ПЕРСПЕКИТВЫ РАЗВИТИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В РЕСПУБЛИКЕ КАЗАХСТАН

Содержание

В настоящей диссертации использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 24376-91. Инверторы Полупроводниковые. Общие технические условия.

ГОСТ 28976-91. Фотоэлектрические приборы из кристаллического кремния. Методика коррекции по температуре и облученности результатов измерения вольт - амперной характеристики.

ГОСТ 28977-91. Фотоэлектрические приборы. Часть 1. Измерение фотоэлектрических вольт-амперных характеристик.

ГОСТ ИСО 50001- 2012. Системы энергетического менеджмента. Требования и руководство по применению.

ГОСТ 51594-2000. Солнечная энергетика. Термины и определения

ГОСТ 51595-2000. Нетрадиционная энергетика. Солнечная энергетика. Коллекторы солнечные. Общие технические условия

ГОСТ 51597-2000. Модули фотоэлектрические. Типы и основные параметры.

Определения, обозначения и сокращения

В настоящей диссертации применяют следующие термины с соответствующими определениями:

Солнечная энергетика - область энергетики связанная с преобразованием солнечной энергии в тепловую или электрическую.

Солнечная электростанция - электростанция, предназначенная для преобразования солнечного излучения в электрическую энергию.

Солнечный элемент - преобразователь солнечного излучения в электрическую энергию, выполненный на основе различных физических принципов прямого преобразования.

Двустороний солнечный элемент - солнечный элемент с двухсторонней чувствительностью.

Концентратор солнечного излучения - оптическое устройство для повышения плотности потока солнечного излучения, основанное на явлениях отражения и преломления лучей.

Приемник солнечной энергии - конструктивный элемент, воспринимающий концентрированный поток энергии солнечного излучения.

Гелиостат- плоский или фокусирующий зеркальный элемент оптической концентрирующей системы, имеющее индивидуальное устройство ориентации для направления отраженной прямой энергии солнечного излучения на приемник солнечного излучения.

КПД солнечной электростанции - отношение выработанной электрической энергии к поступившей за тот же интервал времени энергии солнечного излучения к поверхности, составляющей прекцию площади солнечной электростанции на плоскость, нормальной к солнечным лучам.

Фотоэлектрический модуль - устройство, конструктивно объединяющее соединенные между собой фотоэлектрические солнечные элементыи имеющие выходные клеммы для подключения.

КПД солнечного элемента, батареи, модуля - отношение электрической мощности солнечного элемента, модуля, батареи к произведенной плотности потока солнечной энергии на площадь, соответственно элемента, модуля или батареи.

Вольт-амперная характеристика - зависимость между током нагрузки и напряжением на клеммах фотоэлектрического элемента, модуля, солнечной батареи при постоянных значениях температуры солнечных элементов и интенсивности поступающего излучения.

