Реферат: Солнечная энергетика 3
Сучасні побутові сонячні колектори здатні нагрівати воду аж до температури кипіння навіть при негативній довколишній температурі.
Сонячні башти
Вперше ідея створення сонячної електростанції промислового типа була висунута радянським инженером Н. В. Лініцким в 1930-х рр. Тоді ж ним була запропонована схема сонячної станції з центральним приймачем на башті. У ній система уловлювання сонячних променів складалася з поля геліостатів - плоских відбивачів, керованих по двох координатах. Кожен геліостат відображує промені сонця на поверхню центрального приймача, який для усунення впливу взаємного затінювання піднятий над полем геліостатів. По своїх розмірах і параметрах приймач аналогічний паровому казану звичайного типа.
Економічні оцінки показали доцільність використання на таких станціях крупних турбогенераторів потужністю 100 МВт. Для них типовими параметрами є температура 500 °C і тиск 15 МПа. З врахуванням втрат для забезпечення таких параметрів була потрібна концентрація порядка 1000. Така концентрація досягалася за допомогою управління геліостатами по двох координатах. Станції повинні були мати теплові аккумулятори для забезпечення роботи теплової машини за відсутності сонячного випромінювання.
Параболоциліндрічні та параболічні концентратори
Параболоциліндрічні концентратори мають форму параболи, протягнуту уподовж прямий.
Параболоциліндрічний дзеркальний концентратор фокусує сонячне випромінювання в лінію і може забезпечити його стократну концентрацію. У фокусі параболи розміщується трубка з теплоносієм (олія), або фотоелектричний елемент. Масло нагрівається в трубці до температури 300-390 °C. Параболоциліндрічні дзеркала виготовляють завдовжки до 50 метрів. Дзеркала орієнтують по осі північ-південь, і мають в своєму розпорядженні ряди через декілька метрів. Теплоносій поступає в тепловий акумулятор для подальшого вироблення електроенергії паротурбинним генератором
Параболічні концентратори мають форму супутникової тарілки. Параболічний відбивач управляється по двох координатах при стеженні за сонцем. Енергія сонця фокусується на невеликій площі. Дзеркала відображують близько 92 % падаючого на них сонячного випромінювання. У фокусі відбивача на кронштейні закріплений двигун Стірлінга, або фотоелектричні елементи.
1.4. Досвід світових країн-лідерів
США - один з піонерів у розвитку сонячної енергетики. На початку 1980-х років Конгрес підтримав компанії, які випускали панелі для сонячної енергетики. Тоді ж там сформувалося кілька фірм, які отримували підтримку від держави. Натомість вони мали розвивати галузь за допомогою найбільш передових технологій.
Зараз в країні діє найбільше у світі об'єднання приватних компаній - Індустріальна асоціація сонячної енергії. Вона 2010 року отримала від уряду 11 мільярдів доларів дотацій на розвиток та переоснащення сонячних електростанцій.
Її успіхи у продажу енергії скромніші - приблизно 3 мільярди доларів. Тим не менш, за 2009 рік об'єм ринку сонячної електроенергії у країні зріс з 357 до 485 мегават.
Найбільше державних грошей компанії вкладають у фотовольтаїку - систему, яка одразу переробляє сонячну енергію у струм без допомоги води. Найщедрішим є сонячний штат Каліфорнія - щорічно він виділяє галузі по 3 мільярди доларів.
Іншим шляхом рухалася Німеччина. Берлін вирішив не передавати компаніям розвиток нетрадиційної енергетики, а створив кілька державних консорціумів. В результаті, зараз Німеччина входить у список країн, які мають високу частку нетрадиційної енергетики у загальному обсязі виробництва електроенергії.
За даними місцевого міністерства охорони навколишнього середовища, на 2011 рік уряд запланував податкові пільги компаніям, які входять у державні консорціуми. Для них до 2015 року будуть знижуватися податки на 5% щороку.
При цьому Німеччина стала піонером у побудові гібридних електростанцій: аби подавати струм постійно, вони вночі використовують енергію біогазу. Нині Берлін за допомогою таких електростанцій виробляє більше 4 тераватт енергії.
Також щороку зростає частка фотовольтаїки - зараз вона становить 2,4% від усієї виробленої енергії. Канцлер Ангела Меркель заявила, що її країна хоче понизити кількість енергії, яку виробляють ТЕС, і на це уряд виділить 1,7 мільярда євро.
2. Основна частина
2.1. Український потенціал сонячної енергетики
2.2. Ринок сонячної енергетики в Україні
2.2.1.Існуючі компанії по виробництву геліоустановок (сонячних енергосистем)
Підприємство, що виробляє сонячні батареї і використовує для них свої ж сонячні елементи, існує тільки одне - «Квазар» в Києві.
