возможность применения солнечной энергии

Современная наука и практика, №4 (4) Ноябрь 2015
_____________________________________________________________________________________________________________
44.00.00. ЭНЕРГЕТИКА
ГРНТИ 44.37.00
ВОЗМОЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ НА ТЕРРИТОРИИ
РОССИИ И ОМСКОЙ ОБЛАСТИ
Бубенчиков Антон Анатольевич, ст. препод.
Николаев Максим Игоревич, студент
Киселёв Глеб Юрьевич, студент
Есипович Никита Вячеславович, студент
Феофанов Максим Константинович, студент
Шкандюк Денис Олегович, студент
Омский государственный технический университет
В статье рассмотрены перспективы применения солнечной энергии на территории
России и Омской области в частности, опыт внедрения за рубежом и известные Российские разработки.
Ключевые слова: солнечная энергетика, применение.
THE POSSIBILITY OF USING SOLAR ENERGY IN RUSSIA AND OMSK REGION
Bubenchikov Anton Anatolevich, senior tutor
Nikolaev Maxim Igorevich, student
Kiselev Gleb Yurievich, student
Esipovich Nikita Vyacheslavovich, student
Feofanov Maxim Konstantinovich, student
Shkandyuk Denis Olegovich, student
Omsk State Technical University
The article deals with the prospects for the use of solar energy in Russia and the Omsk
region in particular, the experience in the implementation of foreign and famous Russian development.
Keywords: solar energy, application.
Солнце является первопричиной
всей жизни на Земле, но кроме этого
Солнце – наш важнейший поставщик
энергии. Солнечная энергия в настоящий
момент обладает мощнейшим потенциалом и является одной из наиболее пер-
спективных известных ресурсосберегающих технологий. Энергия, попадающая на
Землю с поверхности Солнца, примерно в
10.000 раз превышает сегодняшнюю мировую потребность в энергии. Однако используемая процентная доля этой энергии
___________________________________________________________________________
ISSN 2413-2276
85
Современная наука и практика, №4 (4) Ноябрь 2015
_____________________________________________________________________________________________________________
сейчас крайне мала. Следовательно, сол- пользования солнечной энергии в г.
нечную энергетику необходимо усиленно Омск. Омск, как и вся средняя полоса
развивать.
России, ранее не рассматривался, как меРассмотрим причины, по которым сто для использования солнечной энергии
солнечная энергетика должна активно ис- для энергоснабжения промышленных и
пользоваться:
хозяйственных предприятий и исследоваЗамещение нефтепродуктов. Топ- ния в этом районе ранее не проводились.
ливные ресурсы истощаются с каждым Для Омска характерным является то, что
годом всё больше, а потребление энергии солнце движется как бы вокруг объекта,
продолжает расти. Главным же достоин- набирая наибольшую высоту, оставаясь на
ством солнечной энергии является её ней в течение дня и опускаясь к вечеру. В
неисчерпаемость.
результате исследований было выявлено,
Нехватка собственных энергоре- что в день зимнего солнцестояния (22 декабря) продолжительность дня в Омске
сурсов.
В многих странах имеется дефицит как равна 6 часам 48 минутам, а в день летнеэлектроэнергии, так и собственной добы- го солнцестояния (22 июня) — 17 часов 08
чи энергоресурсов, в то время как солнеч- минут. Таким образом средняя продолжиная энергетика является общедоступным тельность солнечного сияния равна 2223
способом получения электроэнергии.
