CC BY
84
УДК 620.920
П.В. Беляев, P.V. Belyaev, e-mail: polly110@ya.ru Н.Г. Комарова, N.G. Komarova
Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия Omsk State Technical University, Omsk, Russia
СОСТОЯНИЕ ГЕЛИОЭНЕРГЕТИКИ В МИРЕ STATE OF SOLAR POWER ENGINEERING IN THE WORLD
В работе рассмотрено применение гелиоэнергетики в качестве альтернативного источника энергии на примере мировой практики и ее перспективы на ближайшее будущее. Приведены достоинства и недостатки солнечных батарей.
In this paper we examine the use of solar power as an alternative energy source to the world an example of practice and its prospects for the future. Shows the advantages and disadvantages of solar panels.
Ключевые слова: солнечная энергия, солнечные батареи, производительность по теплу
Keywords: solar energy, solar panels, heat input
Гелиоэнергетика как элемент альтернативной энергетики становится все более востребованной. Это вызвано истощением мировых запасов ископаемого топлива: по экспертным оценкам существующих запасов угля хватит примерно на 270-320 лет, нефти на 35-40 лет, а газа на 50 лет. Кроме того, очевидно негативное влияние урбанистской деятельности человека на окружающую среду, а использование углеводородного сырья является причиной увеличения доли углекислого газа в атмосфере и, соответственно, в создании парникового эффекта. Необходимо учесть проблему обеспечения энергетической безопасности как общемировой, так и для каждой страны.
Поэтому задача увеличения доли альтернативной энергетики и, в частности, гелиоэнергетики весьма актуальна. Альтернативная энергетика продолжает быстро развиваться, привлекая к себе все большее внимание, как промышленников, так и гражданских сторонников^].
Лидирующие страны по использованию солнечной энергии: Германия, Италия, Япония, США, Испания, Китай, Франция, Чехия, Бельгия и Австралия в течение ряда лет используют все преимущества преобразования солнечной энергии в электрическую. Почти все эти страны имеют собственные мощности по преобразованию солнечной энергии в тепло- и электроэнергию (рис.1).
198
Динамика систем, механизмов и машин, № 1, 2014
В 2012 году во всем мире суммарно было введено в эксплуатацию 31 100 мегаватт мощностей систем фотовольтаики, что является рекордом и привело к тому, что глобальный ежегодный потенциал солнечной энергетики стал превышать 100 000 мегаватт. На сегодняшний день в мире функционирует такое количество солнечных электростанций, которого достаточно для удовлетворения бытовых потребностей почти 70 миллионов человек на среднеевропейском уровне потребления.
Рис. 1. Преобразователи солнечной энергии в тепло- и электроэнергию
Производство солнечных панелей все больше концентрируется в одной стране - Китае (примерно 60 процентов солнечных панелей), а число стран-пользователей этой технологии быстро растет. В 2006 году немногие страны обладали мощностью гелиоисточников в 100 мегаватт или более. Сейчас, по данным Международного энергетического агентства (МЭА), 30 стран входят в этот список, причем общее число стран-участников, удовлетворяющих параметрам этого списка, удвоится к 2018 г. [2].
Рис. 2. Кумулятивный объём установленных фотоэлектрических мощностей на начало 2011 года [3]
Фотоэлементы солнечных батарей преобразуют солнечные лучи непосредственно в чистую, свободную от углеродных выбросов электроэнергию. Традиционные солнечные батареи сделаны из кристаллического кремния и объединены в плоские панели. Если мощность выработанной электроэнергии панелей, установленных на крышах жилых домов, измеряется
199
Динамика систем, механизмов и машин, № 1, 2014
в киловаттах, то промышленные установки, расположенные, на отчужденных участках земли, могут вырабатывать тысячи мегаватт мощности [4].
Применение солнечных батарей имеет как достоинства, так и недостатки. Преимущества заключаются в весьма простой конструкции, простом монтаже, минимальных требованиях к обслуживанию и большом сроке эксплуатации. При их установке не требуется дополнительных пространств, но при этом следует выбирать наиболее освещенное место и удалять пыль с рабочих элементов. Современные солнечные батареи сохраняют работоспособность в течение многих лет, а выработка энергии продолжается и в условиях облачности [5].
Мировым лидером по используемой площади солнечных тепловых установок является Китай (64,5%), на страны ЕС приходится 12,8%, Турции 6%.
По генерируемой мощности на душу населения лидирует Австрия 23,7 кВт на 1000 жителей, Греция на втором месте 17,7, в то время как среднестатистический в мире - 3,8 кВт на 1000 жителей [6].
