L'énergie solaire en Russie : technologies et perspectives. Grandes centrales solaires en Russie

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Depuis de nombreuses années, l'humanité se préoccupe d'obtenir de l'énergie bon marché à partir de ressources renouvelables alternatives. La transformation des masses d'air, les marées des vagues océaniques, les eaux géothermiques - tout cela est considéré comme un potentiel supplémentaire inépuisable par rapport aux combustibles fossiles.

La source d'énergie renouvelable la plus prometteuse est l'énergie solaire. Après tout, il possède une ressource colossale, transporte lumière et chaleur, mettant en mouvement tous les systèmes vitaux de notre planète. C'est pourquoi l'homme a prévu d'énormes perspectives pour lui-même dans ce domaine. Malgré un certain nombre de lacunes dans ce sens, l'énergie solaire en Russie prend de l'ampleur.

Comment l'électricité est fabriquée à partir de la lumière

La conversion de la lumière du soleil en énergie électrique s'appelle l'effet photoélectrique. Cela se produit lorsqu'une lumière puissante tombe sur la surface d'un semi-conducteur, et dans ce cas le silicium.couler. Sous son action, des électrons se détachent, formant un flux de particules chargées appelées électricité.

Le soleil génère constamment une énorme quantité d'énergie rayonnante. Chaque mètre carré de sa surface libère 63 MW dans l'espace. Bien sûr, toute cette énergie n'a pas le spectre visible nécessaire pour générer de l'électricité.

Après avoir franchi la distance entre le Soleil et la Terre, le flux lumineux perd de son intensité, et un mètre carré de la surface de notre planète ne prend que 0,9 kW. Mais ce ne sont pas toutes les pertes. Les meilleures cellules photovoltaïques peuvent convertir 18 % de la puissance lumineuse.

Par conséquent, dans les meilleures circonstances, les cellules photovoltaïques produiront 160 watts par mètre carré.

Qui domine le marché de l'énergie solaire

Aujourd'hui, le leader incontesté du traitement de l'énergie solaire est la Chine. Sa part est de 60% de l'électricité totale reçue par la communauté mondiale de cette manière. Les États-Unis occupent la deuxième place. Ils génèrent 10,4 %. L'Inde occupe une troisième place honorable. Sa part est de 7,8 %. Le Japon, l'Allemagne et le Brésil suivent par ordre décroissant. Le développement de l'énergie solaire en Russie ne lui permet pas encore de devenir l'un des leaders. Mais est-ce à dire que le climat tempéré ne permet pas une bonne utilisation de la ressource de la source la plus puissante ?

Y a-t-il assez de soleil en Russie

La Russie a un énorme potentiel, selon l'Energy Strategy Institutel'énergie solaire, qui s'exprime en équivalent de 2 300 milliards de tonnes de combustible conventionnel. La ressource économique est bien moindre - 12,5 millions de tonnes de carburant de référence. Mais c'est plus que suffisant, étant donné que la quantité d'énergie reçue du Soleil en 3 jours sera supérieure à toute l'électricité produite en un an par les méthodes traditionnelles.

La quantité de rayonnement solaire fluctue considérablement en raison de la situation géographique de la Russie. Dans les régions chaudes, elle est de 1400 kWh/m2 et dans les régions froides de 810 kWh/m2. Cela dépend aussi de la période de l'année. Il est plus élevé pendant les mois d'été et vice versa en hiver.

Les perspectives d'énergie solaire sont très élevées dans certaines régions.

Ceux-ci incluent:

• District extrême-oriental;
• Sibérie occidentale et méridionale;
• zones entourant les mers Noire et Caspienne.

Selon l'opérateur du système énergétique unifié, la part de l'électricité produite par l'énergie solaire en Russie est de 0,03 % du total.

Aujourd'hui, plus de 10 centrales solaires fonctionnent en Russie, qui produisent une capacité totale de 72,5 MW.

