осадков прозрачность атмосферы имеет повышенное значение.
Понижение прозрачности атмосферы в Центральной Азии вызывается частыми пыльными бурями, возникающими при сильных ветрах, и адвективной мглой, когда пыль переносится даже при слабых ветрах. Пыльные бури ночью и в ранние утренние часы отличаются мало. Самое большое число дней с пыльными бурями наблюдается на западе, в южной части пустынь Каракумы, Кызылкумы, в степях Казахстана и некоторых регионах СНГ.
Облачность также понижает интенсивность прямой и суммарной радиации, увеличивает рассеянную радиацию. Рассеянная радиация изменяется по всей территории в дневные часы в зависимости от вида и плотности облачности в пределах 0,20-0,40 кал/см2мин, или 0,13780,2756 кВт/м2. Максимальные интенсивности суммарной радиации наблюдаются в июне, июле и колеблются в пределах от 1,10 до 1,37 кал/см2мин, или от 0,7579 до 0,9439 кВт/м2.
В отдельные дни при определенных условиях облачности не закрывается солнечный диск, и интенсивность суммарной радиации может достигать 1,8-1,9 кал/см2мин, или 1,24-1,31 кВт/м2.
Самые высокие значения радиационного баланса в дневное время наблюдаются на поверхностях с густым травяным покровом, их баланс в среднем за месяц летом равен 0,5-0,85 кал/см2мин, или 0,34450,5856 кВт/м2. Максимальное значение баланса в отдельные дни достигает 1,20-1,3 кал/см2 мин, или 1,889-1,989 кВт/м2, при кучевой облачности суммарная радиация составляет 1,5-1,9 кал/см2мин, или 1,033-1,31 кВт/м2, в ночное время она изменяется в среднем от 0,04 до -0,1 кал/см2 мин, или от -0,027 до 0,068 кВт/м2, в ясные ночи достигает -0,15 кал/сммин, или -0,1 кВт/м2.
На побережье Черного, Каспийского и многих других морей влажность воздуха повышается по сравнению с влажностью на всей территорий СНГ, это сказывается на суточном, месячном, годовом ходе радиационного баланса. В ясные ночи эта
величина колеблется от -0,03 до -0,07 кал/см2 мин, или -0,02-0,048 кВт/м2 [1-3].
В качестве характеристики прямого солнечного излучения при безоблачном небе используется понятие «атмосферной массы», связанное с длиной пути, проходимого излучением в атмосфере. Единице атмосферной массы соответствует путь, проходимый излучением в направлении, перпендикулярном горизонтальной поверхности Земли. Атмосферная масса М определяется выражением
М =
2
cos2 в + 2 H + cose
R3
(Л
cos2 в + 0.06 + cose
(2)
где 9 - угол между направлениями в зенит и на Солнце; Н - толщина атмосферного слоя; R3 - радиус Земли. При таком определении внеатмосферное солнечное (М=0) обозначается как АМ0, наземное излучение в южных широтах на уровне моря в ясный день - примерно как AM1, чему по определению соответствует интенсивность прямого излучения /i=1000 Вт/м2. Максимальное значение атмосферной массы, соответствующее нахождению Солнца вблизи горизонта (cos 9=0), равно
М
4
8 .
2 • H R ,
(3)
Если пренебречь дисперсией коэффициента поглощения излучения в атмосфере и его зависимостью от высоты над поверхностью Земли, то интенсивность солнечного излучения для атмосферной массы М может быть представлена приближенным значением:
I.. = I
( у.
V Io J
= 1000
1000 1360
Вт/м2 (4)
При этом в действительности следует учитывать, что с увеличением атмосферной массы не только уменьшается интенсивность солнечного излучения, но и изменяется его спектральный состав в основном за счет более сильного обеднения коротковолновой части спектра.
Способы определения энергетических потоков солнечного излучения
В СНГ регистрация прихода солнечного излучения осуществляется государственной
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 05 (125) 2013 © Научно-технический центр «TATA», 2013
2
м
метеорологической службой с использованием сети актинометрических станций. Измерения проводятся стандартными термоэлектрическими приборами: интенсивность прямого солнечного излучения — актинометром АТ-50; интенсивность суммарного солнечного излучения (прямого плюс рассеянного) — пиранометром баллометрического типа М-80. Данные регулярно публикуются с 1961 г. в ежемесячниках и справочниках. Работы по созданию солнечного кадастра на территории бывшего СССР проводятся систематически на протяжении десятков лет в Главной геофизической обсерватории (ГГО) им. А.И. Воейкова в Санкт-Петербурге. Разработаны методы долгосрочного прогноза поступления солнечной энергии по всей территории бывшего СССР.