Обозначения и сокращения

ВИЭ - возобновляемые источники энергии

НВИЭ - нетрадиционные источники

СЭС - солнечная электростанция

ФЭС - фотоэлектрическая система

ФЭУ- фотоэлектрическая установка

ФЭМ - фотоэлектрическая модуль

ФЭП - фотоэлектрическая панель

ВАХ - вольт-амперная характеристика

КПД - коэффициент полезного действия

Введение

Большинство людей считает все современные удобства чем то неотъемлемым. Некоторые полагают, что современная зависимость в ископаемом ресурсе - топливе, таком как природный газ, бензин, пропан, и уголь, которое получают из материалов, добытых из земли - установила население нашей планеты в острые разногласия с экологией в двадцать первом столетии. Их мысли основываются на том, что человеческое общество просто использует слишком много топлива и что последствия такого потребления так будут катастрофичны .
Некоторые из их проблем включают следующее:
Слишком много денег тратится на приобретение ископаемого топлива. В Соединенных Штатах, $1 миллиард тратится каждый день, чтобы привести в движение транспортную систему государства.
Большая часть потребляемого ископаемого топлива, особенно нефть, импортируется из различных государств мира, которые могут быть нестабильными. Поставка топлива в США может быть легко ограничена, без предупреждения государств поставщиков. Множество стран, которые покрывают своё нефтяное потребление или большую часть за счёт импорта, становятся заложниками импортёров, которые управляют нефтяными ресурсами в мире.
Разведочное бурение в поисках нефти и горная промышленность угля могут нанести ущерб земле ствол колонны, который невозможно восстановить.
Резервы угля и особенно нефти ограничиваются, и даже вскоре закончатся. Тем временем стоимость такого топлива повысится существенно, поскольку становится более трудоёмким поиск и получение таких ресурсов.
Перевозка нефти в массивных танкерах в море усиливает риск разливов нефти, принося убытки морским и прибрежным средам.
Кроме того, чтобы обеспечить тепло и электричество, ископаемое топливо должно быть использовано, и этот процесс дает начало куче проблем. Все это загрязняет окружающую среду в форме углекислого газа и серы, загрязняя атмосферу и вызывая "коричневые облака'' по городам. Эти загрязнители могут значительно увеличивают проблемы со здоровьем, вызывают болезни, такие как раковые заболевания лёгких.
Также способствует развитию явление, называемому "глобальное потепление. '' Этот термин носит теоретический характер и говорит о том, что средние температуры по всему миру увеличатся как "парниковые газы''. Глобальное потепление, поочередно, может расплавить ледники и полярные ледниковые покровы, повышая уровни морей с катастрофическим воздействием на прибрежные города и малочисленные островные государства. Это сможет также вызвать изменения климата, неурожай, и больше непредсказуемых метеорологических явлений опасных для человечества.
Некоторые ученые не полагают, что эффект глобального потепления уже существует и что его последствия будут катастрофическими. Некоторые не считают научную информацию о температуре, ледниковом расплавлении, возрастающих уровнях морей, и непредсказуемой погоде полностью правдоподобной. С учетом этих фактов и нынешним состоянием энергообеспеченности стран вызывает необходимость динамичного развития нетрадиционной возобновляемой энергии - солнечной формы генерации энергии.

Большинство солнечных технологий - не несут негативных аспектов для окружающей среды. Они не загрязняют атмосферу, не создают парниковых газов, они не производят радиоактивные отходы как реакторы ядерной энергии, и они не способствуют глобальному потеплению или кислотному дождю. Большинство систем солнечной энергии бесшумны, во время работы. Если солнечные технологии, которые генерируют электричество в ощутимом масштабе, будут максимально использоваться, большинство стран смогут уменьшить свою зависимость от электричества, произведенного ископаемым топливом. Это изменение в области энергетики могло уменьшить уровень загрязнения окружающей среды в мире [1] .

Потенциал солнечной энергии, поступающей на Землю в 5000 раз больше потенциала ветровой энергии, и в 1500 раз больше потенциала гидроэнергии. При этом, принято, что без ущерба для экологии окружающей среды может быть использовано 1, 5 % всей падающей на Землю солнечной энергии. Известно, что мощность солнечной радиации на поверхности Земли составляет 1, 75∙1017 Вт, что эквивалентно 5, 4∙1024 Дж энергии в год. Это в 10 раз превышает общемировые запасы органического топлива, которые оцениваются в 6, 9∙1023 Дж, или в 1000 раз превышает прогнозируемое до конца столетия общемировое энергопотребление, равное 15, 3∙1020 Дж.

Следовательно, использование даже 0, 1 % суммарного энергетического потенциала солнечной радиации позволит целиком удовлетворить энергетические потребности человечества до конца XXI века. В солнечной энергетике сегодняшнего дня выделяют 3 основных направления: солнечные водонагревательные установки (коллектора), солнечные электростанции (СЭС) и фотоэлектрические преобразователи.

Оперативные воздействия фотоэлектрических систем на природную среду, как правило, минимальны и считаются доброкачественными. Фотоэлектрические системы являются одними из самых привлекательных возобновляемых источников энергии с
экологической точки зрения, так как фотоэлектрические системы не имеют движущихся частей и не оставляют сточные воды или остатков для захоронения в своей повседневной работе.