Développement de l'énergie solaire en Russie

Maintenant, il y a un examen actif des projets de construction de centrales électriques sur le territoire de la péninsule de Crimée. Pour le rendre autonome en énergie, il faut générer 2,5 milliards de kW supplémentaires. Il est prévu de couvrir partiellement ce besoin à l'aide de l'énergie solaire et éolienne, quidonner 196 millions de kW. au réseau public.

Dans d'autres parties de la Russie, en particulier dans la ville de Narimanov, il est prévu de construire une centrale solaire d'une capacité de 25 millions de kWh/an. L'Extrême-Orient n'est pas en reste. Pour répondre à la demande énergétique, il est prévu de construire une centrale solaire d'une capacité de 40 MW en République de Sakha.

5 autres projets seront mis en œuvre après 2018. Ainsi, la construction de grandes centrales solaires en Russie n'est pas loin.

Alimentation autonome pour une maison privée

Les pays occidentaux, comme l'Allemagne, encouragent la conversion d'une maison privée pour fournir de l'électricité à partir de panneaux solaires. De plus, si un surplus d'une ressource se forme, alors elles sont achetées à la population. Ainsi, pendant la journée, ils sont vendus à la compagnie d'électricité, et la nuit, lorsqu'il n'y a pas de soleil, l'électricité est rachetée. En Russie, un tel système ne fonctionne pas. Cependant, si les panneaux solaires produisent plus d'énergie que nécessaire, celle-ci peut être stockée dans des batteries.

Comment est calculé le nombre de panneaux solaires

Afin de calculer le nombre de panneaux solaires pour alimenter la maison, vous devez savoir combien de kW ont été dépensés au cours du mois. Divisez ensuite le nombre obtenu par 30. Ce sera la valeur moyenne de la quantité d'électricité requise par jour. Afin d'avoir une réserve de puissance pour charger les batteries, vous devez prendre un facteur supplémentaire de 1, 6. Après cela, vous pouvez commencer à choisir des panneaux solaires.

Pour le fonctionnement d'un système d'alimentation autonome, en plus des panneaux solaires, vous devez au moins disposer d'un onduleur, sans lequel la tension dans le réseau domestique ne sera que de 12 ou 24 volts.

Panneaux solaires

Le phénomène de conversion de l'énergie solaire a été découvert au XIXe siècle. Le sélénium était utilisé comme semi-conducteur produisant de l'électricité. Il avait une efficacité d'environ 1%. Pendant ce temps, la technologie a progressé et les panneaux solaires modernes pour les maisons privées ont une efficacité allant jusqu'à 35 %. Selon leur conception, ils sont divisés en 3 variétés:

1. Monocristallin. Les photocellules de ces panneaux sont constituées d'un monocristal. Ils ont les prix et l'efficacité les plus élevés. Ces appareils sont reconnaissables à leur couleur bleu foncé.



2. Polycristallin. Ces batteries sont fabriquées à partir de plusieurs tranches de silicium, ce qui a un effet pire sur la conversion de la lumière en électricité. Cependant, le coût inférieur a affecté leur large distribution. Le plus souvent, des panneaux solaires pour les maisons privées sont installés de ce type.
3. Couche mince. Ces batteries sont une poudre semi-conductrice déposée sur un substrat souple. Par conséquent, ils peuvent être montés sur n'importe quelle surface. L'inconvénient est une faible efficacité.

Le coût d'une batterie solaire dépendra du principe appliqué lors de la fabrication.

Onduleur

Une cellule solaire est composée de plusieurs modules photovoltaïques qui produisent une tension de 0,6 volt. L'indicateur minimum que la batterie doit donner est de 14volt, de sorte que les éléments de conversion d'énergie sont connectés en série les uns avec les autres. Cette tension doit être suffisante pour charger les batteries, dans lesquelles l'électricité excédentaire est détournée. Mais comment rendre possible l'utilisation d'appareils électroménagers, car la tension du réseau domestique est de 220 volts ?

