Солнечная энергия в первую очередь – это возможность. И для каждой сферы она своя. Для частного применения – это использование дешевой электроэнергии, которую можно вырабатывать с помощью собственной солнечной электростанции. Для коммерческих предприятий — значительное сокращение постоянных расходов на электроэнергию. Для других сфер эта возможность подразумевает получение электроэнергии там, где ее в принципе невозможно получить. Подробнее о том, как развивается солнечная энергетика, рассказал редакции Николай Бабинов, product manager компании ENERGON (бренды DELTA, SMARTWATT).
Сферы применения солнечной энергии
Солнечная энергия широко используется в масштабных проектах оптового рынка возобновляемой энергетики, которые стимулируются со стороны правительства Российской Федерации с 2013 года. Объемы строительства солнечных станций таких проектов очень большие и исчисляются десятками мегаватт по совокупной установленной мощности. При этом и в коммерческой сфере солнечные электростанции (СЭС) всё чаще применяются для оптимизации расходов: в этом сегменте тенденция их применения становится более ощутимой, люди начинают понимать выгоду и варианты снижения постоянных расходов за счёт применения СЭС.
Чем обусловлена популярность солнечной энергетики?
Солнечная энергия набирает популярность, поскольку увеличивается доступность оборудования для преобразования солнечной энергии в бытовое электричество. Согласно ежегодному докладу Международного энергетического агентства (МЭА) о перспективах мировой энергетики, более 1 миллиарда долларов США тратится на внедрение солнечной энергии в различных сферах каждый день в мире. Уже к 2050 году, по прогнозам МЭА, доля солнечной и ветровой генерации во всем мире будет достигать 54-72%. Такие цифры свидетельствуют о том, что рост внедрения решений солнечной энергетики в мире имеет огромные перспективы. Положительная динамика обусловлена и тем, что применяться солнечная энергия может абсолютно везде, где есть потребность в электроэнергии. Например, в отдаленных регионах, где нет централизованной линии электропитания (в горах, глубоко в лесах, в других районах, отдаленных от цивилизации).
Основные сегменты применения солнечных электростанций
Глобально можно выделить три основных сегмента, в которых применяются солнечные электростанции: бытовой, коммерческий и промышленный. Рассмотрим каждый из них более подробно:
- Промышленный сектор: в промышленных масштабах строятся большие поля солнечных электростанций, которые снабжают электричеством города/поселки, либо отдельно стоящие объекты с большим энергопотреблением. Строительство солнечной электростанции мощностью несколько мегаватт обеспечивает населенный пункт дополнительной энергией, которую можно уже подать на определенный территориальный участок или в большой промышленный объект (в зависимости от их потребности).
- Частный сектор: Для частных домовладельцев солнечная электростанция может принести массу преимуществ в контексте получения дешевой электроэнергии и замещения ею сетевой электроэнергии, которая дорожает из года в год. Добавляя аккумуляторные накопители электроэнергии в состав солнечной станции, пользователь получает полноценный источник бесперебойного питания (ИБП) для частного дома, который заряжается от солнечной энергии. ИБП способен обеспечить резервным энергоснабжением весь дом на случай аварийного отключения основной линии электропитания.
- Коммерческий сектор: в коммерческих масштабах применяются сетевые солнечные электростанции без накопления электроэнергии. Их основная задача — сократить расходы на оплату электроэнергии. В их составе, как правило, не используются аккумуляторные батареи, что обеспечивает очень быструю окупаемость. Частичное замещение сетевой электроэнергии на энергию, полученную от солнца, приводит к значительному снижению расходов на электроснабжение.
Таким образом, основное преимущество внедрения решений солнечной энергетики в каждом из секторов — сокращение расходов, объем которых зависит от объекта и стоимости электроэнергии. Солнечная станция любой, даже самой малой мощности, позволит снизить расходы на электроэнергию, но более ощутимо это выражается, если мощность станции от 15 кВт и выше.
Обращаясь к статистике, по данным компании ENERGON, до 2021 года наблюдался активный рост солнечной энергетики в коммерческом и бытовом сегментах, но в 2022 году произошел значительный спад в этих областях (примерно на 30%), обусловленный влиянием как внешних, так и внутренних экономических и политических факторов. С 2023 года в РФ наблюдается стагнация в области солнечной энергетики, но перспективы к росту всё же есть.