Особливим напрямком діяльності ДП «Квазар-ІС» є сонячна енергетика. І це підприємство пропонує споживачеві фотоелектричні модулі різної потужності. Підприємство "Квазар" було побудовано в 1961 році як завод напівпровідникових приладів для потреб військово-промислового комплексу. У 1994 році завод був перетворений у відкрите акціонерне товариство "Квазар", 100% акцій якого належить приватним акціонерам. У середині 90-х на підприємстві була здійснена диверсифікація виробництва, в результаті якої був налагоджений випуск фотоелектричних перетворювачів і модулів для сонячної енергетики. ВАТ "Квазар" має представництва в Швейцарії, Німеччині, Канаді, Португалії та Камеруні. У компанії також відзначають, що щорічно на потужностях підприємства виробляється продукція фотовольтаніки: пластини, фотоелектричні перетворювачі і модулі загальною потужністю близько 100 мВт, з яких понад 90% йдуть на експорт. Найбільшим покупцем є Китай, який захоплює світове лідерство у сонячній енергетиці. Однак потенціал підприємства дозволяє при існуючому сприятливому інвестиційному кліматі довести цей показник у найближчі два роки до 150 МВт.
Також в Україні є безліч компаній, які пропонують українському споживачеві різні види сонячних енергосистем зарубіжного виробництва для різноманітних областей застосування або які займаються збіркою готових частин сонячних установок іноземного виробництва.
2.2.2. Енергетичні проекти в Україні
Одним із перших міжнародних проектів була програма розробки космічного супутника для Єгипту. Сонячні панелі для цього супутника були спроектовані та виготовлені саме на українських підприємствах. Наступним реалізованим проектом був проект НАТО «Наука заради миру. Кремнієві технології». Його метою було впровадження у виробництво новітніх технологій сонячної енергетики. Результатом є виробництво сонячних панелей, що і сьогодні діє на заводі «Квазар».
Якщо розглядати перспективу, то тут можливі спільні проекти будівництва сонячних електростанцій, в яких будуть приймати участь вітчизняні компанії ActivSolar, SolarUA, Квазар та закордонні компанії, які мають практичний досвід реалізації таких проектів. Українські компанії можуть виступати як постачальниками комплектуючих, так і носіями досвіду роботи в непростих умовах сьогодення нашої держави. Також у України залишається великий потенціал щодо участі в фундаментальних дослідженнях. Наразі відомо про декілька міжнародних проектів по розробці нових високоефективних конструкцій фотоперетворювачів та вдосконаленню технологічних процесів. Замовниками таких досліджень виступають як вітчизняні, так і закордонні компанії. Крім того, ведуться спільні роботи по вдосконаленню окремих елементів сонячних батарей.
На сучасному етапі єдина компанія, яка вже займається створенням СЕС потужніше 10 МВт на території України – це «Актив Солар».
Актив Солар - міжнародна компанія, що спеціалізується в розробках і виробництві продуктів на базі сонячних технологій. Головною метою є освоєння величезного потенціалу сонячної енергії для задоволення потреб майбутнього, що змінюються. Завдання компанії полягає в швидкому подоланні дефіциту з метою створення повністю інтегрованої платформи сонячної енергетики. Заснована в м. Відень, Австрія, компанія Актив Солар займається розвитком сонячної енергетики з метою створення платформи світового класу.
Компанія «Актив Солар» планує збільшити потужність геліоелектростанцій, що споруджуються нею в Автономній республіці Криму до 300 МВт.
Зокрема, в селі Джерельному планується побудувати геліоелектростанції потужністю 20 МВт, в селі Трудовому - 100 МВт, в селі Перовий (все три Сімферопольський р-н) - 80 МВт, в селі Охотніково (Сакський р-н) - 100 МВт.
Згідно документу, кожен мегават обійдеться «Актив Солару» в 48 млн грн. (EUR4,54 млн по поточному курсу), а загальна вартість будівництва геліоелектростанції складе 14,4 млрд грн. (EUR1,362 млрд).
В даний час «Актив Солар» здійснює будівництво сонячних електростанцій на першому майданчику в Джерельному: там буде споруджено п'ять станцій, на двох з них вже здані в експлуатацію сонячні батареї потужністю 1 МВт і 1,5 МВт. На початку грудня компанія планує збільшити потужність цих станцій ще на 5 МВт.
Як повідомлялося, під кожну з п'яти гелиоэлектростанций в Джерельному «Актив Солар» зареєструвала окрему «дочку» - «Крайміа Солар 1», «Крайміа Солар 2», «Крайміа Солар 3», «Крайміа Солар 4» і «Крайміа Солар 5».
Згідно документації, поданої керівництвом «Актив Солар» в НКРЕ, собівартість електроенергії вироблюваної "Крайміа Солар 1«составляет 332,74 коп./кВт, «Крайміа Солар 2» - 348,90 коп./кВт. При цьому «зелений тариф» складає 505,09 коп/кВт.