Un onduleur est utilisé à ces fins. Sa tâche est de convertir le 12 volts en 220. De plus, le réseau utilise du courant alternatif, tandis que les panneaux solaires génèrent du courant continu. C'est l'onduleur qui convertit l'énergie électrique de manière à donner les caractéristiques correspondant au réseau domestique.

Contrôleur

Le contrôleur est le principal dispositif de distribution dans un système d'alimentation autonome. Un onduleur, des batteries, un câble électrique du réseau de la ville y sont connectés. Pourquoi cela est-il fait ?

Pendant la journée, lorsque les panneaux solaires produisent de l'électricité en excès, le contrôleur dirige le surplus pour recharger les batteries. Puis, le soir et la nuit, lorsqu'il n'y a pas d'énergie solaire, cet appareil envoie l'électricité des batteries à un onduleur connecté au réseau de la maison. Mais il y a des moments où le courant dans les soi-disant "réservoirs" devient insuffisant pour effectuer n'importe quelle tâche. Ensuite, le contrôleur décide de prélever l'électricité nécessaire sur le réseau de la ville. Ainsi, il exerce une gestion efficace.

Piles

Le principal problème de l'énergie solaire est le besoinutilisation de la batterie. Ces éléments de la centrale électrique augmentent considérablement le coût du système. Les options de voiture bon marché ne conviennent pas ici en raison de leur défaillance rapide. Même en mode doux, ils ne fonctionnent pas plus de trois ans. Un travail intensif réduit leur durée de vie à un an. S'il y a un besoin de stockage d'énergie, d'autres options doivent être envisagées:

1. Piles lithium fer phosphate (lifepo 4). C'est la meilleure option car elle a une efficacité allant jusqu'à 98%. Cela signifie qu'il donne presque autant d'énergie qu'il en reçoit. Les constructeurs promettent une durée de vie d'environ 15 ans, 3000 cycles de charge à 80% de décharge et 5000 cycles à 50% de décharge. Le coût d'une telle batterie d'une capacité de 240 A/h est supérieur à 50 000 roubles.
2. Batteries plomb-acide de traction. De telles batteries sont installées sur des voitures électriques, des chariots élévateurs électriques. Ils sont capables de résister à une décharge profonde. La durée de vie est de 10-12 ans. Les prix de ces batteries commencent à 30 000 roubles.
3. Piles nickel-cadmium. C'est l'une des variétés les plus chères. Le coût d'une batterie d'une capacité de 250 A / h commence à 70 000 roubles. Ces batteries sont bonnes car, si les recommandations du fabricant sont suivies, elles durent longtemps. De plus, lorsque la capacité diminue avec le temps, elle peut être restaurée avec des cycles de décharge-charge d'entraînement.

Les batteries sont des consommables pour l'énergie solaire. En Russie, les prix des batteries appropriées sont encore déraisonnablement élevés et réduisent considérablement la rentabilité de l'utilisation d'une ressource naturelle. Vous devez acheter un tel appareil uniquement auprès de fabricants de confiance.

Expérience dans des maisons privées

Combien coûte un panneau solaire, y a-t-il un avantage économique à les utiliser ?

Selon diverses sources, le coût des équipements proposés par les fabricants pour produire de l'électricité à partir du soleil est de l'ordre de 40 à 300 000 roubles. pour une maison de taille moyenne. Dans cette gamme se trouve le prix des kits prêts à l'emploi et des articles individuels.

L'équipement est conçu pour une durée de vie de 20 ans ou plus. Les piles sont une exception.

Si nous prenons le coût des paiements pour l'électricité, y ajoutons le prix du chauffage, le montant sera alors d'au moins 50 000 roubles par an. C'est pour la Russie centrale. Ainsi, un kit coûtant 300 000 roubles, capable de fournir de 3 à 5 kW à sa valeur maximale, s'amortit en quelques années.

Si nous analysons le taux de réduction des prix de tels produits, alors l'utilisation de panneaux solaires devient justifiée.