В тех случаях, когда в рассматриваемом регионе отсутствуют или недостаточно актинометрических станций, для расчета прихода солнечного излучения применяется косвенный метод, основанный на репрезентативности данных по излучению на близлежащих станциях и соседних территориях с применением формулы Ангстрема,
усовершенствованной Пейджем:
(
E = E0
Л
a + b ■ — 'о J
(5)
где Е, кВтч/м , — суммарная плотность солнечного излучения на горизонтальную поверхность за определенный период времени (час, сутки, месяц, год); Е0, кВт ч/м2, — суммарная плотность солнечного излучения при безоблачном небе за выбранный период времени; а, Ь — эмпирические коэффициенты, причем
a + b = 1;
(6)
ч, — эмпирическая продолжительность солнечного сияния для данной местности в течение выбранного периода времени; ч, — астрономически возможная продолжительность солнечного сияния для данной местности.
В работах [1, 4] представлены некоторые оценки непрерывной продолжительности солнечного сияния для ряда пунктов, расположенных в различных климатических зонах СНГ. С этой целью учитывалась (в % от общего количества дней наблюдения) непрерывная продолжительность солнечного сияния более 6 часов в сутки.
Рассчитанные и эмпирические данные в формуле (5) по территории СНГ представлены в виде карт и опубликованы в Метеорологическом ежемесячнике. В работе [22] приведена разбивка на 5-градусные (по широте) трапеции к югу от 70° северной широты в количестве 144 трапеций. Ошибка
экстраполирования погодных данных по продолжительности солнечного сияния на
расстоянии до 200 км (характерное расстояние для трапеции) составляет до 5% от натуральных в летний период и до 10% — в зимний период.
Для задач прогнозирования в области солнечной энергетики важное значение имеют не только средние величины сумм потоков солнечной энергии, но и их изменения от года к году, что в первую очередь характеризуется многолетними
среднеквадратичными отклонениями величин. В работе [1] проведена оценка точности нахождения средних величин потоков солнечной энергии, используемая в гелиотехнике, в зависимости от числа лет наблюдений. В работе [4] приведены составленные карты среднеквадратичных отклонений суммарных приходов солнечной энергии. При этом обнаружено, что суммарный годовой приход солнечной энергии более устойчив от года к году, чем месячный, а тем более суточный, что вполне объяснимо значительно большим объемом статистических данных в первом случае. Показано также, что распределения суточных суммарных потоков солнечной энергии, вообще говоря, отличаются от нормального распределения, включая асимметрию и эксцесс, причем их можно легко сгруппировать в определенные 6 типов распределений. В данной работе предложено районирование территории на основе принципа ранжирования по следующим приоритетам: суммарный поток солнечной энергии, вклад прямого излучения в суммарную, повторяемость ежедневных сумм потоков энергии излучения, годовое число часов солнечного сияния с интенсивностью более 600 Вт/м2, коэффициент вариации годовых сумм потоков энергии излучения.
Расчет потока солнечной энергии на наклонную поверхность и оптимизация угла наклона
Приведенные в предыдущем разделе актинометрические измерения и расчеты относятся к потокам солнечной энергии на горизонтальную поверхность. В то же время при проектировании солнечных энергоустановок возникает
необходимость расчета данных по приходу энергии на наклонную поверхность приемника солнечного излучения, поэтому возникает задача установления соотношений между потоками солнечной энергии на эти поверхности.
В общем случае на наклонную поверхность падают все три отмеченные выше компоненты суммарного солнечного излучения: прямого солнечного излучения с интенсивностью /п, рассеянного диффузного солнечного излучения с интенсивностью 1д и отраженного от поверхности Земли с интенсивностью /от=р(/п+ /д), которые имеют различные угловые характеристики. Прямое излучение является узконаправленным,
представляющим практически параллельный поток. Диффузная составляющая имеет практически
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 05 (125) 2013
© Scientific Technical Centre «TATA», 2013
изотропное угловое распределение, а угловое распределение отраженной составляющей определяется оптическими характеристиками отражения от земной поверхности рассматриваемой местности и зависит от рельефа, наличия снежного или водного покрова, растительности и застроек.
Соотношения между интенсивностью прямой составляющей солнечного излучения на горизонтальную поверхность /п, Вт/м2, и на
наклонную поверхность 1н1, выражениями:
In = In cosö.
IH1 = IM C0s^
(7)
(8)
часовой угол движения Солнца, равный 0 в солнечный полдень; каждый час времени / соответствует 15° долготы, причем значения часового угла до полудня считаются положительными, а после полудня -отрицательными:
Вт/м . определяются
KÍ 12.
(11)
моменты восхода и захода Солнца, определяемые условием 9=л/2, выражаются одной и той же величиной 4, которая считается положительной для восхода и отрицательной - для захода:
где 1м, Вт/м , - интенсивность прямого солнечного излучения к нормали ориентированной поверхности; 9 - угол между направлениями на Солнце и зенит (угол падения на горизонтальную поверхность); £ -угол между направлением на Солнце и нормалью к наклонной поверхности (угол падения на наклонную поверхность), ориентированной на юг:
cose = sin 8 sin ф + cos 8 cosacos®, (9)
cos^ = cos^-^)cos8cos® + sin^-^)sin 8, (10)
где 5 - угол склонения, т.е. угловое положение Солнца в солнечный полдень относительно плоскости экватора; ф - широта местности; ю -
cos®, = cos
12
(12)
в - угол наклона рассматриваемой поверхности к горизонту.