Актуальность этой темы явно выражается в статистических данных о вырабатываемой доле и потребляемой доле энергии, последнее значительно превышает предыдущее. Дефицит энергоснабжения ощущается повсеместно. По данным Информационного энергетического агентства, с 1990 года по 2007 год потребление электроэнергии увеличилось на 40%, за следующие 25 лет прогнозируется увеличение потребления еще на 50%. Современные технологии жизнеобеспечения требуют все больше энергии, в качестве энергоресурса рассматривается любой эффективный энергоисточник, безусловно, солнце в списке возможных энергетических источников занимает одну из первых позиций [2] .

Незначительное практическое использование солнечных установок в настоящее время связано с рядом нерешенных проблем:

• отсутствие законодательной базы;
• недостаточность информации;
• отсутствие серийного производства;
• малый объем государственных и частных инвестиций на стимулирование развития;
• неправильный монтаж.

Для более широкого использования солнечных установок необходимо разработать метрологическое обеспечение.

1. ПЕРСПЕКИТВЫ РАЗВИТИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В РЕСПУБЛИКЕ КАЗАХСТАН

1. 1 Энергетический потенциал Республики Казахстан

Казахстан имеет крупный запас энергетических ресурсов (нефть, газ, уголь, уран) и является одним из крупных энергетических держав в мире. Общий запас нефти, угля и газа по примерным подсчетам составляет 13 млрд. тонн нефтяного эквивалента (т. н. э. ), другими словами 722 т. н. э. на единицу (на душу населения) . Эти показатели позволяют республике войти в первую десятку стран мира. Но топливно-энергетические ресурсы распределены весьма неравномерно по территории республики. 100% эксплуатируемых месторождений угля находятся в Центральном и Северо-Восточном регионе, больше 90% гидроресурсов в Восточном и Юго-Восточном регионе, а нефти и газа-в Западном Казахстане. Этот факт имеет огромное влияние на обеспечении энергией и топливом отдельных районов.

Несмотря на хорошую энергообеспеченность по данным АО «Центр маркетингово-аналитических исследований», стабильный дефицит электроэнергии в определенных районах Республики имеет место с 2009 года. Планируемым решением проблемы дефицита энергии в Республике Казахстан (РК) является более сбалансированное распределение энергии по регионам и создание дополнительных мощностей. Планируется совершенствование структуры энергетического сектора РК, за счет введения в эксплуатацию источников энергии на основе ВИЭ. В настоящий момент был запущен ряд пилотных проектов в разных районах РК, которые имели успех, что и обусловило дальнейшее относительно динамичное развитие ВИЭ в виде других проектов.

Министерство охраны окружающей среды РК считает, что Казахстан обладает широкими перспективами для развития сферы энергетики на возобновляемых источниках. Для этого имеются все предпосылки: научный и производственный потенциал, богатые ресурсов возобновляемой энергии. В ряде регионов, имеющих соответствующий потенциал этих энергоресурсов, особенно в районах с децентрализованным энергоснабжением и дальним завозом топлива, использование этих ресурсов является целесообразным с экономической точки зрения.

Использование ВИЭ рассматривается как важнейшее составляющее обеспечения энергетической безопасности страны на долгосрочную перспективу.

При наличии огромных запасов традиционных источников энергии (0, 5 % от мировых запасов топлива) потребители отдаленных регионов Казахстана испытывают острый дефицит электроэнергии.

Важность использование ВИЭ в РК обуславливается доставкой энергии в отдаленные районы. При централизованном электроснабжении огромная территория (2, 7 млн. км ² ) и низкая плотность населения (5, 5 чел/км ² ) приводит к явно ощутимым потерям электроэнергии при ее передаче удаленным потребителям. На территории Казахстана находятся более 5 тыс. поселков и большое количество крестьянских хозяйств, зимовок скота, не обеспеченных электроэнергией. Использование ВИЭ позволит снизить затраты на обеспечении энергией удаленные населенные пункты и строительство линий электропередач.