За словами представника компанії, перші дві станції окупляться за сім років, термін окупності п'яти геліоелектростанцій в Джерельному складе близько 10 років. При цьому термін служби елементів сонячних батарей - 25 років.
2.2.3. Аналіз ринку (на кінець 2010 року)
Нова енергетична стратегія, схвалена українським урядом на початку 2006 року, передбачає, що наша держава практично в чотири рази збільшить використання нетрадиційних джерел енергії з 10,9 млн. т н.е. (млн. тонн нафтового еквіваленту) в 2005 році до 40,4 млн. т н.е. в 2030 році. Ця ініціатива зажадає інвестицій в енергетичний сектор в розмірі близько 60,4 млрд. гривень або ж 7,9 млрд. євро. Найбільше зростання очікується у використанні сонячної енергії, вітряних електростанцій і низько потенційного тепла, але їх масове вживання стартує з незначного рівня, оскільки в даний час сумарна встановлена потужність (включаючи малі ГЕС) складає всього 0,18 ГВт. Проте, загальна потужність електростанцій по виробництву електроенергії з альтернативних джерел енергії (за винятком біопалива і малих ГЕС) повинна вирости в 2030 році до 2,1 ГВт.
Прийнята стратегія передбачає розвиток поновлюваних джерел енергії у відповідність засадничим принципам Європейської стратегії безпеки, конкурентоздатної і стійкої енергетики. У Енергетичній стратегії України встановлюється ряд пільг для стимулювання виробництва і використання енергії з поновлюваних джерел, але більшість з них поки що не знайшли детального віддзеркалення в законодавстві. Український уряд активно співробітничає і упроваджує проекти енергозбереження і розвитку нових і поновлюваних джерел енергії з фінансовими інститутами і міжнародними організаціями, такими як NEFCO, ADEME, IFC, Європейський банк реконструкції і розвитку, Світовий Банк і іншими. Існує програма державної підтримки розвитку нетрадиційних і поновлюваних джерел енергії і малих гідроелектростанцій. Цільовий показник для поновлюваних джерел енергії на 2030 рік складає 19% від всього об'єму генерації. Поточне фінансування, закладене в Державному бюджеті, обмежене лише вітровою енергетикою і недостатнє для стимулювання розвитку всього сектора альтернативних джерел. Проте, ЄС виділяє 319 млн грн. (27,7 млн. євро) на підтримку реалізації Енергетичної стратегії України.
У той же час, міжнародні фінансові інститути все більше інвестують в Україну. IFC оголосила про свій намір інвестувати близько $500 млн в 2010 році для підтримки здійснення різних проектів (у тому числі і тих, які стосуються енергетики). ЄБРР схвалив виділення 50 млн. доларів на розвиток альтернативної енергетики в Україні. Всесвітній Банк виділив 250 млн. дол. США в 2010 році для реалізації енергетичних проектів в Україні.
В 2009 р. український парламент ухвалив закон про тарифи, що субсидувалися для електроенергії, виробленої з нетрадиційних джерел, тобто «зелених» тарифах. Оптовий ринок електроенергії України в особі Державного підприємства «Енергоринок» має прямі зобов'язання купувати за таким тарифом всі об'єми електроенергії, вироблені з альтернативних джерел енергії. «Зелений» тариф встановлюється Національною Комісією Регулювання Електроенергетики (НКРЕ) окремо для кожної генеруючої компанії і діятиме як мінімум до 1 січня 2030 року. «Зелений» тариф розрізняється для різних видів альтернативних джерел енергії, встановлюється окремо для кожного виробника електроенергії з
альтернативних джерел енергії і деноминируется в євро у відповідність офіційному курсу EUR/UAH, встановленому Національним банком України станом на 1 січня 2009 року (10,86 грн. за 1 євро). Згідно закону для об'єктів господарювання, які виробляють електроенергію з сонячної енергії, величина «зеленого» тарифу встановлюється на рівні роздрібного тарифу, визначеної з використанням тарифного коефіцієнта, який використовується для пікового періоду часу, помноженого на коефіцієнт «зеленого» тарифу для електроенергії, що виробляється за рахунок сонячної енергії. Виробники електроенергії з сонячної енергії отримали найвищі коефіцієнти для розрахунку свого тарифа: 4,4 - для об'єктів електроенергетики, встановлених на дахах будівель, будинків і споруд, з потужністю до 100 кВт, а також для об'єктів, розташованих на фасадах будівель, незалежно від їх потужності; 4,6 - для об'єктів електроенергетики, встановлених на дахах будівель, будинків і споруд, з потужністю понад 100 кВт; 4,8 - для наземних установок. Розрахунок «зеленого» тарифу приведений виключно в інформаційних цілях. Фактичні значення «зеленого» тарифу встановлюються НКРЕ індивідуально для кожної генеруючої компанії. Крім того, для здобуття «зеленого» тарифу об'єкту сонячної енергетики необхідно виконати наступні істотні умови: