Енергія майбутнього - Все хороше приходить зверху 

Сонце світить вже протягом декількох мільярдів років. Воно дає нам світло і тепло без виставлення нам рахунків за кожен сонячний промінь. Менш ніж за годину сонце випромінює стільки енергії на Землю, скільки використовує все населення планети протягом одного року. Для порівняння: кожен квадратний метр сонця випромінює енергію, еквівалентну енергії горіння 6300 літрів мазуту щогодини. Якби менше однієї сотої від цього величезного енергетичного потенціалу було б використано, то це назавжди вирішило б всі енергетичні проблеми на нашій планеті. 

Кінець викопного палива? 

 Всього за кілька століть ми навчилися використовувати викопні види природного палива, сформовані протягом мільйонів років, для опалення, приготування їжі та пересування. Зростаюча нестача цих ресурсів означає, що ми можемо дуже скоро зіткнутися з постійними недопостачами і зростанням витрат на сировину. 

Не кажучи вже про екологічний збиток. Приблизно три чверті шкідливих парникових газів отримано в результаті використання нафти, природного газу і вугілля. Наслідки парникового ефекту можна побачити вже сьогодні. Для боротьби із загрозою кліматичної катастрофи промислово-розвинені країни підписали Кіотський протокол в 1997 році і взяли на себе зобов'язання скоротити свої викиди парникових газів. 

Сонячні перспективи використання поновлюваних джерел енергії 

 Підхід до енергетики змінюється у всьому світі, і зміни ці у фінансовому плані реально досяжні для кожного. У 2005 році середня сім'я з 3 чоловік виплачувала тільки 24 цента на місяць, замість дорогих субсидій, для генерації сонячної енергії. Згідно з дослідженням німецького уряду, до 2050 року 65% споживаної електроенергії в Німеччині можуть бути забезпечене поновлюваними джерелами енергії. Це дозволило б усунути 75% викидів парникових газів, причому близько третина з цього забезпечило б використання сонячної енергії. 

Поновлювані джерела енергії також надають позитивний вплив на ринок праці. Молодий фотоелектричний сектор вже забезпечив вражаючі 20000 робочих місць, і бум в галузі створив 5000 нових робочих місць тільки в минулому році. За оцінками, 100 000 нових робочих місць буде створено протягом найближчих 15 років. 

Фотогальваніка - Ваш кабель до Сонця 

Електроенергія від сонячних променів - Ніякий інший вид енергії не є таким чистим, екологічно-дружнім і універсально-придатним. Використання сонця в якості природного джерела енергії не є новою ідеєю. У стародавні часи, 2500 років тому, греки розробили свої будинки для використання сонячної енергії: великі південні вікна дозволили сонячному світлу бути в будинку протягом дня. Стіни зберігали тепло, а потім віддавали його протягом ночі. 

Сучасна архітектура фотоелектричних систем пов'язана з цією древньою традицією пасивного використання сонячної енергії. Пасивне використання сонячної енергії може бути визначено як використання сонячної енергії без технічної допомоги. Архітектура будівлі, особливо в південній орієнтації, може бути використана для обігріву приміщення безпосередньо при сонячному світлі. У ясні зимові дні низьке сонце може обігрівати південні кімнати, в той час влітку високе сонце не перегріває їх. Значну частину енергії можна отримати за рахунок використання нових будівельних матеріалів і технологій, особливо за допомогою використання скла на південних фасадах. Це також призводить до яскравих і світлим кімнатам. 

Сонячні батареї дають енергію для космічних супутників протягом 50 років, а кишенькові калькулятори та годинники на сонячних батареях в даний час є звичайним предметом домашнього вжитку. У довгостроковій перспективі сонячна енергетика є найбільш важливим джерелом енергії для людства. На думку експертів, збільшення глобальних потреб в енергії вичерпає традиційні енергетичні ресурси, такі як нафта, газ і вугілля до кінця цього століття. 

Фотовольтаїка (PV), генерація енергії від сонця, стає все більш популярним в Німеччині (800 000 систем вже знаходяться в експлуатації) з причин екологічної угоди, і також ще й тому, що вартість фотоелектричних систем постійно скорочується, і Уряд Німеччини створив необхідні умови для рентабельної експлуатації таких систем. 

Ваше нове джерело доходу 

При порівняно невеликих капіталовкладеннях можна домогтися значних вигод від покупки фотоелектричних систем, навіть після 20 років експлуатації. Це не залежить від того, чи продовжуєте ви використовувати громадську енергомережу після введення нових умов або використовуєте сонячну енергії для власних потреб. Ваш установник системи може надати Вам точний аналіз прибутковості, даючи вам персональний розрахунок в рамках індивідуальних консультацій. 

