CC BY
3УДК 62 Нурудинов С.М., Якупов З.Я.
Нурудинов С.М.
студент 2 курса кафедры информационные технологии и интеллектуальные системы Казанский государственный энергетический университет
(г. Казань, Россия)
Якупов З.Я.
канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры информационные технологии и интеллектуальные системы Казанский государственный энергетический университет
(г. Казань, Россия)
ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В ТЕКУЩЕЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ
Аннотация: в статье рассмотрены трактовки понятий «солнечная энергетика» и «солнечная энергия». Обобщены цели развития солнечной энергетики, рассмотрено общее состояние развития солнечной энергетики на сегодняшний день. Определены проблемы и перспективы развития солнечной энергетики.
Ключевые слова: солнечная энергия, энергетика, альтернативные источники.
Введение.
На сегодняшний день экологическая ситуация в мире обуславливает необходимость поиска новых инструментов снижения негативного воздействия человечества на природу. Одним из таких инструментов является солнечная энергетика. Развитие солнечной энергетики способствует уменьшению углеродного следа, поскольку в процессе её использования не образуются вредные парниковые газы, что снижает уровень влияния на климат. Кроме того,
1967
развитие солнечной энергетики оказывает положительное воздействие на сохранение природных ресурсов, поскольку она представляет собой достаточно неограниченный возобновляемый ресурс. Также солнечная энергетика способствует сокращению загрязнений воздуха и воды, поскольку в процессе её выработки не выделяется широкий перечень загрязняющих веществ.
Цель исследования - рассмотреть проблемы и перспективы развития солнечной энергетики.
Основная часть.
Солнечная энергетика представляет собой направление иной энергетики, которая базируется на естественном применении солнечного изучения с целью получения энергии в любом её проявлении.
Солнечная энергия представляет собой вид энергии, которую источает солнце и которая готова к применению для создания электроэнергии. Данный вид энергии образуется путём преобразования солнечного света в электрический ток или характеризуется непосредственным применением тепла, нагревая воду в различных физических состояниях с помощью солнечных коллекторов.
Рассматриваемая энергетика применяет воспроизводимый ресурс энергии и представляет собой экологически чистую энергию, то есть энергию, которая не производит вредных отходов в процессе её применения.
Солнечные технологии активно применяют данную энергию для достижения многообразия целей, в том числе получения электроэнергии, поддержания оптимальной температуры, осуществления процесса нагрева жидкостей для многообразия нужд.
Рассмотрим ключевые цели развития рассматриваемого вида энергетики:
— Сокращение количества и качества негативного влияния на флору и фауну Земли. Применение солнечной энергии не сопровождается выбросом вредных веществ, что приводит к росту уровня качества воздуха и уменьшает уровень загрязнения,
— Увеличение результативности конверсии энергии,
1968
— Уменьшение стоимости производства энергии. Так, по последним данным, стоимость данного вида энергии в 2050 г. будет составлять 30 долларов за МВтч и будет представлять собой самый доступный ресурс [1].
Кроме того, теоретически произведённая на базе солнечного излучения энергия способна обеспечить более 20% потребностей населения Земли в электричестве и уменьшить количество вредных выбросов уже к 2050 г. [1].
Рассмотрим современное состояние развития солнечной энергетики [1]:
— В мире в 2022 году глобальная фотоэлектрическая база выросла, достигнув почти 1,2 ТВт совокупной мощности. Лидерами по приросту стали: Китай (106 ГВт), Европа (39 ГВт), США (18,6 ГВт), Индия (18,1 ГВт), Бразилия (9,9 ГВт) и Япония (6,5 ГВт).
— В России по итогам 2022 года общая мощность солнечных электростанций составила 1,8 ГВт.
— Сектор солнечной энергетики растёт примерно на 20% в год. Если тенденция сохранится, к 2031 году будет достигнута мощность 6 ТВт, а к 2050 году рынок вырастет до 9,5 ТВт.
По мнению Л. В. Мартьянова [2], высокая стоимость изготовления фотоэлементов и батарей, недостаточный коэффициент их полезного действия, трудность в процессе компоновки системы, скачкообразное производство энергии и уменьшение её объёмов в непогоду являются ключевыми проблемами развития солнечной энергетики.
