2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38
Por muitos anos, a humanidade se preocupou em obter energia barata a partir de recursos renováveis alternativos. A transformação das massas de ar, as marés das ondas do mar, as águas geotérmicas - tudo isso é visto como um potencial adicional inesgotável em oposição aos combustíveis fósseis.
A fonte renovável mais promissora é a energia solar. Afinal, tem um recurso colossal, carrega luz e calor, pondo em movimento todos os sistemas vitais do nosso planeta. É por isso que o homem previu enormes perspectivas para si mesmo nisso. Apesar de uma série de deficiências nessa direção, a energia solar na Rússia está ganhando força.
Como a eletricidade é feita da luz
A conversão da luz solar em energia elétrica é chamada de efeito fotoelétrico. Ocorre quando uma luz poderosa incide na superfície de um semicondutor e, neste caso, o silício.fluxo. Sob sua ação, os elétrons são destacados, que são um fluxo de partículas carregadas chamadas eletricidade.
O sol gera constantemente uma enorme quantidade de energia radiante. Cada metro quadrado de sua superfície libera 63 MW no espaço. É claro que nem toda essa energia tem o espectro visível necessário para gerar eletricidade.
Depois de passar a distância entre o Sol e a Terra, o fluxo luminoso perde sua intensidade, e um metro quadrado da superfície do nosso planeta leva apenas 0,9 kW. Mas nem tudo são perdas. As melhores células fotovoltaicas podem converter 18% da saída de luz.
Portanto, nas melhores circunstâncias, as células fotovoltaicas produzirão 160 watts por metro quadrado.
Quem lidera o mercado de energia solar
Hoje, o líder indiscutível no processamento de energia solar é a China. Sua participação é de 60% do total de eletricidade recebida pela comunidade mundial dessa forma. Os Estados Unidos estão em segundo lugar. Eles geram 10,4%. A Índia ocupa um honroso terceiro lugar. Sua participação é de 7,8%. Japão, Alemanha e Brasil seguem em ordem decrescente. O desenvolvimento da energia solar na Rússia ainda não permite que ela se torne uma das líderes. Mas isso significa que o clima temperado não permite o uso adequado do recurso da fonte mais poderosa?
Há sol suficiente na Rússia
Rússia tem um enorme potencial, de acordo com o Energy Strategy Instituteenergia solar, que se expressa no equivalente a 2.300 bilhões de toneladas de combustível convencional. O recurso econômico é muito menor - 12,5 milhões de toneladas de combustível de referência. Mas isso é mais do que suficiente, já que a quantidade de energia recebida do Sol em 3 dias será maior do que toda a eletricidade gerada em um ano pelos métodos tradicionais.
A quantidade de radiação solar flutua muito devido à localização geográfica da Rússia. Nas regiões quentes é 1400 kWh/m2 e nas regiões frias é 810 kWh/m2. Também depende da época do ano. É maior durante os meses de verão e vice-versa no inverno.
As perspectivas de energia solar são muito altas para algumas regiões.
Incluem:
- Distrito do Extremo Oriente;
- oeste e sul da Sibéria;
- áreas ao redor dos mares Negro e Cáspio.
Segundo a operadora do Sistema Unificado de Energia, a parcela de eletricidade produzida por energia solar na Rússia é de 0,03% do total.
Hoje, mais de 10 usinas de energia solar operam na Rússia, que produzem uma capacidade total de 72,5 MW.
Desenvolvimento da energia solar na Rússia
Agora há uma consideração ativa de projetos para a construção de usinas de energia no território da península da Criméia. Para torná-lo independente de energia, é necessário gerar mais 2,5 bilhões de kW. Prevê-se cobrir parcialmente esta necessidade com a ajuda da energia solar e eólica, quedar 196 milhões de kW. para a grade pública.
Em outras partes da Rússia, em particular na cidade de Narimanov, está prevista a construção de uma usina solar com capacidade de 25 milhões de kWh/ano. O Extremo Oriente não fica muito atrás. Para atender a demanda de energia, uma usina de energia solar com capacidade de 40 MW está prevista para ser construída na República de Sakha.
Outros 5 projetos serão implementados após 2018. Assim, a construção de grandes usinas de energia solar na Rússia não está longe.
Fonte de alimentação autônoma para uma casa particular
Países ocidentais, como a Alemanha, incentivam a conversão de uma casa particular para fornecer eletricidade a partir de painéis solares. Além disso, se um excedente de um recurso é formado, eles são comprados da população. Assim, durante o dia eles são vendidos para a concessionária de energia elétrica, e à noite, quando não há sol, a eletricidade é comprada de volta. Na Rússia, esse sistema não funciona. No entanto, se os painéis solares produzirem mais energia do que o necessário, ela poderá ser armazenada em baterias.
Como o número de painéis solares é calculado
Para calcular o número de painéis solares para abastecer a casa, você precisa descobrir quantos kW foram gastos durante o mês. Em seguida, divida o número resultante por 30. Este será o valor médio da quantidade necessária de eletricidade por dia. Para ter uma reserva de energia para carregar baterias, você precisa ter um fator adicional de 1, 6. Depois disso, você pode começar a escolher os painéis solares.
Para o funcionamento de um sistema autônomo de fornecimento de energia, além dos painéis solares, é necessário ter no mínimo um inversor, sem o qual a tensão na rede doméstica será de apenas 12 ou 24 volts.