Также вопросы использования ВИЭ является важным в Казахстане в связи с решением проблем, относящихся к глобальному климату и местному загрязнению окружающей среды. Внедрение ВИЭ в производство электроэнергии поможет в значительной степени уменьшить объем выброса парниковых газов и вредных веществ от энергетического сектора.

В настоящее время оценка доли ВИЭ в общем производстве энергии нашей страны эквивалентно 0, 1 % .

Интенсивно солнечная энергия может использоваться на более 60 % территории Казахстана (южнее 50 ° с. ш. ) . Значительная часть территории страны имеет весьма благоприятные климатические условия для использования энергии солнца в соответствии с рисунком 1. В южных регионах продолжительность солнечного потока на горизонтальной поверхности, составляет в среднем от 6, 4 до 7, 5 кВт*ч в день. Соответственно, широкое использование энергии солнца вероятно имеет здесь важное хозяйственное значение.

Основным потребителем электроэнергии в Казахстане является промышленность - 68 %, после домашние хозяйства - 8 %, а также сектор услуг - 7 %, транспорт - 5 % и сельское хозяйство - 12 %. Низкое энергопотребление в сельском хозяйстве объясняется в первую очередь с удалением этих объектов от централизованных электрических сетей.

Для снижения уровня дефицита энергией отдаленных жилых объектов необходимо развивать так называемую малую энергетику, то есть автономное электроснабжение объектов маломощными солнечными электроустановками. Острый дефицит энергии ощущается в крупном мегаполисе РК в Алматы. Основанием для выбора этой местности также является климатические показатели по этому региону, как солнечная радиация (или инсоляция) . Истинное значение инсоляции зависит от района, в котором устанавливается солнечная электростанция. Например для г. Алматы средняя за год пиковая инсоляция равна 1175 Вт∙час/м ^2. В таблице 1 приведена информация об инсоляции по месяцам, взятые из метеорологических наблюдений для данной местности.

Рисунок 1 - Карта солнечной инсоляции Республики Казахстан.

Таблица 1. Прямая и рассеянная солнечная радиация (инсоляция) и температура наружного воздуха в районе г. Алматы по месяцам

1. 2 Барьеры развития энергосбережения и распространения новых энергоэффективных технологий по нетрадиционным возобновляемым источникам энергии в Республике Казахстан

Приоритетность использования ВИЭ в Республике Казахстан связана не только надобностью диверсификации приемлемых традиционных источников энергии, но и поставленными государством целей первостепенной важности в сфере защиты окружающей среды. Нагрузку на окружающую среду, создаваемую централизованным производством электроэнергии на основе ископаемых источников, сможет снизить прогресс производства тепла и электричества на базе децентрализованных нетрадиционных источников энергии. Тем не менее, динамичное осваивание ВИЭ в Казахстане приостанавливается рядом препятствии, главными из которых являются:

финансовые барьеры:

• недостаточный уровень государственных и иностранных материальных средств: казахстанские компании, заинтересованные в активном прогрессе внедрения НВИЭ, имеют ограничение по своим материальным средствами неудовлетворительный доступ к материальным средствам спонсирования проектов по использованию НВИЭ на основе инвестиции. Принятие участия зарубежных материальных средств в некоторой мере замедляется ввиду нестабильного бизнес климата и неустойчивых экономических условий, а именно в некоторой степени из-за неимения надлежащей нормативно-правовой базы и результативной системы привлечения исполнения требований, поставленных законодательством;
• дефицит долгосрочных займов на приемлемых условиях. Банки коммерческой деятельности с нежеланием выдают займы, так как возмещение долгосрочных вложении средств рискован. Кроме этого финансовые организации не имеют практики исследования экономических аспектов вложении средств в нетрадиционную энергетику. Иностранные долгосрочные займы стоят недешево из-за большого риска, ощущаемого зарубежными банками коммерческой деятельности;
• расходы на приготовление инвестиционных проектов, подаются до начала спонсирования по ним без гарантии получения материальных ресурсов для реализации проекта.

