Дослідження ефективності сонячної енергії на території України

\"\"

 

УДК 620.92; 620.98





 

С.Д. Асабашвілі, студент гр. 402 мс

 

Одеська державна академія технічного регулювання та якості, м.Одеса

 

Дослідження ефективності сонячної енергії на території України

 

В цій роботі розглядається принцип використання сонячної енергії  в якості джерела електроенергії. Для отримання цієї енергії використовують сонячні батареї, робота яких базується на принципі перетворення сонячного випромінювання безпосередньо в електрику. Пояснюється доцільність використання сонячних батарей, ефективність, територіальна спрямованість на Україну, практичне використання, екологічність даного виду енергії .

 

Ключові слова: сонячна енергія, сонячні батареї, екологічно чисті джерела енергії.

 

С.Д. Асабашвілі, студента гр. 402 мс

 

Исследование эффективности солнечной энергии на территории Украины

 

В этой работе рассматривается принцип использования солнечной энергии в качестве источника электроэнергии. Для получения этой энергии используют солнечные батареи, работа которых базируется на принципе преобразования солнечного излучения непосредственно в электричество. Объясняется целесообразность использования солнечных батарей, эффективность, территориальная направленность на Украину, практическое использование, экологичность данного вида энергии.    

 

Ключевые слова: солнечная энергия, солнечные батареи, экологически чистые источники энергии.

 

С.Д. Асабашвили, студена гр. 402мс

 

Investigation of the efficiency of solar energy in Ukraine

 

In this work the principle of the use of solar energy as a source of electricity. To obtain this energy use solar panels, whose work is based on the principle of converting sunlight directly into electricity. Explains the feasibility of using solar panels, efficiency, territorial focus of Ukraine, the practical use of this environmentally friendly form of energy.

Keywords: solar energy, solar panels, eco-friendly energy sources.

Asabashvili S.D., student


Напівпровідникові фотоелектричні елементи, що працюють на принципі перетворення світлової енергії сонячного випромінювання безпосередньо в електрику називають сонячними батареями.

\"\"

 

 

Мал. 1. Принцип дії сонячної батареї

До переваг використання сонячних батарей можна віднести:

          Автономність.

          Висока надійність.

          Зниження витрат на гаряче водопостачання і опалювання до 85% (сонячна енергія безкоштовна).

          Економія органічних видів палива (мазуту, нафти, газу).

          Скорочення викидів двоокису вуглецю.

          Загальнодоступність і невичерпність джерела.

          Відсутність проміжних фаз перетворення енергії.

Напівпровідникові сонячні батареї мають дуже важливу перевагу — довговічність. Теоретично, повна безпека для навколишнього середовища (екологічно чисте джерело енергії) і людини (технічна безпека відповідає всім світовим стандартам). Розповсюдження сонячних установок серед населення і промисловості позитивно впливає на енергетичну безпеку Україну.

За принципом роботи сонячна батарея є фотоелектричним генератором постійного струму, який використовує ефект перетворення променистої енергії в електричну. Точніше, в сонячних батареях використана властивість напівпровідників на основі кристалів кремнію. Кванти світла, потрапляючи на пластину напівпровідника, вибивають електрон із зовнішньої орбіти атома цього хімічного елементу, що створює достатню кількість вільних електронів для виникнення електричного струму.
Крім того, щоб система з сонячних батарей працювала і подавала енергію в мережу, треба встановити ряд додаткових електроприладів, зокрема: 

           інвертор, що перетворює постійний струм в змінний;

           акумуляторну батарею, роль якої накопичувати енергію і згладжувати перепади напруги через зміни освітленості;

           контролер заряду акумулятора, який не дозволяє акумулятору перезарядитися або розрядитися завчасно.

З сонячної батареї площею 10м2  можна отримувати вже більш за 1кВт енергію, що може забезпечити роботу комп\’ютера, телевізора, декількох лампочок. Загалом, для будинку, де живе 3-4 людини (це споживана потужність 200-300кВт в місяць), площа сонячних батарей, скажімо, в 20м2 у світлу частину дня і світлу пору року може виявитися достатньою.

Недоліків у сонячних батарей, як джерела енергії, не так вже багато, але вони, на жаль,  дуже переконливі та конкретні:

– висока вартість і як наслідок тривалий термін окупності;

– залежність від погодних умов.

На українському ринку широке поширення отримали моделі сонячних колекторів таких виробників, як Buderus, Rehau, Viessmann, Vaillant, Wolf (всі — Німеччина), ThermoSolar (Німеччина-Словаччина), Chromagen (Ізраїль), Ferroli, Immergas (обидві — Італія), Rucelf (Китай ), Solver (Польща), «Аванте», «Атмосфера», «Ітнелкон України» (бренд «Зелена енергія»), «СІНТЕК» (SintSolar), «Техно-АС» (усі — Україна). 