Значение угла солнечного склонения можно определить по формуле Купера
S = 23.45o • sin
360°
284 + n • 365
(13)
где п - порядковый номер дня года, отсчитываемый с 1 января. Среднемесячные значения углов солнечного склонения 5° представлены в таблице 1.
Среднемесячные значения углов солнечного склонения 8 ° в течение года Monthly average values of solar declination angles 8 ° within a year
Таблица 1 Table 1
Месяц I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
5° -12.1 -14.1 -2,8 9.2 18,7 +23.1 +21.3 +13.5 +2.0 -9.6 -18.7 -23.5
Таким образом, отношение интенсивности прямого солнечного излучения на наклонную поверхность к интенсивности этого излучения на горизонтальную поверхность в любой момент времени рассчитывается из выражения
lu
cos^ cosö
(14)
1Н 2 1Д
1 + cos ß 2 .
(15)
Аналогично рассчитывается значение интенсивности отраженного излучения на наклонную поверхность, определяющееся той частью поверхности Земли, которую «видит» наклонная поверхность:
Если распределение рассеянного солнечного излучения по небосводу равномерное (яркость неба, за исключением Солнца, одинакова), в том числе когда небо покрыто облаками, сплошной туманной дымкой, интенсивность рассеянного излучения на наклонную поверхность зависит только от того, какую часть небосвода «видит» приемник, и оказывается равной
1Н3 = р{1П + 1Д )
1 - cos ß 2 .
(16)
Суммарная интенсивность солнечного излучения на наклонную поверхность представляет совокупность трех указанных выше компонентов:
1SJJII
121
ш =
П
IH = + IH2 + IH3 = IM COS# + 1д
1+cosß 2
+(Л1Н + 1д )
1-cosß
(17)
Эта интенсивность является переменной во времени не только в силу суточного вращения Земли, определяющего явную временную зависимость часового угла ю (11), но и из-за случайной временной зависимости интенсивности прямого излучения.
В общем случае зависимость интенсивности от угла наклона поверхности в обладает максимумом. В таблице 2 представлены значения параметра пересчета интенсивности прямого солнечного излучения на горизонтальную поверхность 1Н1/1П=са,^/са,в в зависимости от часового угла
Солнца ю и угла склонения 5 при различных углах наклона в для северной широты ф=45°, т.е. примерно для средней широты стран СНГ, по (14).
Таким образом, для средних широт СНГ и безоблачного неба в феврале, марте, сентябре, октябре (угол склонения Солнца 5=3°) поверхность целесообразно ориентировать на широту местности, в данном случае под углом наклона в=35°; в апреле, августе (5^10°) — под углом в=45°; в мае, июне, июле (5>20°) — под углом в=35°. Следует, однако, учесть, что в таблице 2 не учитываются ранние часы суток по местному времени (до 7 ч) и поздние часы (после 17 ч), которые особенно существенны в летний период года. Учет всего времени суток приводит к уменьшению значения оптимального угла для летних месяцев.
Значения IH In=cos£,/cos0 для широты ф=35°, 45° и 53е Values IH j/In=cos^/cos 9 for latitude ф =35°, 45°, 53°
Таблица 2 Table 2
фо Местное время, ч/Часовой угол ю
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
75 60 45 30 15 0 -15 -30 -45 -60 -75
1) при ß=53°
-20 0,5 0,9 1,07 1,15 1,19 1,2 1,19 1,15 1,07 0,9 0,5
-13,5 0,8 1,08 1,22 1,3 1,33 1,34 1,33 1,3 1,22 1,08 0,8
-10 0,8 1,08 1,22 1,3 1,33 1,34 1,33 1,3 1,22 1,08 0,8
0 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75
+10 0,88 1,16 1,29 1,35 1,38 1,44 1,38 1,35 1,29 1,16 0,88
+13,5 0,83 1,11 1,25 1,32 1,35 1,36 1,35 1,32 1,25 1,11 0,83
+20 0,58 0,86 1,0 1,09 1,13 1,16 1,13 1,09 1,0' 0,86 0,58
+23,5 0,4 0,77 0,92 1,01 1,06 1,08 1,06 1,01 0,92 0,77 0,4
2) при ß=45°
+10 0,98 1,21 1,32 1,37 1,37 1,41 1,38 1,37 1,32 1,21 0,98
+20 0,71 0,96 1,07 1,16 1,2 1,2 1,2 1,16 1,07 0,96 0,71
+23,5 0,65 0,88 1,01 1,09 1,12 1,13 1,12 1,09 1,01 0,88 0,65
3) при ß=35°
+10 1,0 1,2 1,3 1,34 1,36 1,37 1,36 1,34 1,3 1,2 1,0
+20 0,82 ,1 1,12 1,18 1,21 1,22 1,21 1,18 1,12 1,1 0,82
+23,5 0,79 0,98 1,07 1,14 1,17 1,17 1,17 1,14 1,07 0,98 0,79
Задача более точного определения оптимального угла наклона в с учетом реального поступления солнечной энергии включает определение полного потока солнечной энергии на наклонную поверхность в течение определенного периода времени (например, за месяц) при различных углах наклона посредством интегрирования (17) по времени и в дальнейшем выбор наиболее эффективного значения в. Однако поскольку зависимость потока от времени имеет случайный характер, то и значение оптимального угла для рассматриваемого периода времени и данной местности, строго говоря, является случайной величиной.