Фотовольтаїка: принцип зрозумілий як ясний день 

Альберт Ейнштейн отримав Нобелівську премію в 1921 року не за теорію відносності - як часто передбачається - а за його роботу над фотоелектричним ефектом. Розчерк генія в тому, що термін «фотогальваніка» нині став самою екологічно чистою формою енергії. 

Фотогальваніка означає пряме перетворення сонячного світла в електроенергію через фізичну реакцію. Цей процес електрифікації здійснюється сонячними батареями, які, як правило, між собою послідовно з'єднані і формують фотоелектричні модулі. 

Майже 95% всіх сонячних елементів виготовляються з напівпровідникового кремнію, який є другим найбільш поширеним елементом в земній корі і доступний у величезних кількостях. Сонячний елемент складається з двох шарів: один шар негативно легований а другий шар позитивно допований. Коли сонячне світло потрапляє на сонячний елемент, це викликає фізичну реакцію, яка генерує постійний струм. Оскільки більшість електроприладів та електромереж працюють на змінному струмі, то постійний струм повинен перетворюватися в змінний струм. Цей процес здійснюється інвертором. Сонячноа енергія, таким чином, може бути негайно використана у Вашому будинку, збережена в батареях або бути направлена ??в державну енергосистему. 

Фотоелектричні системи - це наш прямий електричний кабель до сонця. 

Мережа фотоелектричних систем включає в себе: 

• Фотоелектричні модулі для перетворення світла в електричну енергію 
• Інвертор для конвертації сонячної енергії в змінний струм мережі 
• Інвертор перетворює постійний струм в змінний струм і контролює всю систему. 
• Лічильник постійного струму / лічильник споживання струму для реєстрації вироблення і споживання 
• Безпечні компоненти забезпечують електричну захист системи 

Технологія, яка забезпечує те, що обіцяє 

Фотоелектричні системи довели свою ефективність в екстремальних умовах. Фотоелектричні модулі Sharp вже використовуються в космосі протягом десятиліть, забезпечуючи супутники енергією. В маяках вони протистоять силам природи, таким, як урагани і солона вода. 

Автономне рішення: автономність робить Вас сильним 

Домашня сонячна система дає незалежність. Автономні фотоелектричні системи стають все більш популярними в Європі, особливо в секторі дозвілля. Скажіть «Прощай!» проблемам зв'язку і шумним генераторам. Незалежна від мережі фотоелектрична система надає вам енергію там, де це необхідно. На човнах, окремих будинках або дачах: домашня сонячна система забезпечує зручне електрику для освітлення, холодильника, радіоприймача і телевізора, і в той же час воно екологічно чисте і тихе. 

Автономна система включає в себе: 

• Фотоелектричні модулі для перетворення світла в електричну енергію 
• Інвертор для перетворення сонячної енергії в змінний струм мережі 
• Контролер батарей для управління процесом зарядки і розрядки батарей 
• Батареї для збереження виробленої енергії

Акумулятори в системі сонячної батарей 

Вироблену сонячною батареєю енергію можна зберігати в різних формах:

• хімічна енергія в електрохімічних акумуляторах;
• потенційна енергія води в резервуарах;
• теплова енергія в теплових акумуляторах;
• кінетична енергія обертових мас або стисненого повітря.

Для сонячних батарей більше підходять електрохімічні акумулятори, так як сонячні батареї виробляють, а споживач споживає електроенергію, яка безпосередньо і запасається в акумуляторі. Виняток - сонячні станції для водопостачання, де споживається вода, а енергія запасається в потенційній енергії води у водонапірній башті. У більшості фотоелектричних систем застосовують свинцево-кислотні акумулятори. Потрібно відразу підкреслити, що акумулятори, спеціально призначені для сонячних батарей (і інших подібних систем), істотно відрізняються від стартерних автомобільних акумуляторів, нехай навіть мають в основі схожу технологію.

Головними умовами за вибором акумуляторів є:

• стійкість до циклічного режиму роботи;
• здатність переносити без наслідків глибокий розряд;
• низький саморозряд акумулятора;
• некритичність до порушення умов зарядки і розрядки;
• довговічність;
• простота в обслуговуванні;
• компактність і герметичність (важливий критерій для переносних або періодично демонтованих сонячних батарей).

Цим вимогам повною мірою задовольняють акумулятори, виготовлені за технологіями «dryfit» (гелевий), AGM (адсорбований електроліт) або за рекомбінаційною технологією. Вони характеризуються відсутністю експлуатаційних витрат і перекривають діапазон ємностей 1-12000 А\г, що дозволяє задовільняти вимоги всіх споживачів. Ці акумулятори відрізняються зниженим газовиділенням і рекомбінацією кисню. Внаслідок цього електроліт не випаровується, і такі акумулятори не вимагають доливання електроліту.