Енергозберігаючі технології, або «зелені технології» — це один із пріоритетів . У місцях, де немає електромережі загального користування, є альтернативне природним джерелом енергії. Середньорічна кількість сумарної сонячної радіації, що поступає на 1 м  поверхні, на території України знаходиться в межах: від 1000кВт год/м  в північній частині України і до 1400кВт год/м  в АР Крим. Щоб приблизно зорієнтуватись про що йдеться мова, то можна ці цифри охарактеризувати так — сонячна  енергія, що реально надходить за три дні на територію України, перевищує енергію всього річного споживання електроенергії в нашій країні. А  тривалість сонячних годин (не сонячної радіації а прямого сонячного випромінювання) на протязі року в північно-західній частині України складає 1600 — 1700 годин.

У лісостеповій зоні вона зростає до 1900 — 2000 годин за рік. У степовій зоні, на морських узбережжях досягає 2300 — 2400 годин за рік. Максимальне сонячне сяйво у Кримських горах — 2453 години за рік (Карабі — Яйла). Звичайно, чим ближче до екватора тим більша кількість сонячних годин в році і в таких країнах як Туреччина, Болгарія, Іспанія, Португалія, Єгипет і т. далі ефективне використання сонячних систем відбувається круглорічно.

Середньорічний потенціал сонячної енергії в Україні (1235 кВт год/м ) є достатньо високим і набагато вищим ніж наприклад в Німеччині — 1000 кВт год/м  чи навіть Польщі — 1080 кВт год/м . Отже, ми маємо хороші можливості для ефективного використання теплоенергетичного обладнання на території України. Доцільно-економічний потенціал — кількість енергії, яку доцільно використовувати з метою заміщення традиційних паливно-енергетичних ресурсів, враховуючи при цьому наступні фактори: економічний, екологічний, технічно-технологічні, соціальні та політичні.

 

\"\"

 

Мал. 2. Сумарний річний потенціал сонячної енергії на території України.

 

 

 

Області

Потенціал сонячної енергії

МВт´год/рік

Загальний потенціал

(´109)

Технічний потенціал

(´107)

Доцільно-економічний потенціал

(´105)

Вінницька

30,8

14,8

2,3

Волинська

21,8

10,5

1,6

Дніпропетровська

37,6

18

2,8

Донецька

33

15,8

2,5

Житомирська

32,3

15,5

2,4

Закарпатська

15,5

7,5

1,2

Запорізька

34,8

16,7

2,6

Івано-Франківська

16,4

7,9

1,2

Київська

31,5

15,5

2,4

Кіровоградська

28,8

13,8

2,2

Луганська

34

16,3

2,5

Львівська

25,4

12,2

1,9

Миколаївська

32,5

15,6

2,4

Одеська

45,4

21,8

3,4

Полтавська

31,9

15,3

2,4

Рівненська

21,8

10,5

1,6

Сумська

26

12,5

2,0

Тернопільська

16,3

7,8

1,2

Харківська

35,4

17

2,7

Херсонська

38,4

18,4

2,9

Хмельницька

24,3

11,6

1,8

Черкаська

24,2

11,6

1,8

Чернівецька

9,6

4,6

0,7

2

Чернігівська

34,2

16,4

2,6

2

АР Крим

36,5

17,5

2,7

 

Всього

718,4

345,1

53,8

               

 

 

Таблиця 1. Потенціал сонячної енергії по областям України.

 

А які фінансові перспективи ? А ось вони , наведу приклад розрахунку звичайного бізнесу, а для  глобального використання можете  самі прикинути отримані  переваги . Згідно з даними, які ми уже  упоминали, середньорічний потенціал сонячної енергії в Україні сягає 1235 кВт год/м, отже 100-кіловатна електростанція виробить в рік 123500 кВтг (кіловат-годин) електроенергії. Нехай 15% енергії буде втрачено під час перетворення і передачі. Залишається  104905 кВтг. Гарантована ціна продажу – 60 копійок  за 1 кВтг.

Разом, чистий виторг від продажу складе 62943 грн. на рік, а інший фактор – це захист природи , так як :

          сонячна енергія — це екологічно чисте джерело енергії, яке можна використовувати у великих масштабах  без негативного впливу на оточуюче середовище.

          сонячна енергія — це практично невичерпне джерело енергії, яке буде доступне і через  мільйон  років.

 

Список використаних джерел:

 

1.      Воловик П. М.. Фізика для університетів. – К.; Ірпінь: Перун, 2005. – 864 с.

2.      Сердюк В. В., Чемересюк Г.Г., Терек М.. Фотоэлектрические процессы в полупроводниках. – Киев – Одесса: В. ш., 1982. – 150 с.

3.      http://suli-company.org.ua/

4.      http://uk.wikipedia.org/