Более подробно мы рассматривали эти проблемы в своих работах [7-10].
Расчет потока солнечной энергии на нормальную к прямому излучению поверхность
Практически важным является также случай ориентации поверхности перпендикулярно потоку прямого солнечного излучения, что достигается посредством использования специальных систем слежения за Солнцем и соответствующего вращения поверхности. В частности, при этом должно соблюдаться равенство угла наклона поверхности к горизонту и зенитного угла Солнца
Р = 0, (18)
а суммарная интенсивность солнечного излучения при полной ориентации поверхности определяется зависимостью
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 05 (125) 2013
© Scientific Technical Centre «TATA», 2013
т т . 1+cost т Л - cost
1ОР = IM +1 „-+ Р[1П + 1Д)—;;—. (19)
1ОР 1 -1 Д
2
где /М, 1П - интенсивности прямого солнечного излучения. Фактически это обеспечивает максимум прихода солнечной энергии на единицу площади поверхности. Среднесуточное или среднемесячное значение интенсивности солнечного излучения для полностью ориентированной поверхности представляется в виде
Ы =( М+< i.)
+Р
(М (( cost- cos2t)^ 1д)
1-( cost
(20)
ориентированную поверхность ЕОР определяется по правилам (20) и равен
. .= ЕП 1 + (cost
{Еор}=jcot+Ед 2 +
+Р
1- Ht 1+Е„1 cost
(cost
(21)
Среднемноголетний суточный приход или месячный приход солнечной энергии на полностью
20 40 60
Среднемноголетний годовой приход солнечной энергии представляет сумму среднемноголетних суточных или месячных приходов. Распределение по СНГ средней многолетней годовой суммы приходов энергии прямого солнечного излучения на нормальную к лучу поверхность представлено на рисунке 1, и наибольшее значение прихода солнечной энергии на единицу поверхности составляет от 2000 до 6800 МДж/м2.
80 100 120 140
160
180
2
2
50
40
30
60
50
60 80 100 120
Рис. 1. Средняя многолетняя годовая сумма прямого излучения на нормальную к лучу поверхность, МДж/м2 Fig. 1. Average long-term annual sum of direct radiation on normal to a surface beam, МДж/м2
III. СРАВНИТЕЛЬНЫЕ РАСЧЕТЫ ЭКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ В РЕГИОНАХ ЦЕНТРАЛЬНОЙ АЗИИ И РОССИИ
Климатические условия
Краткие сведения о Центральной Азии. Под
субрегионом Центральной Азии (ЦА) подразумевается территория площадью около 4 млн. кв. км, расположенная на стыке Европы и Азии,
между 35-55° северной широты и 48-87° восточной долготы. В административно-политическом отношении здесь с 1991 года расположены новые суверенные государства: Казахстан, Кыргызстан, Таджикистан, Туркменистан, Узбекистан - с населением 59 млн. человек. По строению поверхности 4/5 территории характеризуются равнинами, 1/5 часть занимают горы. Пустыни и полупустыни занимают 80% территории Туркменистана, 70% - Узбекистана и 60% -Казахстана.
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 05 (125) 2013 © Научно-технический центр «TATA», 2013
Климат характеризуется высокими летними температурами воздуха, достигающими в абсолютных значениях +50°С, средние июльские температуры колеблются в пределах 28°С на севере и 32°С на юге, абсолютный минимум температуры достигает -40°С на севере и -26°С на юге. Количество атмосферных осадков составляет 100200 мм.
Основными отраслями промышленности стран Центральной Азии являются электроэнергетика, нефтяная, газовая, нефтеперерабатывающая, угольная, химическая, машиностроительная, легкая, пищевая и производство стройматериалов.
Общая мощность генерирующих источников Центральной Азии — более 40 тыс. МВт. В том числе электроэнергии производится в год более 150 млрд. кВтч [1-5, 22-27].
Основными источниками выбросов вредных веществ в атмосферу являются объекты энергетики, горнодобывающие и нефтегазовые отрасли, стройиндустрия, черная и цветная металлургия, транспорт и коммунальное хозяйство.
Преобразование солнечной энергии с помощью фотопреобразователей зависит от валового, технического потенциала солнечной радиации.