З. Т. Кенжаев [3] считает, что ключевой проблемой развития рассматриваемого вида энергетики является его высокая стоимость. Так, для устранения данной проблемы необходимо в роли первоначального материала выбрать применение выбросов полупроводникового кремния заводов электронной промышленности.
Проанализировав широкий перечень исследований в области развития солнечной энергетики, были выделены следующие проблемы её развития:
— Проблемные места в процессе сохранности. Рассматриваемый вид энергии может быть произведён только днём, а его подготовка к использованию
1969
сопряжена с определенным перечнем трудностей (например, необходимость применения аккумуляторов, стоимость которых является крайне высокой),
— Производство данного вида энергии находится в зависимости от погодных условий, а именно от солнечности. Другими словами, в процессе организации выработки солнечной энергии необходимо использовать только те места, в которых солнце перманентно,
— Необходимость использования большого объёма площади для формирования солнечных систем,
— Дороговизна установки систем, которые вырабатывают данный вид энергии,
— Установка солнечных систем способствует формированию негативного влияния на экологию,
— Неустойчивость строений способствует образованию большого количества аварий в связи с природными катаклизмами,
— Недостаточный уровень регулирования нормы качества, включая качество сборки и производства.
Многие исследователи высказывают свои точки зрения касательно состояния и проблем развития солнечной энергетики.
Так, например, З. Т. Кенжаев [4] считает, что для решения многообразия проблем экологического характера представляется необходимым динамическое развитие рассматриваемого вида энергетики.
Нескордеев В. А. [5] утверждает, что мировые экологические тенденции и перманентно увеличивающийся спрос на электричество способствуют увеличению инвестиций в воспроизводимые ресурсы энергии. По мнению автора, данный вид энергетики представляет собой одно из самых развивающихся направлений воссоздаваемой энергии, что способствует формированию определённого интереса со стороны субъекта бизнеса. В России есть огромное количество локаций для организации солнечных электростанций, которые представляются необходимыми для осуществления программ солнечной энергетики и поддержки страны, что формирует новые возможности для
1970
отечественных организаций в вопросах изготовления солнечных технологий и их экспорта на международный рынок.
Некоторые перспективы развития солнечной энергетики:
— Улучшение технологий хранения энергии. Будущие исследования могут привести к созданию новых технологий для хранения солнечной энергии в более эффективной форме.
— Развитие солнечных ферм. С развитием технологий и улучшением экономической эффективности ожидается, что число солнечных ферм будет расти, а общая мощность — увеличиваться.
— Установка солнечных панелей в домах и офисах. Солнечные панели уже стали доступными для индивидуальных потребителей, и в будущем ожидается, что их использование будет расти.
— Интеграция солнечной энергии в сеть. Например, солнечная энергия может использоваться для создания умных сетей, которые могут управлять потреблением электричества и оптимизировать работу системы.
— Развитие технологий утилизации солнечной энергии для других целей, например, для производства водорода, который может быть использован в качестве топлива для автомобилей и даже кораблей.
— Развитие гибридных систем, которые сочетают в себе несколько источников возобновляемой энергии, таких как солнечная и ветровая энергия, для увеличения надёжности энергоснабжения.
По оценке Международного энергетического агентства, во всём мире солнечная генерация увеличится на 43% к 2040 году. Это позволит уменьшить объём выбросов парниковых газов и сократить негативные эффекты изменения климата на планете [6].
Результаты.
Солнечная энергетика становится всё более значимой частью глобального перехода к устойчивым источникам энергии. Технологии, использующие солнечную энергию, продолжают развиваться и совершенствоваться, что делает их более доступными и выгодными для широкого круга потребителей. Это
1971
способствует снижению зависимости от традиционных невозобновляемых источников энергии и уменьшает углеродный след.
Применение солнечной энергии помогает минимизировать влияние на окружающую среду и способствует сохранению природных ресурсов. Для стран и регионов с высоким уровнем солнечной инсаляции внедрение солнечных технологий предоставляет уникальные возможности для создания устойчивых энергетических систем, которые могут способствовать экономическому росту и социальной стабильности.
