CC BY
16Вестник магистратуры. 2018. № 2-2(77)
ISSN 2223-4047
УДК 621.311.243
Р.Р. Шайдуллин, Тимербек Уулу Насир, Р.А. Хизбуллин
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАЗВИТИЯ СОЛНЕЧНОЙ ФОТОЭНЕРГЕТИКИ
Статья посвящена вопросам существующих проблем традиционной энергетики и возможности их решения использованием возобновляемых источников энергии, в частности солнечной энергии. Проанализированы и приведены экологические и экономические аспекты развития солнечных фотоэлектрических установок. Затрагиваются вопросы связанные с сохранением окружающей среды, здоровья человека и изменением подходов к определению сравнительной экономической эффективности солнечных фотоэлектрических установок и установок работающих на традиционном топливе.
Ключевые слова: традиционная энергетика, экологические и экономические аспекты, возобновляемые источники энергии, фотоэнергетика, солнечные фотоэлектрические установки.
Традиционная энергетика на протяжении многих лет обеспечивает человечество необходимыми объемами электрической энергии, создавая благоприятные условия его жизнедеятельности. В то же время она является источников неблагоприятного воздействия на окружающую среду и человека. Эти воздействия порождаются наличием у традиционной энергетики ряда проблем, экономического, экологического и технологического характера. Проблемы технологического характера, на фоне повышения мирового энергопотребления, влекут за собой проблему энергетическую.
Как показывает мировой и отечественный опыт, энергетические и экологические проблемы можно решить использованием возобновляемых источников энергии (ВИЭ), в частности, применением солнечных фотоэлектрических установок. [2]
Развитие солнечных фотоэлектрических установок обусловлено рядом преимуществ: возможность обеспечения электроснабжения потребителей различной мощности; надежность фотобатарей из-за отсутствия в них вращающихся частей; долговечность фотоэлементов; отсутствие шума; экологическая чистота в использовании; прямое преобразование солнечного излучения в электрическую и т.д. Кроме того динамика мирового развития ВИЭ показывает, что одна из наиболее бурно развивающихся является фотоэнергетика. Лишь за последние пять лет темпы ежегодного роста производства необходимых для этого солнечных фотоэлементов достигают 25-30%.
В России солнечные фотоэлектрические установки не получили заметного распространения. Широкому их внедрению препятствует ряд факторов. Основными из них, наряду с высокой стоимостью и низким КПД фотоэлементов, являются нестабильность вырабатываемой ими электрической энергии, связанной с временной изменчивостью прихода солнечной радиации, её рассеянностью, низкой плотностью и зависимостью от климатических и географических условий. [6]
Снижение удельной стоимости кремниевых фотобатарей идет ускоренными темпами (таблица 1).
Таблица 1
Изменение средней удельной стоимости мощности фотоэлектрических батарей_
Годы 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2016
Удельная стоимость, $/Вт 1000 500 100 20 10 5 4 1,8
Ведутся работы также по снижению общей стоимости фотоэнергетических установок, путем их технологического и технического совершенствования. К примеру, применение концентратора солнечной энергии значительно уменьшает затраты на фотобатарею без снижения выходной электрической мощности [4]. Несмотря на это стоимость данных установок и полученной от них электрической энергии на сегодняшний день остается сравнительно высокой.
© Шайдуллин Р.Р., Тимербек Уулу Насир, Хизбуллин Р.А., 2018.
Научный руководитель: Ахметшин Артур Талгатович - кандидат технических наук, доцент, Башкирский государственный аграрный университет, Россия.
ISSN 2223-4047
Вестник магистратуры. 2018. № 2-2(77)
Ведутся работы и по повышению КПД фотоэлементов. В 30-х гг. прошлого века КПД едва доходил до 1% в настоящее время КПД кремниевых фотоэлементов составляет 15-20%. Разработаны солнечные элементы, максимальный КПД которых в лабораторных условиях, достигает 37,5% (на основе каскадных гетероструктур), но стоимость их значительно дороже.