Painéis solares
O fenômeno da conversão da energia da luz solar foi descoberto no século XIX. O selênio foi usado como um semicondutor que gera eletricidade. Teve uma eficiência de cerca de 1%. Durante esse período, a tecnologia avançou e os painéis solares modernos para residências particulares têm uma eficiência de até 35%. De acordo com seu design, eles são divididos em 3 variedades:
- Monocristalino. As fotocélulas desses painéis são feitas de um único cristal. Eles têm os mais altos preços e eficiência. Esses dispositivos podem ser reconhecidos por sua cor azul profundo.
- policristalino. Essas baterias são feitas de várias pastilhas de silício, o que tem um efeito pior na conversão de luz em eletricidade. No entanto, o menor custo afetou sua ampla distribuição. Na maioria das vezes, os painéis solares para casas particulares são instalados desse tipo.
- Filme. Estas baterias são um pó semicondutor depositado sobre um substrato flexível. Portanto, eles podem ser montados em qualquer superfície. A desvantagem é a baixa eficiência.
O custo de uma bateria solar dependerá de qual princípio foi aplicado na fabricação.
Inversor
Uma célula solar é composta por vários módulos fotovoltaicos que produzem uma tensão de 0,6 volts. O indicador mínimo que a bateria deve dar é 14volt, então os elementos para conversão de energia são conectados em série uns com os outros. Esta tensão deve ser suficiente para carregar as baterias, nas quais o excesso de eletricidade é desviado. Mas como viabilizar o uso de eletrodomésticos, pois a tensão na rede doméstica é de 220 volts?
Um inversor é usado para esses propósitos. Sua tarefa é converter 12 volts para 220. Além disso, a rede utiliza corrente alternada, enquanto os painéis solares geram corrente contínua. É o inversor que converte a energia elétrica de forma a dar as características correspondentes à rede doméstica.
Controlador
O controlador é o principal dispositivo de distribuição em um sistema de alimentação autônomo. Um inversor, baterias, um cabo elétrico da rede da cidade estão conectados a ele. Por que isso está sendo feito?
Durante o dia, quando os painéis solares produzem eletricidade em excesso, o controlador direciona o excedente para carregar as baterias. Depois, à tarde e à noite, quando não há energia solar, esse aparelho envia a eletricidade das baterias para um inversor conectado à rede da casa. Mas há momentos em que a corrente nos chamados "reservatórios" se torna insuficiente para realizar qualquer tarefa. Então o controlador decide pegar a eletricidade necessária da rede da cidade. Assim, ele exerce uma gestão eficaz.
Baterias
O principal problema da energia solar é a necessidadeuso da bateria. Esses elementos da usina aumentam significativamente o custo do sistema. As opções de carros baratos não são adequadas aqui por causa de sua falha rápida. Mesmo em modo suave, eles não funcionam por mais de três anos. O trabalho intensivo reduz sua vida útil para um ano. Se houver necessidade de armazenamento de energia, outras opções devem ser consideradas:
- Baterias de fosfato de ferro de lítio (lifepo 4). Esta é a melhor opção porque tem uma eficiência de até 98%. Isso significa que ele distribui quase tanta energia quanto recebe. Os fabricantes prometem uma vida útil de cerca de 15 anos, 3.000 ciclos de carga com 80% de descarga e 5.000 ciclos com 50% de descarga. O custo de tal bateria com capacidade de 240 A/h é superior a 50 mil rublos.
- Baterias de chumbo-ácido de tração. Essas baterias são instaladas em carros elétricos, empilhadeiras elétricas. Eles são capazes de suportar descargas profundas. A vida útil é de 10 a 12 anos. Os preços dessas baterias começam em 30 mil rublos.
- Baterias de níquel-cádmio. Esta é uma das variedades mais caras. O custo de uma bateria com capacidade de 250 A / h começa em 70 mil rublos. Essas baterias são boas porque, se forem seguidas as recomendações do fabricante, duram muito tempo. Além disso, quando a capacidade diminui ao longo do tempo, ela pode ser restaurada com ciclos de carga de descarga de treinamento.
Baterias são consumíveis para energia solar. Na Rússia, os preços das baterias adequadas ainda são excessivamente altos e reduzem bastante a lucratividade do uso de um recurso natural. Você precisa comprar esse dispositivo apenas de fabricantes confiáveis.
Experiência em residências particulares
Quanto custa um painel solar, há algum benefício econômico em usá-los?
De acordo com várias fontes, o custo dos equipamentos oferecidos pelos fabricantes para gerar eletricidade a partir do sol está na faixa de 40 a 300 mil rublos. para uma casa de tamanho médio. Nesta faixa está o preço tanto de kits prontos quanto de itens individuais.
Os equipamentos são projetados para uma vida útil de 20 anos ou mais. As baterias são uma exceção.
Se tomarmos o custo dos pagamentos da eletricidade, adicionar o preço do aquecimento a ele, o valor será de pelo menos 50 mil rublos por ano. Isto é para a Rússia central. Assim, um kit de 300 mil rublos, capaz de fornecer de 3 a 5 kW em seu valor máximo, se paga em poucos anos.
Se analisarmos a taxa de redução de preço para tais produtos, justifica-se o uso de painéis solares.
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