Приміром, акумулятори однієї з фірм з трубчастими позитивними пластинами, мають такі характеристики:

• великий термін служби - до 15 років;
• стійкість до циклічного режиму - більш 1200 циклів;
• відсутність необхідності обслуговування протягом усього терміну служби;
• мінімальне газовиділення;
• саморозряд - приблизно 3% на місяць.

Внаслідок високої вартості таких акумуляторів, з'являється бажання використовувати звичайні свинцево-кислотні акумуляторні батареї (автомобільний акумулятор). Термін служби таких акумуляторів у складі сонячної батареї - не більше 2-3 років. Внаслідок цього за термін використання сонячної батареї (15-20 років і більше) необхідно буде міняти акумулятори (до цього додадуться витрати на обслуговування акумуляторів та обладнання приміщень). З метою отримання необхідного робочого напруги акумулятори або акумуляторні батареї з'єднують послідовно. При цьому слідують певним правилам:

• використовують акумулятори тільки одного типу, вироблені одним виробником і в один час (до 1 місяця);
• експлуатують всі акумулятори одночасно, не роблячи відводів від окремих акумуляторів ;
• не об'єднують акумулятори з різницею в даті випуску більш ніж на місяць в одну акумуляторну батарею;
• забезпечують різницю температур окремих акумуляторів не більше 3 ° С.

Для продовження терміну служби акумуляторів при циклічному режимі роботи в сонячних батареях важливо не допускати глибокого розряду. Рівень розряду характеризується глибиною розряду, яка виражається у відсотках від номінальної ємності акумулятора. 

Інвертори

Сонячний генератор (яким би складним і великим він не був) може виробляти лише постійний струм. На щастя, є багато споживачів, що використовують саме постійний струм (заряд акумуляторів, освітлення, радіоапаратура і т.д.), але споживачів змінної напруги 220В не менше. Для перетворення постійного струму акумуляторної батареї в змінний синусоїдальної форми, потрібен інвертор. Інвертори - напівпровідникові прилади. Вони можуть бути поділені на два типи відповідно до типу фотоелектричних систем:

• інвертори для автономних систем сонячних батарей;
• інвертори для мережевого використання.

Вихідний каскад у обох типів багато в чому схожий, а основна відмінність в схемі управління. Перший тип має генератор частоти, а другий повинен працювати синхронно з промисловою мережею . Для всіх типів ключовий параметр - ККД (який повинен бути більше 90%). Вихідна напруга автономних інверторів як правило складає 220В (50-60 Гц), а в інверторах потужністю 10-100кВт можна отримувати трифазну напругу 380В. Всі автономні інвертори трансформують постійний струм акумуляторних батарей. Внаслідок цього вхідний напруга вибирається з ряду 12, 24, 48, 60, 96 і 120В. Чим більше вхідна напруга, тим простіший інвертор і тим вище його ККД. При великій напрузі істотно менші втрати на передачу енергії від сонячного генератора до акумуляторної батареї, регулятору заряду і інвертору, однак при цьому ускладнюється конструкція сонячної електростанції та її експлуатація при небезпечних напругах.  До форми вихідного сигналу автономних інверторів пред'являються менш жорсткі вимоги. Нерідко (якщо дозволяє навантаження) можливе використання інверторів з трапецієподібним вихідним сигналом. Такі інвертори коштують в 2-3 рази дешевше інверторів з синусоїдальним вихідним сигналом. Важливий параметр автономних інверторів - залежність ККД від потужності підключеного навантаження. ККД не повинен значно знижуватися при підключенні навантаження в десять разів меншою (по споживаної потужності), ніж номінальна потужність інвертора. Разом з тим інвертор повинен витримувати перевантаження в вихідних ланцюгах (при підключенні електродвигунів та інших динамічних навантажень). Таким чином, до автономного інвертору пред'являються такі вимоги:

• здатність переносити без наслідків перевантаження (як короткочасні, так і тривалі);
• маленькі втрати при малих навантаженнях і на холостому ходу;
• стабілізація вихідної напруги;
• низький коефіцієнт гармонік (перекручувань форми вихідної напруги);
• високий ККД;
• відсутність перешкод на радіочастотах.

Іноземні фірми пропонують широкий асортимент інверторів, спеціально розроблених для сонячних батарей. Такі інвертори вже мають блок регулятора відбору максимальної потужності, блок регулятора заряду, а також додатковий вхід підключення дизель-генератора (для екстреної підзарядки акумуляторної батареї). До вихідного сигналу мережевих інверторів пред'являються найбільш жорсткі вимоги. Для зниження втрат на перетворення такі інвертори працюють при високих вхідних напругах. Оскільки їх вхідні кола підключаються безпосередньо до сонячній батареї, інвертори мають регулятор відбору максимальної потужності (вбудований в інвертор). Мережеві інвертори мають також блок контролю потужності сонячної батареї (і включаються автоматично, як тільки потужність сонячної батареї стає достатньою для формування змінного сигналу).

