CC BY
6УДК 502.174.3 Миннуллина А.С., Гибадуллин Р.Р.
Миннуллина А.С.
студент кафедры экономики и организации производства Казанский государственный энергетический университет
(г. Казань, Россия)
Гибадуллин Р.Р.
канд. техн. наук, доцент кафедры электроснабжение промышленных предприятий Казанский государственный энергетический университет
(г. Казань, Россия)
ПРИМЕНЕНИЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ ДЛЯ АВТОНОМНОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Аннотация: в работе рассматриваются актуальные вопросы использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) для обеспечения автономного электроснабжения в условиях глобальных климатических изменений и истощения традиционных энергетических ресурсов. Авторы анализируют ключевые технологии ВИЭ, включая фотовольтаические системы, ветрогенераторы, малые гидроэлектростанции и биоэнергетику, и подчеркивают их значимость для сокращения экологического ущерба и повышения энергетической независимости. Также освещаются аспекты интеграции ВИЭ в существующие энергетические сети с помощью смарт-гридов и систем управления потреблением.
Ключевые слова: возобновляемые источники энергии, автономное электроснабжение, экологический ущерб.
В эпоху глобальных климатических изменений и истощения ископаемых ресурсов, возобновляемые источники энергии (ВИЭ) выходят на передний план как одно из наиболее перспективных направлений в области энергетики.
1591
Особенно актуально это становится для регионов, где централизованное электроснабжение затруднено или невозможно. ВИЭ могут обеспечить надежное и экологически чистое электроснабжение, способствуя устойчивому развитию и повышению качества жизни населения.
Солнечные панели, преобразующие солнечный свет в электричество, и ветрогенераторы, использующие энергию ветра, являются наиболее распространёнными ВИЭ. Малые гидроэлектростанции и биоэнергетические установки также вносят свой вклад в разнообразие источников. Эти технологии позволяют не только генерировать энергию, но и сокращать зависимость от традиционных ископаемых.
Основные компоненты автономной энергоустановки на ВИЭ.
Рисунок 1.
Рассмотрим основные виды ВИЭ и текущее состояние их технологий.
Современные солнечные панели продолжают улучшаться в плане эффективности и стоимости. Сегодня распространены кристаллические кремниевые панели, которые достигли КПД (коэффициент полезного действия) около 20-22%. Также активно развиваются тонкопленочные технологии, такие как панели на основе кадмий-теллурида (CdTe) и медь-индий-галлий-селенид (CIGS), которые обладают меньшими затратами на производство и установку.
Концентраторные солнечные системы используют зеркала или линзы для фокусировки солнечной энергии на небольшую площадь, чтобы
- 1592 -
производить высокие температуры для тепловой энергии. Современные CSP-системы, такие как параболические желоба и солнечные башни, достигают высоких уровней эффективности и могут использоваться для больших масштабных энергетических проектов.
Наземные ветровые турбины становятся все более мощными и эффективными. Современные модели достигают мощности от 2 до 5 МВт, а некоторые прототипы и установки на новых площадках уже приближаются к 10 МВт. Технологии улучшаются за счет более легких и прочных материалов, а также улучшенной аэродинамики лопастей.
Гидроаккумулирующие станции (ГАЭС) играют важную роль в хранении энергии. Они позволяют сохранять избыток энергии, вырабатываемой другими ВИЭ (например, ветром или солнцем), путем перекачки воды в верхний резервуар и ее последующего сброса для генерации электроэнергии в периоды высокого спроса.
Электростанции, работающие на твердой биомассе (древесные отходы, солома, органические отходы), становятся все более распространенными. Современные технологии газификации и пиролиза позволяют получать синтез-газ, который можно использовать для генерации электроэнергии и тепла.
Интеграция возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в энергосистему является ключевым аспектом для создания устойчивого и эффективного электроснабжения. Это требует комплексного подхода, который включает в себя следующие элементы:
Смарт-гриды, или "умные сети", представляют собой передовую инфраструктуру, которая использует информационно-коммуникационные технологии для оптимизации производства, распределения и потребления электроэнергии. Они позволяют интегрировать различные источники ВИЭ, такие как солнечные панели и ветрогенераторы, обеспечивая балансировку между производством и потреблением энергии.
Эти системы помогают контролировать и управлять потреблением энергии в реальном времени, способствуя повышению энергоэффективности.
1593
Они могут автоматически регулировать нагрузку и распределять энергию в соответствии с текущими потребностями и доступностью ВИЭ.
Гибридные системы сочетают в себе различные источники ВИЭ, такие как ветер и солнце, с традиционными источниками энергии или генераторами на основе ископаемого топлива. Это обеспечивает дополнительную надежность и способность поддерживать электроснабжение в периоды, когда возобновляемые источники недоступны.
Для успешной интеграции ВИЭ необходимо разработать и внедрить стандарты и регуляции, которые будут способствовать совместимости различных систем и устройств, а также обеспечивать безопасность и надежность энергоснабжения.
Интеграция ВИЭ требует не только технологических инноваций, но и изменений в законодательстве, экономических стимулов и поддержки со стороны государства. Это комплексная задача, которая включает в себя множество участников — от производителей и потребителей энергии до государственных органов и частного сектора. Только скоординированные усилия всех заинтересованных сторон позволят достичь цели создания устойчивой и эффективной энергосистемы на основе ВИЭ.
Таким образом, реализация автономного электроснабжения на основе возобновляемых источников энергии требует тщательного планирования, учета местных условий и грамотного выбора технологий. При правильном подходе это позволит обеспечить стабильное и экологически чистое энергоснабжение, сократив зависимость от ископаемых источников энергии и улучшив экологическую обстановку.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Перспективные источники для автономных систем электроснабжения на базе возобновляемых источников энергии [Электронный ресурс]. URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=32419 (дата обращения: 18.05.24);
1594
2. Автономные энергоустановки на возобновляемых источниках энергии [Электронный ресурс]. URL: https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=3278 (дата обращения: 18.05.24);
3. Возобновляемая энергетика [Электронный ресурс]. URL: https://www.renwex.ru/ru/ii/vozobnovlyaemaya-ehnergetika/ (дата обращения: 18.05.24)
Minnullina A.S., Gibadullin R.R.
Minnullina A.S.
Kazan State Power Engineering University (Kazan, Russia)
Gibadullin R.R.
Kazan State Power Engineering University (Kazan, Russia)
USE OF RENEWABLE ENERGY SOURCES FOR AUTONOMOUS POWER SUPPLY
Abstract: paper deals with topical issues of the use of renewable energy sources (RES) to ensure autonomous power supply in the context of global climate change and the depletion of traditional energy resources. The authors analyze key renewable energy technologies, including photovoltaic systems, wind turbines, small hydroelectric power plants and bioenergy, and emphasize their importance for reducing environmental damage and increasing energy independence. Aspects of integrating renewable energy sources into existing energy networks using smart grids and consumption management systems are also highlighted.
Keywords: renewable energy sources, autonomous power supply, environmental damage.
1595