При этом неимение наглядных проектов для демонстрации увеличивает издержки, касающихся их приготовления; неимение важной материальной поддержки от страны, а также неимения в экономической классификации специальной строки с позволением использования какой-то меры капитала для динамичного прогресса ВИЭ, и ещё рассеивание выделяемого капитала на немалое количество разных объектов; несовершенство доработки аспектов о государственных гарантиях для принуждения капиталовложении в развитие ВИЭ;

• немалая стоимость специальной системы оборудования, обусловленная тем, что нет удовлетворительного количества спроса;
• неимение государственных программ обеспечения материальными средствами, которые обязательны, при учете технических затруднении, большая степень риска и длительность претворения в жизнь проектов по развитию внедрения НВИЭ. Сложившееся состояние обостряется тем, что производство энергии с участием традиционного органического топлива в высокой степени субсидируется, как на прямую, так и косвенно;

информационные барьеры:

• дефицит доступных знаний относительно технологии и потенциале их использования:
• отсутствует информация об ранее испытанных технологиях, употребительных с целью переформирование действующих крупных котельных, функционирующих на ископаемом топливе, на использование разных форм НВИЭ;
• количества показательных центров для демонстрации по внедрению и употреблению возобновляемой энергетики, а также их бессильная техническая и информационная обеспеченность;
• не интенсивное использование изготовителями оборудования новоявленных форм взаимоотношения с потребителями, также разных форм лизинга
• дефицит информации о прибылях (финансовых, социальных и экологических), рентабельности капиталовложении от использования ВИЭ;
• неимение достоверной информации о ресурсах возобновляемой энергии.

Сейчас есть только предположительные оценки потенциально подходящих для использования потенциала нетрадиционной энергии;

институциональные барьеры:

• неудовлетворительная законодательная база в сфере стимулирования осваивания НВИЭ;
• не результативная система мер по привлечению исполнения экологического нормативов, что не способствует увеличению увлеченности в расширении использования больше экологически чистых видов энергии, к которым можно отнести ВИЭ;
• отсутствие Государственного закона и программы, реализующих меры государственной поддержки и стимулирования роста использования ВИЭ; неимение специального государственных структур и крупных хозяйственных субъектов, отвечающих за развитие ВИЭ;
• неохотность органов регионального самоуправления иметь отношение во вложении средств;
• инвестиционных проектов по осваиванию НВИЭ, так как долговременные профиты трудно обратить на пользу себе в кратковременные перспективе.

2 СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА И ВИДЫ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Гелиоэнергетика - прямое использование солнечного потока с целью получения энергии в разном виде. этот вид энергетики употребляет нетрадиционный источник энергии, которая почти экологически чистая, то есть без выбросов вредных веществ. Создание энергии посредством СЭС прекрасно согласовывается с концепцией распланированного производства энергии.

---

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.

• Информатика
• Банковское дело
• Оценка бизнеса
• Бухгалтерское дело
• Валеология
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Религия
• Общая история
• Журналистика
• Таможенное дело
• История Казахстана
• Финансы
• Законодательство и Право, Криминалистика
• Маркетинг
• Культурология
• Медицина
• Менеджмент
• Нефть, Газ
• Искуство, музыка
• Педагогика
• Психология
• Страхование
• Налоги
• Политология
• Сертификация, стандартизация
• Социология, Демография
• Статистика
• Туризм
• Физика
• Философия
• Химия
• Делопроизводсто
• Экология, Охрана природы, Природопользование
• Экономика
• Литература
• Биология
• Мясо, молочно, вино-водочные продукты
• Земельный кадастр, Недвижимость
• Математика, Геометрия
• Государственное управление
• Архивное дело
• Полиграфия
• Горное дело
• Языковедение, Филология
• Исторические личности
• Автоматизация, Техника
• Экономическая география
• Международные отношения
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности), Защита труда