Зелений тариф для населення України

В Україні законом від 20 листопада 2012 року, № 5485-VI було внесено зміни до закону «Про електроенергетику» щодо стимулювання виробництва електроенергії з альтернативних джерел енергії. Згідно цих змін і доповнень, приватні домогосподарства зможуть продавати надлишки електроенергії, яка виробляється за допомогою сонячних панелей. 

В новій редакції в частині 5 статті 15 Закону України «Про електроенергетику» говориться: «Електрична енергія, вироблена з енергії сонячного випромінювання об'єктами електроенергетики (генеруючими установками) приватних домогосподарств, величина встановленої потужності яких не перевищує 10 КВт, придбавається енерогопостачальниками, що здійснюють постачання електричної енергії за регульованим тарифом на території провадження ліцензійної діяльності, за "зеленим" тарифом в обсязі, що перевищує місячне споживання електроенергії такими приватними домогосподарствами. Виробництво електроенергії з енергії сонячного випромінювання приватними домогосподарствами здійснюється без відповідної ліцензії. Порядок продажу та обліку такої електроенергії, а також розрахунків за неї затверджується національною комісією, що здійснює державне регулювання у сфері енергетики.»

Отже ми бачимо, що: якщо у людини на будинку знаходяться сонячні панелі загальною потужністю не більше 10 кВт і якщо ці панелі протягом місяця виробляють електрики більше ніж людина споживає, то її можна продавати в загальну мережу за «зеленим тарифом».

А тепер давайте по порядку розберемося з усіма деталями.

Що таке взагалі «зелений тариф»? 

Стаття перша Закону України «Про електроенергетику» у спрощеному варіанті дає таке визначення: «Зелений тариф» – спеціальний тариф, за яким закуповується електрична енергія, вироблена на об’єктах електроенергетики з альтернативних джерел енергії». Тобто якщо у вас сонячні панелі виробляють електроенергію, то ви можете її продавати за даним тарифом.

Як визначити ставку «зеленого тарифу»? 

Стаття 17-1 Закону України «Про електроенергетику» повідомляє, що: "Зелений тариф» для приватних домогосподарств, які виробляють електричну енергію з енергії сонячного випромінювання, встановлюється на рівні роздрібного тарифу для споживачів другого класу напруги на січень 2009 року, визначеного із застосуванням тарифного коефіцієнта, що застосовується для пікового періоду часу (для тризонної тарифної класифікації), помноженого на коефіцієнт "зеленого" тарифу для електроенергії, виробленої з енергії сонячного випромінювання для приватних домогосподарств». 

З першого разу в цьому визначенні нічого незрозуміло, але зараз все розтлумачимо. «Зелений тариф» можна визначити за простою формулою: 

А*В*С, 

де А – роздрібна ціна на електроенергію для другого класу споживачів на 01.01.2009 в євро (А=0,05385 євро/кВт*год); 
В – коефіцієнт пікового періоду (В=1,8); 
С – коефіцієнт «зеленого тарифу» для домашніх домогосподарств (С=3,7). 

Отже, маючі всі дані можна порахувати величину «зеленого тарифу»: 

0,05385 * 1,8 * 3,7 = 0,358641 євро за 1 кВт*год.

Якщо перевести величину тарифу в національну валюту – гривню, то отримаємо приблизно 3,70 грн за 1 кВт*год.

Ставка «зеленого тарифу» досить вражаюча! Тобто якщо населення в середньому купує в «Обленерго» 1 кВт за 30 копійок, то тепер людина може продавати 1 кВт надлишкової електроенергії в десять разів дорожче.

Коли цей закон і цей тариф вступають в силу?

Даний закон і «зелений тариф» уже діють для електростанцій, що працюють на відновлювальних джерелах енергії. Саме завдяки цьому закону в Криму були швидко збудовані і введені в експлуатацію надпотужні сонячні електростанції. Але ми зараз розглядаємо приватні домогосподарства, для яких існує багато відмінностей. У прикінцевому положенні закону зазначено, що «зелений тариф» для приватних домогосподарств починає діяти з 1 січня 2014 року.

Як це буде працювати в реальному житті?

Наразі чіткого механізму регулювання продажу електроенергії приватними особами немає. Втім експерти відзначають, що готується постанова, яка буде детально регулювати і контролювати цей процес. Окрім того «обленерго» повинно буде проводити відповідні підготовчі технічні роботи. Також однією з обов’язкових умов отримання «зеленого тарифу» буде наявність приборів автоматичного обліку електроенергії. 
Отже ми бачимо, що в Україні уже зараз досить активно впроваджуються заходи, які стимулюють розвиток альтернативної енергетики. І це не дивно, адже в Німеччині вже давно прості люди беруть активну участь в формуванні енергетичного комплексу держави. Так 60% сонячної енергії країни дають саме приватні домогосподарства.