Для сравнения использованы расчеты острова Кызыл-Су, расположенного на побережье Каспийского моря в точке с географическими координатами 39,8° с.ш., 52,9° в.д., и острова Ольхон, расположенного на озере Байкал в точке с географическими координатами 52° с.ш., 105° в.д.
Температура воздуха в светлое время суток для различных месяцев года взята по климатическому справочнику [3].
Для острова Кызыл-Су средняя температура в светлое время суток для ноября, декабря и января: ТО11=10,9°С; ТО12=5,9°С; ТО1=3,4°С, для острова Ольхон, соответственно, ТО11=-5°С; ТО12=-11°С; То1=-11°С.
Использованы некоторые характеристики поступления, приход суммарной солнечной энергии на горизонтальную поверхность, а также рассчитана отражательная способность земной поверхности из метеорологических справочников.
В итоге составлены таблицы: среднемесячные значения температуры воздуха, °С, за каждый час светлого времени суток и средней температуры Т0, °С, за каждые сутки с 8 до 20 ч местного времени; приход солнечной энергии, кВт ч/м2, на горизонтальную поверхность за 10 ч (с 7 до 17 ч) в ясный день (я) и в пасмурный день (п); альбедо поверхности р по месяцам; месячное число ясных, полупасмурных и пасмурных дней, суммарный приход солнечной энергии Е, за 10 часов и доля рассеянного излучения е в солнечные месяцы года; суммарный месячный приход солнечной энергии, ЕН1, кВт ч/(м2 мес.), и годовой приход энергии, ЕН, кВт ч/(м2 год), на поверхность, наклоненную под углом 30° к горизонтальной; среднемесячные
параметры прихода солнечной энергии EOPi, кВт ч/(м2 год), в зимнее время года учитывались только для о. Кызыл-Су. При расчетах для острова Ольхон, расположенного на озере Байкал, температура воздуха в светлое время суток для различных месяцев года, за исключением самых темных месяцев из-за малого поступления солнечной радиации в ноябре, декабре и январе, не учитывались.
В итоге средняя доля рассеянного излучения в год составляет около 0,22 от полного прихода.
Валовый потенциал солнечной энергии
В соответствии с определением валового потенциала по формуле необходимо получение данных по месячному приходу солнечной энергии на горизонтальную поверхность Ei (i=l, 2, ..., 12). Значения Ei относятся к наиболее солнечным семи месяцам с i=3-9. Для расчета прихода солнечной энергии в другие месяцы i=1, 2, 10, 11, 12 целесообразно использовать данные по месячному приходу энергии на наклонную поверхность, рассчитанные по известным формулам и методикой для широты о. Кызыл-Су ф=40 и о. Ольхон ф=52. Подробные расчеты приведены в монографиях и научных статьях [1,4,14,22].
Средний параметр угла наклона прямого солнечного излучения к нормали <cos 9> и месячный приход прямой солнечной энергии на нормально ориентированную поверхность
Еп. (1 -e)Ei 2
Епв, = , п\х = \-'-J. ,=1900,5 кВтч/(м2мес.),
<c
<c
(22)
за 10 часов (с 7 до 17 ч).
Суммарное поступление солнечной энергии на единицу горизонтальной поверхности в год за 10 часов в сутки (7-17 ч), Е, для островов оказывается равным
Е = ^ Е1 = 1685,4 кВтч/(м2год) (о. Кызыл-Су); 1441,4 кВтч/(м2год) (о. Ольхон), (23)
а валовой потенциал о. Кызыл-Су и о. Ольхон, соответственно, равен
ГВ=Е5= 1685,4 кВтч/(м2- год) (о. Кызыл-Су);
1441,4кВт-ч/(м2• год) (о. Ольхон), (24)
где м2, — площадь островов.
Технический потенциал тепловой энергии от солнечного излучения
Исходные данные: температура горячей воды Т=60°С; значения параметров солнечных тепловых
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 05 (125) 2013
© Scientific Technical Centre «TATA», 2013
коллекторов, характеризующих технический уровень:
современный
F(za)=0,9; FUL=0,005 кВт/(м2°С);
Технический потенциал солнечной энергии
Значение технического потенциала солнечной энергии равно:
экспериментально определенные среднемесячные температуры Т0, и углы склонения 5 для г = 2, 3, ..., 10.
Рассчитанные значения продолжительности солнечного сияния в течение ,-го месяца С, ч/мес., число ясных и полупасмурных часов, продолжительность рабочего времени р , ч/мес., а также месячных потенциалов, приходящихся на единицу отводимой площади в течение рабочего времени (с 7 до 17 ч):
W
" TT
ST
■ = EF
tP
(та)-Ul (T -T0i) cos^-8)E
= 1177,112 кВтч/год для о. Кызыл-Су; 653,4 кВтч/(м2год для о. Ольхон.
(25)
где БТ=кТдБ - площадь, кТц доля площади, отводимая под солнечные тепловые установки, полученная с использованием значений Е, для наиболее солнечных месяцев года.