ч/год (в Батуми — лишь 1890 часов, в ПаЭкологические факторы. Загряз- риже — 1800 ч). Среднее годовое количенение воздуха ежегодно уносит жизни ство дней в Омске без Солнца равняется
миллионов человек по всему земному ша- 57 дням, из которых 47 дней зимние. Имея
ру, а также негативно влияет на социаль- такую огромную длительность солнечных
ную и политическую обстановку стран. суток, Омск вполне пригоден для развиСолнечная энергетика обеспечивает пол- тия в нём солнечной энергетики. [3]
ную безопасность для окружающей среПроблемы развития солнечной
ды. [1]
энергетики / Ценообразование стоимоПотенциал солнечной энергетики сти за солнечную энергию. Несмотря на
в России. По оценкам Института Энерге- то, что солнечный свет бесплатен, в
тической стратегии запасы солнечной лу- настоящий момент электроэнергия получистой энергии — 2300 млрд т.у.т. (тонн чаемая от энергии Солнца, стоит в 5 раз
условного топлива). Из-за огромной тер- дороже атомной (4-5 долларов за установритории России, поступающий потенциал ленный ватт). Такое ценообразование возсолнечной энергии превысит годовое по- никло в следствии дорогих технологий
требление электроэнергии всего произ- фотоэлементов из которых состоят солводства в нашей стране за три дня. нечные батареи. По прогнозам учёных
Наиболее перспективными регионами яв- существенное расширение и развитие
ляются юго-запад, Южная Сибирь и солнечной энергетики произойдёт в лучДальний Восток. Причем некоторые рай- шем случае в 2030-х годах. Однако за пооны Западной и Восточной Сибири пре- следние 35 лет цены на фотоэлементы совосходят уровень солнечной радиации кращались по установленной закономерюжных регионов. [2]
ности: каждые 5 лет цена падает в два раИсследования перспективы ис- за. Таким образом, оценки себестоимости
___________________________________________________________________________
ISSN 2413-2276
86
Современная наука и практика, №4 (4) Ноябрь 2015
_____________________________________________________________________________________________________________
солнечной электрогенерации постоянно 65%. Можно увеличить количество каскаустаревают и нужно учитывать этот факт. дов, например, на шесть, то КПД стал бы
[1]
равен 70%, а термодинамический предел
Разработки в сфере солнечной такой системы будет равен 87%. Данное
энергетики. Производство солнечных направление исследований очень перспекэнергосистем в мире увеличивается ко- тивно, так как фотоэлектрические усталоссальными темпами. Лидирующей раз- новки на основе материала А3В5 будут
работкой получения электроэнергии из иметь низкую стоимость и высокий КПД.
солнечной энергии является фотовольтаиСуществуют также разработки фотока [4].
элементов основанных на концентрироваФотовольтаика — это метод выра- нии солнечного излучения. Благодаря ноботки электрической энергии путём ис- вому подходу к оптике была создана линпользования фоточувствительных элемен- за Френеля [5], которая фокусирует излутов для преобразования солнечной энер- чение на маленький фотоэлемент площагии в электричество. В основном на рынке дью два на два миллиметра, а сама линза
превалирует кремниевая солнечная техно- — четыре на четыре сантиметра. Модуль
логия. [4] Рост потребления полупровод- получается таким маленьким из-за малого
никового кремния привёл к возникнове- фокусного расстояния. Концентрирование
нию дефицита производства кремния и солнечного света позволяет получать выследовательно, к увеличению его стоимо- сокий КПД. Вся конструкция модуля окасти. К тому же КПД кремниевых батарей зывается очень надёжной, а теплоотвод
равен всего лишь 15%. Существует необ- осуществляется обычной конвекцией. [5]
ходимость повышения КПД, а также сниПрименение солнечной энергии в
жения уровня цены вырабатываемой элек- России и других странах. Солнечные
троэнергии — 2 доллара за ватт. Физико- элементы как источник энергии могут
технический институт им. А.Ф. Иоффе применяться:
РАН предоставил решение этой проблемы
- в сельском хозяйстве;
— системы на основе каскадных солнеч- промышленности (автомобиленых элементов из полупроводниковых ма- строение и т.п.);
териалов А3В5, с концентрированием
- в строительной сфере (эко-дома);
солнечного излучения [5].
- в автономных системах освещеСуть каскадного солнечного элемен- ния, видеонаблюдения;
та заключается в множестве p-nПо разным данным, в России объём
переходов (область соприкосновения двух введенных мощностей солнечной элекполупроводников). Обычный кремниевый трогенерации составляет не более 5 МВт,
элемент содержит в себе один p-n- большая часть из которых приходится на
переход, исходя из этого получаем, что домохозяйства.