В настоящее время, несмотря на высокую стоимость, использование солнечных фотоэлектрических установок в определенных случаях оказывается экономически конкурентоспособным. Это относится к территориям страны с рассредоточенными потребителями, использующими автономное энергоснабжение или к потребителям с ненадежным централизованным энергоснабжением. Учитывая, что на более 70% территории России около 22-25 млн. человек проживают в районах автономного или ненадежного централизованного энергоснабжения, применение солнечных фотоэлектрических установок совместно с установками работающими на традиционном топливе или на ином виде возобновляемой энергии имеет социальное и политическое значение.
Наблюдается тенденция роста цен на традиционное топливо. Запасы ископаемых топлив ограничены, а, значит, их стоимость со временем будет возрастать и дальше. На фоне роста цен на электроэнергию получаемой от традиционных энергоресурсов и снижения стоимости фотобатарей, а так же увеличения их КПД вопросы развития солнечных фотоэлектрических установок представляется все более целесообразным.
Кроме того, существующий в настоящее время подход к определению сравнительной экономической эффективности солнечных фотоэлектрических установок и установок работающих на традиционном топливе является спорным. Он не учитывает скрытые затраты, связанные с вредным воздействием традиционной энергетики на окружающую среду и здоровье людей, таких как: оплата медицинского обслуживания; снижение урожайности в результате загрязнения воздуха, воды и почвы и.т.д. Если учитывать эти скрытые затраты в тарифах на энергию, то большинство новых технологий фотоэнергетики становятся конкурентоспособными с существующими технологиями традиционной энергетики. [1]
Солнечная фотоэнергетика еще в самом начале пути своего развития. Тем не менее, технический прогресс, достигнутый в этой области за последние десятилетия, велик и продолжает развиваться, а задачи сохранения окружающей среды становятся серьезной необходимостью. Эти факты выступают на стороне развития ВИЭ, в частности фотоэнергетики.
Библиографический список
1. Ахметшин, А.Т. Экономические и экологические предпосылки развития солнечных установок с фотобатареями / А.Т. Ахметшин // Материалы III Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и аспирантов. - Уфа: ФГОУ ВПО Башкирский ГАУ, 2009. - С.93-95.
2. Ахметшин, А.Т. Повышение эффективности солнечных фотоэлектрических установок для децентрализованного электроснабжения сельскохозяйственных потребителей / А. Т. Ахметшин, У. Р. Ярмухаметов // Вестник Иркутского государственного технического университета. - 2015. - № 8. - С.150-156.
3. Безруких, П.П. Возобновляемая энергетика: сегодня - реальность, завтра - необходимость. / П.П. Безруких - М.: Лесная страна, 2007. - 120 с.
4. Лукманов, Р.Л. Разработка метода расчета энергетических показателей неподвижного концентратора солнечной энергии / Р.Л. Лукманов, И.И. Галимарданов, А.Т. Ахметшин // Известия Международной академии аграрного образования. - 2013. - №17 (внеоче-редной). - С.249-252.;
5. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России / Коллектив авторов. - СПб.: Наука, 2002. 314 с.
6. Ярмухаметов, У.Р., Имитационное моделирование режимов работы солнечных установок с фотоэлектрическими преобразователями в зависимости от внутренних и внешних факторов в среде МАТЬАВ^ти1тк / У.Р. Ярмухаметов, А.Т. Ахметшин // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. - 2014. - №8. - С.195-200.
ШАЙДУЛЛИН РАМИС РИМОВИЧ - магистрант энергетического факультета, Башкирский государственный аграрный университет, Россия.
ТИМЕРБЕК УУЛУ НАСИР - магистрант энергетического факультета, Башкирский государственный аграрный университет, Россия.
ХИЗБУЛЛИН РИНАТ АЛЬФИТОВИЧ - магистрант энергетического факультета, Башкирский государственный аграрный университет, Россия.