Суммировав по всем месяцам потенциал солнечной тепловой энергии ШТТ за 10 часов в сутки (7-17 ч), получаем для островов:
для о. Кызыл-Су: Wтт= 1177,1 БТ, кВт ч/год; для о. Ольхон: Wтт=653,4 БТ, кВт ч/год; (26)
где БТ, м2, - площадь, отводимая под солнечные тепловые установки.
Технический потенциал электроэнергии от солнечного излучения
Аналогично рассчитанные значения месячных технических потенциалов от преобразования солнечной энергии в электрическую WТФ, приходящихся на единицу отводимой площади:
W
' ' 7Y1
■ = Е^ [1 -%(T; -Tj)] =222,6 кВт ч/год
Sc
(о.Кызыл Су);
194,3 кВт ч/(м год (о. Ольхон).
(27)
Для острова Кызыл-Су
Wт = Wтт + Wтф = 1177,12 Бт + 222.6 Бф =
=[1177,12 кт+ 222,6 (1-кт)]дБ, кВт ч/год .
Для острова Ольхон
Wт = Wтт + Wтф = 653,4 8т + 194,3 Бф=
=[653,4 кт+194,3 (1-кт)^, кВт ч/год .
Следует отметить, что Wтт представляет энергию в форме тепла, а WТФ - энергию в электрической форме.
Экономический потенциал тепловой энергии от солнечного излучения
Удельные энергетические параметры солнечных тепловых установок. С использованием значений параметров прихода солнечной энергии и температуры окружающей среды, полученных в предыдущих разделах, последовательно
рассчитываются: <соб £>, Ет, и ¥п для г =1, 2, ..., 12 и для 10-часового интервала времени (7-17 ч) по следующим формулам:
Ет = Еf
(1 -s)) cos)) + s(1 + cos 0)
(cose
+ E
(1 - cos 0)
(29)
где для «летнего» полугодия (5>0)
(cos) = cos (ф- 0) • cos 8- Sin ®m + sin (ф-00- sin 8
®m
(30)
и для «зимнего» полугодия (5<0)
(cos) = cos(ф-0)-cos8-Sin®S + sin(ф-0)-sin8,
где БФ=кФ-д-Б, м , - площадь, кФ д доля площади отводимая под солнечные фотоэлектрические установки.
Суммированием по всем определяется потенциал
WTф:
WTФ =222.6Бф, кВт ч/год, (о. Кызыл-Су);
194,3 кВтч/(м2год (о. Ольхон). (28)
(31)
и принимается в=ф-5 для каждого месяца, что примерно соответствует оптимальной ориентации солнечных тепловых коллекторов; ют=10л/24 рад -максимальный угловой часовой угол освещения солнцем наклонной поверхности в пределах указанного 10-часового интервала:
Ет,Е[(га)- и£ (Т -Тог)Гр1 /Ет] =
=1262,36 кВтч/(м2год) (о. Кызыл-Су); 754,7 кВтч/(м2год) (о. Ольхон).
(32)
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 05 (125) 2013 © Научно-технический центр «TATA», 2013
2
2
В осенне-зимние месяцы — октябрь, ноябрь, декабрь, январь и февраль — использование коллекторов с представленными техническими параметрами для получения горячей воды с температурой ТГ=60°С возможно только с дополнительным дублером.
Суммированием по всем месяцам определяются EH и VТ
E = 1878,237 кВтч/(м2год) (о. Кызыл-Су);
1749,1 кВтч/(м2год) (о. Ольхон).
УТ = 1262,36 кВтч/(м2год) (о. Кызыл-Су);
754,7 кВтч/(м2год) (о. Ольхон).
Экономический потенциал тепловой энергии при различных сроках службы солнечных тепловых коллекторов
Экономический потенциал тепловой энергии от солнечного излучения связан, главным образом, с критическим значением удельной энергии солнечного теплового коллектора, УТКР, кВтч/(м2год), которое, в соответствии с формулой, определяется стоимостными параметрами и уменьшается при увеличении срока службы установки ТСЛ до минимального насыщающего значения:
С
^ ^уц^;Тсл . (33)
цтрэ
Величины УТКР, кВт ч/(м2 год), при различных ТСЛ, год, для значений параметра у, характеризующих диапазон затрат на эксплуатацию современных тепловых коллекторов, учитывалась норма издержек эксплуатации у=0,05 1/год и у=0.
Критические значения удельной энергии солнечного теплового коллектора УТКР и величины экономического потенциала тепловой энергии ^ЭТ, при различных значениях срока службы коллекторов ТСЛ, о. Кызыл-Су, у=0; ТОК=7,36 года; ТЭ2=1,42 года.
Основная проблема широкого использования солнечных тепловых установок связана с их экономической эффективностью и
конкурентоспособностью по сравнению с традиционными системами, что определяется более высокой стоимостью энергии, вырабатываемой солнечными установками, чем получаемой при использовании традиционных типов. Сроки окупаемости солнечной тепловой установки при различных сроках службы солнечных коллекторов в зависимости от изготовителя представлены ниже.