World Cumulative Solar Photovoltaics Installations, 2000-2012 Суммарная мощность солнечных установок e мире, 2000-2012
МВт
: i-1-1-1-1-1-1-
2000 2002 2004 20Ж 2006 20"-3 2012 2014 2016
Sowtïï»." bPf.4
Рис. 3. Общемировые мощности систем фотовольтаики с 2000 по 2012 г [2]
Следует отметить государственную политику в области внедрения альтернативных источников энергии. Например, в Германии и США покупатели солнечных коллекторов получают государственную дотацию, если купленный ими коллектор имеет сертификат, признаваемый в данной стране и производительность по теплу не менее установленного уровня (для Германии не менее 525 кВтч/м в год). Крупнейшим рынком солнечных тепловых установок в мире по вводимым в год мощностям является рынок Китая (по данным 2007 г. - 77 % мирового рынка).
Объем производства солнечных систем растет более чем на 40% в год (рис. 4). Значительное число компаний производителей солнечных панелей в последние несколько лет создали их серьезный переизбыток на мировом уровне, что ускорило стремительное падение мировых цен на них. Падение цен на солнечные панели делают солнечную энергетику все более доступной.
С 2006 года Китай ежегодно удваивает количество установленных солнечных систем по всей стране. После пуска 5 000 мегаватт мощностей в 2012 году, Китай занял третье место в мире с показателем в 8 300 мегаватт общей мощности, производимой солнечными системами, уступая только Германии и Италии. С 2013 года правительство Китая утвердило национальный план по достижению мощностей в 35 000 МВт к 2015 г.
200
Динамика систем, механизмов и машин, № 1, 2014
МВт
World Annual Solar Photovoltaics Production, 1985-2012 Годовое производство солнечных батарей в мире, 1985-2012
35ДЮ0
25ÍH0
m i
g 20ÍXX)
15ÍH0
10JCM0
5JOOO
1
......
1S55 138S 1391 1Э94 1SS7 2ЯОО 2ЯОЗ 2006 2009 Souœ EPlbazadonWoridvYaich PVtew>Mfezearvy}
2012
Рис. 4. Объем производства солнечных панелей во всем мире с 1985 по 2012 г [2]
Япония ставит официальную цель в достижении выработки 28 000 мегаватт к 2020 г. В Индии, согласно экспертным оценкам, в общей сложности установлено 1700 мегаватт мощностей солнечной энергетики по состоянию на май 2013 года. Национальная солнечная
миссия Индии ставит целью добывать к 2022 года 22000 мегаватт солнечной энергии по всей стране.
В Евросоюзе добывают 68 % фотоэлектрической энергии в мире. Европейские страны ежегодно вводят солнечные мощности в сотни и тысячи мегаватт, лидируют в этом Австрия, Бельгия, Болгария, Дания, Германия, Франция, Греция, Италия и Великобритания.
Германия имеет статус солнечной столицы мира, она вырабатывает порядка трети солнечной энергии в мире. В 2012 года Германия построила более 7000 мегаватт солнечных мощностей, достигнув общего результата в 32000 мегаватт.
Италия ввела 9 400 мегаватт мощностей в 2011 году и 3 400 мегаватт в 2012 году, являясь второй страной, с показателем в 16300 МВт общих солнечных мощностей.
По состоянию на середину 2013 года, суммарная мощность солнечной энергетики Соединенных Штатов перешагнула отметку в 10000 мегаватт.
В развивающихся странах в сельских или малонаселенных районах, когда нет доступа к энергосистеме, установка солнечных панелей в каждом доме зачастую дешевле, чем строительство общей электростанции и электросети.
По состоянию на середину 2012 г. в Бангладеш установлены 1 400 000 сельских домашних солнечных систем.
Правительство Перу сообщило, что в рамках первого этапа национальной программы электрификации домов оснастят полмиллиона жилищ автономными системами солнечной энергетики.
По оценкам Международного энергетического агентства, мировые мощности производства электрической энергии с помощью солнца утроятся в мире к 2018 году до значения в 308000 мегаватт, что является эквивалентом энергии, произведенной 300 крупными атомными электростанциями.
В настоящее время приняты документы, подтверждающие заинтересованность российского правительства в развитии нетрадиционной и в частности солнечной энергетики [7, 8]:
201
Динамика систем, механизмов и машин, № 1, 2014 Библиографический список
1. Вафина Ю.А. Энергосбережения за счет использования альтернативных источников энергии и вторичных энергоресурсов: Россия и мировой опыт».
2. http://aenergy.ru/4128
3. http://www.hevelsolar.com/solar/
4. Беляев П.В. Электронный учебник по дисциплине «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» для студентов заочников специальности 140610 «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений». - М.: ОФАП, 2011. -№ 502011501325.
5. Горбенко, О.Н., Макарова, А.А. О проблемах солнечной энергетики.
6. Никомарова, А.В. Состояние, тенденции развития мирового рынка солнечных коллекторов и перспективы развития рынка в России.
7. http://i-house.by/page20.html
8. Второй международный форум по энергоэффективности и энергосбережению: «Российская возобновляемая энергетика: Национальный стартап-2013» (Москва, 23.11.2013).