Регионы распространения
Солнечная энергетика наиболее распространена в южных регионах, так как там больше солнечных дней и уровень солнечной инсоляции на порядок выше. Например, потенциал выработки солнечной энергии в Краснодарском крае и в Крыму достигает более 3,53 кВт/ч. Такой высокий показатель обуславливает то, что там производственные компании и другие крупные коммерческие организации стали чаще применять СЭС для электроснабжения своих объектов.
Однако не стоит упускать из внимания и другие регионы Российской Федерации: проекты солнечной энергетики внедряются не только на Юге, но и в средней полосе, в Сибири, на Дальнем востоке. В целом, установка СЭС всегда выгодна региону в той или иной мере, но где-то эта выгода больше, а где-то меньше.
Оборудование для преобразования солнечной энергии в электричество
Солнечные электростанции состоят из фотоэлектрических солнечных модулей (или солнечных батарей), инвертора и, при необходимости, накопителя энергии. Процесс преобразования солнечной энергии выглядит следующим образом: когда солнечный свет попадает на фотоэлектрические модули, солнечная энергия преобразуется в электрическую энергию постоянного тока, а инвертор преобразует её в пригодную для большинства потребителей электроэнергию переменного тока. Полученная электроэнергия может аккумулироваться в специальных батареях. Как правило, используются либо свинцово-кислотные аккумуляторы, либо литиевые накопители.
Сравнение литиевых и свинцово-кислотных батарей:
- Заряд: Литиевые батареи имеют преимущество над свинцово-кислотными аккумуляторами, в первую очередь, в плане зарядно-разрядных характеристик. Литиевые накопители заряжаются буквально за несколько часов и уже способны обеспечить объект запасенной электроэнергией.
- Срок службы: В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, литиевые имеют более долгий срок службы. Они могут значительно глубже разряжаться, при этом такой тип эксплуатации не влияет на их срок службы.
- Цена: Литиевые аккумуляторы стали популярны, потому что цена на них постепенно снижается и они становятся выгодными для применения как в бытовом, так и в коммерческом сегменте.
Прогноз о внедрении солнечного оборудования
Технологии солнечного оборудования постоянно развиваются: появляются новые типы изделий в классе фотоэлектрических панелей, инверторов и т.д. Однако прорывных изменений эксперты пока не отмечают. Говоря об аккумуляторах, наблюдается тенденция на более широкое применение литий-железо-фосфатных накопителей, которые сделаны по негорючей технологии, и имеют хорошие эксплуатационные характеристики. Немаловажным фактором, дающим толчок для развития солнечной энергетики, является стоимость комплектующих оборудования. Все основные компоненты СЭС производятся в Китае и курсовые колебания, бесспорно, оказывают влияние на их цену. Несмотря на это, по данным компании ENERGON, за 2022-2023 год солнечные панели подешевели почти в два раза вследствие конкурентной борьбы производителей и поставщиков из Китая. Тенденция к снижению стоимости комплектующих на ближайшее будущее также прогнозируется, что благоприятно повлияет на развитие отрасли.
Прогноз развития солнечной энергетики: инновации и повышение КПД (коэффициента полезного действия)
Невзирая на снижение стоимости комплектующих, более доступная цена на оборудование сопровождается применением более современных технологий в его производстве. В частности, у солнечных панелей постоянно повышается коэффициент полезного действия (КПД). Прогнозируется, что в ближайшем будущем появятся солнечные панели, которые имеют еще более высокий КПД, имея малый массогабаритный показатель.
На некоторых выставках уже сейчас представляют инновации, такие как черепичные солнечные панели, которые можно использовать вместо кровельных материалов. Отдельный интерес вызывают тканевые гибкие солнечные панели, которые на 1 кв м площади могут вырабатывать около 3 киловатт электроэнергии.
Таким образом, даже несмотря на то, что на данный момент большинство разработок — это только прототипы, тенденция к развитию компонентов солнечной энергетики есть, а перспективы отрасли крайне благоприятны.
Применение альтернативных источников энергии, в частности, солнечных, открывает новые возможности не только для промышленности, но и для коммерческого и частного сектора в России. Несмотря на то, что регионы Российской Федерации обладают огромным потенциалом в области солнечной энергии, рост этого направления в стране остается относительно невысоким на фоне других, таких как уголь и газ. Однако, с развитием технологий и увеличением осведомленности о важности использования экологически чистых источников энергии, солнечная энергетика в России имеет перспективу стать одним из главных компонентов энергетической стратегии страны в будущем. Необходимо проводить дальнейшие исследования, внедрять инновационные технологии и создавать стимулы для инвестиций в эту область с целью реализации потенциала солнечной энергии в РФ.