Срок окупаемости установки горячего водоснабжения равен:
— при стоимости 200-500 долл. США 1,04—2,8 г. (российское производство);
— при стоимости 500-1000 долл. США 2,8—6,6 г. (зарубежные фирмы).
Срок окупаемости системы отопления и горячего водоснабжения равен:
— при стоимости 600-1200! долл. США 3,5—8,4 г. (российское производство);
— при стоимости 1500-2000 долл. США 11,8—19,5 г. (зарубежные фирмы).
В соответствии с условиями, экономический потенциал тепловой энергии ^ЭТ определяется соотношением удельной выработки энергии тепловым коллектором Ут и критического значения Уткр [1-4].
Экологический потенциал от использования солнечной энергии в странах СНГ
Экологический потенциал солнечной энергии — часть технического потенциала, преобразованная в полезную используемую энергию для сокращения вредных выбросов в окружающую среду от ископаемого, органического топлива при его преобразовании в тепловую, электрическую и другие виды энергии от оборудования, установок, станций, транспортных средств и других загрязнителей.
В выражениях, определяющих экономическую эффективность, не учитывается влияние вводимых установок на окружающую природу, на социальные условия жизни и деятельности человека, что в целом определяется как эко логические условия. Возобновляемые источники энергии по сравнению с традиционными источниками обладают важным преимуществом, заключенным в возможности обеспечения экологической чистоты вводимых установок, а в некоторых случаях — возможности улучшения экологической обстановки.
Одной из форм учета влияния вводимых источников энергии на экологию региона может быть введение в удельную стоимость получаемой энергии регионального экологического фактора источника гэ, учитывающего относительные расходы на компенсацию вредных последствий ввода единицы энергии того или иного источника в регионе. Если С — удельная стоимость источника энергии в производстве, то удельная стоимость с учетом коэффициента регионального экологического фактора Сэ выражается как Сэ=гэС, причем коэффициент регионального экологического фактора гэ>1 для источника, приводящего к ухудшению экологической обстановки в регионе, и коэффициент регионального экологического фактора гэ<1 — для источника, улучшающего экологическую обстановку в регионе; для одного и того же источника экологический гэ коэффициент в различных регионах может изменять величину, становиться больше или меньше единицы.
Экологический потенциал солнечной энергии представляет сумму экономических потенциалов тепловой энергии и электрической энергии, получаемых соответствующим преобразованием солнечного излучения, представлен на рисунке 2.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 05 (125) 2013
© Scientific Technical Centre «TATA», 2013
Экологический потенциал солнечной энергии
и с о е и н а
m
m
а
X
Среднегодов ое солнечное излучение, ГДж/м2 Эквивалент выработки эл. энергии, кВт ч /год Эквивалент расход топлива, т/год SO2, Кг/год NOx, Кг/год CO, Кг/год CH4, Кг/год CO2, т/год Твердые частицы,Кг/г од
Ряд1 4,8 1,33 0,5332 11 5,96 0,775 1,63 0,8525 1,16
■ Ряд2 6,8 1,889 0,7556 15 8,45 1,1 2,31 1,2081 1,65
Рис. 2. Гистограмма выработки электроэнергии от среднегодового излучения солнечной энергии 4,8-6,8 ГДж/м2 и возможности сокращения выбросов различных вредных веществ Fig. 2. Histogram of electric power development from average annual radiation of solar energy of 4,8-6,8 GJ/m2 and possibilities of
reduction of various harmful substances emissions
Ожидаемые возможности сокращения выбросов различных вредных веществ в окружающую среду в странах СНГ при использовании солнечной энергии составят:
— при годовой выработке с 1 кв. м 1,33 кВт-ч/год, или среднегодовом солнечном излучении 4,8 ГДж/м2 экономия расхода топлива 0,533 т у.т./год, сокращение выбросов: диоксида серы 802 — 11,0; оксида азота М0Х — 5,96; оксида углерода СО — 0,775; метана СН4 —1,63; твердых веществ — 1,16 кг/год; двуокиси углерода С02 — 0,852 т/год;
— при годовой выработке с 1 кв. м 1,8 кВт-ч/год, или среднегодовом солнечном излучении 6,8 ГДж/м2 экономия расхода топлива 0,7556 т у.т./год, сокращение выбросов: диоксида серы 802 — 15,0; оксида азота М0Х — 8,45; оксида углерода СО — 1,1; метана СН4 —2,31; твердых веществ — 1,65 кг/год; двуокиси углерода С02 — 1,208 т/год [1-4, 6-8, 17-20].
Таким образом, из выше приведенных результатов с учетом региональных экологических факторов, стоимости топлива, срока окупаемости и экономической эффективности использования солнечных установок в общем случае для стран СНГ определяются региональные экоэнергетические ресурсы для выполнения Киотского протокола, решения Саммита ООН по устойчивому развития
«Рио-20» в экономической и социальных сферах, а также в области охраны окружающей среды и механизм чистого развития [1, 4, 5, 21].