термодинамический предел кремния — 30
Законодательная база в сфере под%. Каскадный элемент — материал А3В5 держки развития солнечной энергетики в
состоит из трёх разных полупроводников, России начинает свою деятельность:
а именно: галлий, индий и германий (каж- 3 июля 2008г.: Постановление Прадый имеет p-n-переход). Такой набор ма- вительства №426 «О квалификации генетериалов позволяет увеличить КПД до рирующего объекта, функционирующего
___________________________________________________________________________
ISSN 2413-2276
87
Современная наука и практика, №4 (4) Ноябрь 2015
_____________________________________________________________________________________________________________
на основе использования возобновляемых экологии. Также в скором будущем тописточников энергии»;
ливно-энергетический ресурс начнёт ис- 8 января 2009г.: Распоряжение тощаться. Следовательно, нужно избавПравительства РФ N 1-р «Об Основных ляться от доминирования нефти и газа в
направлениях государственной политики нашей стране и развивать солнечную
в сфере повышения энергетической эф- энергетику. Применение солнечной энерфективности электроэнергетики на основе гии на территории Омской области тоже
использования возобновляемых источни- достаточно обосновано. В настоящее вреков энергии на период до 2020 г.»
мя необходимо выбрать достойные разраСамым крупным промышленным ботки Российского производства
объектом в российской солнечной энергетике является солнечная электростанция в
ЛИТЕРАТУРА
Белгородской области мощностью 100 1. Солнечная энергетика: сегодня и завкВт введенная в 2010 году (для сравнения, тра [Электронный ресурс]. – Режим досамая крупнейшая солнечная электро- ступа: http://geektimes.ru/post/259574/ (дастанция в мире располагается в Канаде та обращения 5.11.2015).
мощностью 80000 кВт). [6]
2. Экономические аспекты использоваК примеру, в США развитие солнеч- ния солнечной энергии как альтернативы
ной энергетики зашло достаточно далеко. традиционной энергетике [Электронный
В прошлом году она составила 29% от но- ресурс].
–
Режим
доступа:
вых мощностей электроэнергии, уступая http://cyberleninka.ru/article/n/ekonomichesk
лишь природному газу, чья доля равна ie-aspekty-ispolzovaniya-solnechnoy46%. По оценкам Министерства энергети- energii-kak-alternativy-traditsionnoyки США, солнечная энергия к 2050 г. со- energetike (дата обращения 5.11.2015).
ставит 27% от всей электроэнергии США. 3. Использование солнечной энергии с
[7]
целью замещения органического топлива
В Бразилии электроэнергию произ- [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
водят в своём большинстве за счёт возоб- http://www.scienceforum.ru/2013/pdf/4679.p
новляемых источников, что составляет df (дата обращения 5.11.2015).
87% от всей производимой электроэнер- 4. Солнечная энергетика: фотовольтаигии. [8]
ческий взгляд [Электронный ресурс]. –
Таким образом, можно сделать вы- Режим
доступа:
вод, что развитие солнечной энергетики в http://www.nanometer.ru/2010/09/02/solnech
мире ушло далеко вперед по сравнению с naa_energetika_217136.html (дата обращеРоссией и нам её необходимо развивать. ния 5.11.2015).
Уникальность солнечной энергии заклю- 5. Круглый стол «энергетика и энергочается в том, что она достаётся нам “бес- сбережение: перспективные технологии и
платно” и мы её можем собирать в любых разработки в области возобновляемой
количествах, имея большие территории. энергетики в рамках ФЦП» [Электронный
На наш взгляд, развитие солнечной энер- ресурс].
–
Режим
доступа:
гетики затормаживается влиянием нефте- http://www.strf.ru/material.aspx?CatalogId=
газовой промышленности. Нефтегазовая 221&d_no=16449#.VjZu2jahfIU (дата обпромышленность плохо сказывается на ращения 5.11.2015).
___________________________________________________________________________
ISSN 2413-2276
88
Современная наука и практика, №4 (4) Ноябрь 2015
_____________________________________________________________________________________________________________
6. Солнечная энергетика России: перспективы и проблемы развития [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
http://gisee.ru/articles/solar-energy/24510/
(дата обращения 5.11.2015).
7. Какое будущее у солнечной энергетики? [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
http://www.vestifinance.ru/articles/41573
(дата обращения 5.11.2015).
8. Взгляд изнутри или что происходит
на рынке солнечной энергетики в Бразилии [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
http://echo.msk.ru/blog/gilmanova_alina/162
2946-echo/ (дата обращения 5.11.2015).
___________________________________________________________________________
ISSN 2413-2276
89