1. Skip to Menu
  2. Skip to Content
  3. Skip to Footer

Аккумулирование энергии при использовании возобновляемых источников энергии

В течение одного года поверхность Земли поглощает 190 млн тераватт-часов солнечной энергии. Это означает, что солнечной энергии, накопленной на поверхности Земли в течение всего лишь шести часов, будет достаточно для покрытия мировых потребностей в энергии.

Аккумулирование энергии при использовании возобновляемых источников энергииОколо 37% мировых потребностей в энергии удовлетворяется за счет производства электроэнергии. Мировой спрос на электроэнергию можно было бы покрыть, используя обычные системы поглощения солнечной энергии, расположенные на участке 150x150 км. Таким образом, можно сказать, что солнечная энергия является возобновляемым и экологически чистым видом энергии, которым можно полностью заменить невозобновляемые источники энергии и удовлетворить мировые потребности в электроэнергии.
Однако, электричество, в основном, производится из невозобновляемых источников энергии, в том числе из-за необходимости аккумулирования энергии при использовании возобновляемых источников энергии. На ископаемые виды топлива приходится 68% производства электроэнергии, 13% - на атомные станции. Что касается возобновляемых источников энергии, электричество, в основном, производится из энергии воды (16%). На другие нетрадиционные и возобновляемые источники энергии приходится около 3%.
Значение энергетического солнечного потенциала, например, в Германии составляет около 1000 кВт-ч/м2, а в Сербии оно составляет около 1400 кВт-ч/м2. Тем не менее, солнечные электростанции общей мощностью около 22 гигаватт в Германии были заменены 20 атомными электростанциями, в то время как сербские электрогенерирующие компании преимущественно используют такой невозобновляемый источник энергии, как лигнит.
Есть три способа использования энергии Солнца: солнечные коллекторы, фотоэлектрические элементы и системы фокусировки солнечного излучения. Солнечные коллекторы преобразуют солнечное излучение в тепловое, фотоэлектрические элементы превращают его в электрическую энергию, в то время как системы фокусировки солнечной энергии служат приводом для больших генераторов электроэнергии мощностью более 10 МВт. Проблемой является аккумулирование энергии при использовании возобновляемых источников энергии. Из-за нерешенных проблем, связанных с накоплением тепловой энергии, крупные промышленные предприятия, использующие систему фокусировки, вынуждены нагревать жидкость путем использования других источников энергии, когда солнечная энергия не доступна. Проблемы с аккумулированием солнечной энергии сделали невозможным полную замену невозобновляемых источников энергии возобновляемыми.
Большие возможности предоставляет изобретение профессора Владана Петровича, кандидата наук, который решил проблему накопления солнечной энергии в течение года (450 кВт-ч в 1 кубометре объема аккумулятора), что делает возможным аккумуляцию даже в зимнее время. Г-н Владан Петрович был профессором факультета машиностроения в Крагуеваце, и защитил докторскую степень в Ахене, Германия. Он опубликовал 55 научных работ и запатентовал 36 изобретений. Также он был директором департамента по развитию новых технологий в известном немецком концерне Tisen Krup. В настоящее время он возглавляет компанию «Альтернативная энергетика» в Крагуеваце. Его система эксплуатации солнечной энергии состоит из двух частей. Первая часть представляет собой концентратор, который фокусирует солнечную энергию в фокальной плоскости до 1000 градусов в течение зимы, и до 2000 градусов в течение лета (немецкие компании достигли рекорда максимальной температуры 1000 градусов в фокальной плоскости). Вторая часть представляет собой аккумулятор, который может хранить электрическую энергию в течение круглых суток на протяжении целого года. Профессор Петрович придумал особую технологию изоляции аккумулятора, которая обеспечивает менее 6% потерь тепловой энергии в течение года. Это позволяет использовать солнечную энергию для производства тепла и электроэнергии в ночное время и в зимний период без использования каких-либо других дополнительных источников питания. Обычные современные солнечные электростанции могут использовать солнечную энергию в течение 6 часов после захода солнца. Разработанный аккумулятор обеспечивает хранение и использование солнечной энергии каждый день в течение года. Его система накопления энергии Солнца также позволяет собирать около 20% солнечной энергии в зимний период. Температура, которую фиксировали в этот период, была около 1000 градусов.
Опытная электростанция по проекту, разработанному профессором Петровичем, была построена в деревне недалеко от Крагуевац. Весь проект был профинансирован британской энергетической компанией Store. 50-ти киловаттный концентратор шириной 13 м и высотой 18 м с использованием компьютерной программы может быть установлен по направлению солнца. Для сравнения, чтобы обогреть весь город Крагуевац, нужно было бы иметь солнечную электростанцию мощностью 20 МВт. Стандартная солнечная электростанция мощностью 20 МВт состояла бы из более 80.000 солнечных коллекторов и занимала бы площадь около 50 га. Солнечная электростанция в Тюрингее, Германии, является примером такой станции, поставляя электроэнергию в более чем 5000 домохозяйств. В отличие от обычных аккумуляторов, система накопления солнечной энергии, изобретенная профессором Петровичем, занимает меньшую площадь. Для того чтобы нагреть город Крагуевац, необходимо установить только 390 концентраторов шириной 13 м и высотой 18 м с одним аккумулятором шириной и высотой 90 м. Кроме того, цена материалов, необходимых для создания концентратора и аккумулятора значительно ниже, чем для строительства стандартных солнечных энергетических систем.
В швейцарской компании New Energy Finance из Цюриха, подсчитали, что цена МВт-ч электроэнергии, произведенной с помощью самых эффективных солнечных электростанций, составляет около $ 275, в то время как цена такого же количества электроэнергии, произведенной установкой, использующей в качестве сырья бурый уголь, составляет около $ 60.
По оценкам цена электроэнергии, произведенной системой Петровичем, будет ниже, чем цена электроэнергии, произведенной с помощью электрических установок. Цена стандартных систем с фотоэлектрическими модулями составляет 4-6 евро за Вт. При среднегодовой производительности 750-1500 кВт/ч на 1 кВт мощности фотоэлектрических модулей, цена электроэнергии от стандартных солнечных панелей составит от 20 до 40 евро центов за кВт-ч. В отличие от стандартных систем, цена солнечной электроэнергии с использованием системы профессора Петровича будет меньше, чем 10 евро центов за кВт-ч. Около двадцати мировых компаний, расположенных в ряде стран, таких как Германия и Индия, проявили большой интерес к этому изобретению.
Главная проблема солнечных и ветряных электростанций в том, что они не могут функционировать без субсидий. Из всех членов ЕС Испания занимала ведущее положение в отношении использования электроэнергии, произведенной солнечными электростанциями (66%). В апреле 2010 года, дефицит бюджета достиг более 10% валового внутреннего продукта, так что испанское правительство было вынуждено снизить использование возобновляемых источников энергии путем уменьшения субсидий для солнечной энергетики, хотя их размер был установлен законодательно в рамках повышения энергоэффективности на период 25 лет. Это привело к большим потерям и закрытию многих предприятий солнечной энергетики и связанных отраслей. В Германии, которая занимает 33% европейского фотоэлектрических рынка, снижение субсидий привело к значительному росту, более чем на 40%, налогов и расходов на электроэнергию. Субсидии для солнечной энергетики покрываются домохозяйствами путем увеличения счетов за энергию, которые будут действовать в течение 20 лет. В связи с увеличением тарифов на электроэнергию в Германии переплата за 20 лет составит около 36 миллионов долларов.