CC BY
3
УДК 504.062.2
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ
В. О. Потапова, А.Е. Ткачёва, А.С. Щербина Научный руководитель -Е. А. Жирнова
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: tkacheva nastya99@mail.ru
Исследуются перспективы применения ресурсов солнечной энергии в Красноярском крае.
Ключевые слова: солнечная энергия, солнечные батареи, электрическая энергия. PROSPECTS FOR THE USE OF SOLAR PANELS
V.O. Potapova, A.E. Tkacheva, A.S. Shcherbina Scientific supervisor - E. A. Zhirnova
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: tkacheva nastya99@mail.ru
The prospects of using solar energy resources in the Krasnoyarsk Territory are investigated.
Key words: solar energy, solar panels, electric energy.
Глобальная проблема изменения климата вызывает необходимость снижения негативного воздействия энергетического сектора на окружающую среду путем применения экологически безопасных источников энергии, одним из которых являются ресурсы солнечной энергии.
Целью работы является исследование перспектив применения солнечных батарей в Красноярском крае.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
- рассмотреть, как преобразуются солнечная энергия в электрическую;
- проанализировать достоинства и недостатки применения солнечной энергии;
-исследовать особенности применения солнечных батарей в различных районах
Красноярского края.
Преобразование солнечной энергии в электрическую осуществляется в солнечных батареях, устройство которых приведено на (рис.1). Солнечные батареи - это наборы соединенных друг с другом и заключенных в раму солнечных ячеек. Каждая солнечная ячейка в свою очередь является небольшим полупроводниковым устройством, преобразующее энергию света в электрическую.
Рассмотрим достоинства и недостатки применения солнечной энергии. К достоинствам относятся:
- воссоздаваемость, т. е. солнечная энергия является возобновляемым источником энергии, в отличии от таких ископаемых видов топлива как уголь, нефть, газ, которые по последним данным могут восстанавливаться, но с очень маленькой скоростью;
- неисчерпаемость, солнечная энергия неисчерпаема, ее нельзя выработать слишком много, и её всегда хватит на абсолютно все нужны человечества;
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2021. Том 2
- большая область использования, солнечная энергия - это то, что можно использовать для отдаленных регионов любой страны, где нет централизованного энергоснабжения;
- экология, солнечная энергетика является самой экологически безопасной энергией, так как при установке солнечных панелей и всего сопутствующего оборудования практически не выбросом вредных веществ в окружающую среду.
Недостатки применения солнечной энергии, следующие:
- большая стоимость — это является частой причиной отказа приобретать солнечные панели, так как на начальном этапе они требуют больших вложений и люди не могу себе этого позволить;
- прерывающийся цикл, солнце не светит ночью, и в пасмурные дни количество вырабатываемой энергии ощутимо снижается, что во многих случаях делает солнечную энергию не основным источником электроэнергии [2].
Далее рассмотрим потенциал использования солнечных батарей в Красноярском крае, так как ранее все исследования в основном были посвящены южным и западным регионам России.
Наиболее распространённым видом солнечных батарей являются кремниевые панели, объясняется это широким распространением кремния в земной коре, его относительной дешевизной и высоким показателем производительности, в сравнении с другими видами солнечных батарей [3]. Кремниевые батареи в свою очередь делятся на следующие группы: монокристаллические, поликристаллические и аморфные.
Монокристаллические батареи имеют наибольший КПД (до 25%). Несмотря на довольно высокую цену, они востребованы и являются для пользователей наиболее предпочтительным вариантом. Поликристаллические - поликристаллические фотоэлементы объединяют несколько кристаллов кремния. Они широко распространены, их КПД колеблется в районе 20-23%. Аморфные - представляют собой напыление полупроводника на подложку, но т. к. у них не большая производительность, они считаются не выгодными.
На территории Красноярского края наиболее перспективными являются солнечные батареи, изготовленные на основе поли- и монокристаллического кремния, как наиболее надёжные и долговечные.
Примечательно, что в условиях Сибири и тем более Крайнего Севера солнечные установки даже более актуальны, чем на юге. Просто разница во вложениях здесь более ощутима. Не секрет, что отдаленные северные поселки электроэнергию получают от
преобразователь
переменный С* ток
О ПОСТОЯННЫЙ ток
Рис.1. Схема строения системы солнечного электроснабжения [1]
дизельгенераторов. Это дорого, и совсем этого не избежать. Однако 6-7 месяцев в году, когда за Полярным кругом светит солнце, батареи вполне могли бы стать альтернативным источником энергии. По сравнению с жидким топливом затраты падают в разы.
Такие муниципальные образованиях как: Сухобузимский, Шушенский, Нижнеингашский, Краснотуранский, Козульский, Манский, Дзержинский, Новоселовский, Абанский, Балахтинский, Каратузский, Саянский, Ирбейский, Идринский, Партизанский, Ужурский, Уярский и Иланский районы, пригодные для развития солнечных батарей в качестве первичного источника энергии: здесь нет тяжелой промышленности, зато есть естественные ниши для развития солнечной энергии. Такое использование источника энергии обладает высоким потенциалом масштабируемости, поэтому их можно адаптировать к различным уровням плотности населения в данных субъектах.
В следующих муниципальных образованиях, таких как Ачинский, Назаровский, Шарыповский, Рыбинский, Березовский, Емельяновский, Минусинский, Канский, Боготольский, Большеулуйский, Большемуртинский районы, применение солнечной энергии может быть реализовано в качестве дополнительного источника энергии из-за промышленного спроса на надежное и стабильное энергоснабжение от традиционных генерирующих объектов. Здесь солнечную энергию также можно рассматривать как решение экологических проблем, потому что эта группа субъектов является наиболее загрязненными и может играть дополнительную роль для существующих традиционных источников энергии.
Мотыгинский, Богучанский, Северо-Енисейский, Енисейский муниципальные образования обладают средним солнечным и гидроэнергетическим потенциалом, поэтому солнечные и малые гидроэлектростанции могут дополнять энергетический баланс этих территорий, поэтому применение солнечных батарей обеспечило бы этим малонаселенным территориям доступ к более надежному, чистому и экономичному энергоснабжению в сочетании с существующими дизельными электростанциями.
Таким образом, можно сделать вывод, что солнечные батареи в Красноярском крае могут использоваться в качестве первичного и дополнительного источника энергии. Конечно, приборы, работающие на топливе более мощные, но наука не стоит на месте, и вскоре придет эпоха экологически чистой энергии.
Библиографические ссылки
1. Как устроена солнечная батарея. Принцип работы солнечной батареи: как устроена панель. [Электронный ресурс]. ООО «Время ремонта». URL: https://vr-rem.ru/stati/kak-ustroena-solnechnaya-batareya.html (Дата обращения 28.03.2021)
2. Германович В., Турилин А. Альтернативные источники энергии и энергосбережение. Практические конструкции по использованию энергии ветра, солнца, воды, земли, биомассы. — СПб.: Наука и Техника, 2014. — 320 с.
3. Солнечные батареи/ Боронин А.Р., Шмидт М.А., Ермош Н.В. // Краевой молодежный форум «Научно-технический потенциал Сибири»: материалы конф. - Новоселово, 2017. - 12 с.
© Потапов В. О., Ткачева А.Е., Щербина А.С., 2021