Список литературы
1. Стребков Д.С., Пенджиев А.М., Мамедсахатов Б. Д. Развитие солнечной энергетики в Туркменистане. Монография. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2012.
2. Использование солнечной энергии. Под редакцией профессора Рыбаковой Л.Е. Ашхабад: Ылым, 1985.
3. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Серия 3, ч. 1-16, вып.. 1-30. Л.: 1989.
4. Пенжиев А.М. Изменение климата и возможности уменьшения антропогенных нагрузок. Монография. LAMBERT Academic Publishing, 2012.
5. Пенджиев А.М. Агротехника выращивания дынного дерева (Carica papaya L.) в условиях защищенного грунта в Туркменистане. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора сельхоз. наук. М., 2000.
6. Пенджиев А.М. Перспективы использования возобновляемых источников энергии в Туркменистане // Проблемы освоения пустынь. 2005. № 2.
;0§JM
127
7. Дурдыев А.М., Пенджиев А.М. Снижение энергетической антропогенной нагрузки на климатическую систему Туркменистана с помощью нетрадиционных источников энергии // Материалы международного симпозиума по изменению климата. М., 2003.
8. Пенджиев А.М., Мамедсахатов Б. Д. О развитии фотоэнергетики в Туркменистане // Проблемы освоения пустынь. 2006. № 2. С. 39-41.
9. Пенджиев А.М., Мамедсахатов Б. Д. Энергосбережение пустынных пастбищ Туркменистана // Проблемы освоения пустынь. 2006. № 3. С. 56-59.
10. Пенджиев А.М., Мамедсахатов Б.Д. Водоснабжение в пустыне Каракумы использованием фотоэлектрической станции // Мелиорация и водное хозяйство. 2007. № 2. С. 50-51.
11. Стребков Д. С., Мамедсахатов Б. Д., Пенджиев А.М. Перспективы развития солнечной фотоэнергетики в Среднеазиатском регионе // В кн.: Сборник научных трудов и инженерных разработок. Перспективные результаты фундаментальных исследований. Материалы 7-й специальной выставки-конференции «Изделия двойного назначения». 2006, 16-19 октября. Москва. С. 112-118.
12. Пенджиев А.М., Мамедсахатов Б.Д. Основные условия и факторы развития фотоэнергетики в Туркменистане // Альтернативная энергетика и экология - ШЛЕЕ. 2007. №2 (46). С. 73-79.
13. Пенджиев А.М., Маметсахатов Б. Д. Расчетная себестоимость возобновляемых источников энергии // Проблемы освоения пустынь. 2006. № 1. С. 46-48.
14. Пенджиев А.М. Механизм чистого развития: приоритеты энергоэффективности в Туркменистане // Экономика золотого века Туркменистана. 2007. № 7. С. 22-29.
15. Пенжиев А.М. Прогноз развития фотоэнергетики в Туркменистане // Альтернативная энергетика и экология - ШЛЕЕ. 2008. № 7. С. 78-84.
16. Рыбакова Л.Е., Пенжиев А.М. Энергия барада сохбет. Магарыф, 1994.
17. Бекаев Л.С., Марчеко О.В. и др. Мировая энергетика и переход к устойчивому развитию. Новосибирск: Наука, 2000.
18. Новые и возобновляемые источники энергии. Импакт №4. М., 1988.
19. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников; энергии в России. СПб.: Наука, 2002.
20. Пенджиев А.М. О возможности строительства Каспийской солнечно-морской станции // Проблемы освоения пустынь. 2005. № 3. С. 54-58.
21. Бердымухамедов Г.М. Государственное регулирование социально-экономического развития Туркменистана. Том 1. А.: Туркменская государственная издательская служба, 2010.
22. Пенджиев А.М. Расчет потенциала солнечной энергии в областях Туркменистана // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2008. № 12.
23. Пенджиев А.М. Энергоэффективность использования ветроустановок в пастбищных регионах Туркменистана // Труды 6-й Международной научно-технической конференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве». Часть 4. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2008. С. 314-322.
24. Пенджиев А.М. Ожидаемая эколого-экономическая эффективность использования фотоэлектрической станции в пустынной зоне Туркменистана // Альтернативная энергетика и экология - ISJAEE. 2007. № 5. С. 81-92.
25. Пенджиев А.М. Планирование развития фотоэнергетики в Туркменистане // Экологическое планирование и управление. 2007. № 3. С. 64-70.
26. Penjiyev А. Renewable Energy Application for Independent Development of Small Settlements of Turkmenistan // Desert Technology VII International Conference. India. November, 2003.
27. Penjiyev А. Ecoenergy resources of greenhouse facilities in the arid zone // Problems of desert development. 1998. № 5.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 05 (125) 2013
© Scientific Technical Centre «TATA», 2013