Переход на солнечную энергетику представляет собой не только экологическую ответственность, но и экономическую целесообразность. С выработкой новых технологий и методов хранения и распределения энергии, солнечная энергетика готова сыграть ключевую роль в формировании будущего энергетического ландшафта, обеспечивая надёжное, чистое и возобновляемое энергоснабжение для всех.
Развитие солнечной энергетики сталкивается с рядом существенных вызовов, связанных с техническими и экономическими аспектами. Однако, несмотря на существующие проблемы, потенциал данной отрасли остаётся значительным. Инновации в области хранения энергии и интеграции солнечных технологий в повседневную жизнь могут значительно повысить общую эффективность и привлекательность солнечной энергетики. Перманентное развитие технологий будет способствовать увеличению доступности и снижению стоимости солнечных систем, делая их использование более безопасным и экологичным.
Будущее солнечной энергетики также связано с расширением её применения на микроуровне — в домах и офисах, что позволит сделать её часть интегрированной инфраструктуры городов. Благодаря внедрению умных сетей и гибридных систем, солнечная энергия сможет занять своё достойное место в диверсифицированном энергобалансе, обеспечивая стабильное и надёжное энергоснабжение.
1972
Перспективы солнечной энергетики обозначают не только путь к энергетической независимости и устойчивому развитию, но и значительное увеличение инвестиционных и исследовательских возможностей, способствующих укреплению экологической безопасности и созданию более комфортной планеты.
Заключение.
Отметим, что солнечная энергетика представляет собой динамично развивающийся сектор, который способствует не только экологической устойчивости, но и экономическому росту. Каждое новое достижение в этой области открывает дополнительные возможности для стран, городов и домохозяйств, поддерживая их стремление к энергетической независимости и снижению влияния углеродного следа. Значение солнечной энергии выходит за рамки простой альтернативы — она становится неотъемлемой частью существования нашей планеты на пути к более экологичному и устойчивому будущему.
С увеличением инвестиций и укреплением систем поддержки солнечная энергетика будет продолжать расти и развиваться, преодолевая существующие барьеры. Этот процесс не только поддерживает укрепление экологической безопасности, но и создаёт новые горизонты для научных исследований и технологических инноваций. В конечном итоге, солнечная энергетика имеет потенциал быть катализатором позитивных изменений в мировом энергетическом ландшафте, укрепляя как экономическое, так и социальное благополучие.
1973
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Солнечная энергия - самый перспективный источник на Земле [Электронный ресурс]. URL: https://energeteek.ru/knowledge-base/stati/2270-solar-energy;
2. Проблемы развития солнечной энергетики. [Электронный ресурс]. URL: https://w. elibrary. ru/item. asp?edn=vphv;
3. Кенжаев, З. Т. Состояние и перспективы развития солнечной энергетики /
3. Т. Кенжаев. — Текст: непосредственный // Молодой ученый. — 2017. — № 37 (171). — С. 6-7. — URL: https://moluch.ru/archive/171/45649/;
4. Солнечный фотоэлектрический преобразователь и температура его поверхности. [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/solnechnyy-fotoelektricheskiy-preobrazovatel-i-temperatura-ego-poverhnosti;
5. Перспективы для российского бизнеса на мировом рынке солнечной энергетики. [Электронный ресурс]. URL: https://1economic.ru/lib/120477;
6. Страна солнца. Что ждёт солнечную энергетику в России - Inc. Russia. [Электронный ресурс]. URL: https://incrussia.ru/specials/strana-solntsa/
1974
Международный научный журнал «ВЕСТНИК НАУКИ» № 12 (81) Том 2. ДЕКАБРЬ 2024 г. NurudinovS.M., YakubovZ.Ya.
Nurudinov S.M.
Kazan State Power Engineering University (Kazan, Russia)
Yakubov Z.Ya.
Kazan State Power Engineering University (Kazan, Russia)
PROBLEMS AND PROSPECTS OF DEVELOPMENT OF SOLAR ENERGY IN CURRENT ECOLOGICAL SITUATION
Abstract: the article considers the interpretations of the concepts of "solar energy" and "solar energy". The goals of solar energy development are summarized, the general state of solar energy development today is considered. The problems and prospects of solar energy development are defined.
Keywords: solar energy, energy, alternative sources.
1975
