Saulės energija yra pats galingiausias atsinaujinančios energijos šaltinis. Teorinis metinis saulės energijos potencialas yra tūkstančius kartų didesnis už kitų rūšių energijos potencialą. Nepaisant to, Saulės energijos potencialas energijos gamybai kol kas naudojamas mažiausiai. Saulės energija naudojama šilumos ir elektros energijos gamybai. Šiluma, kurią išspinduliuoja Saulė, gali būti naudojama vandens ir patalpų šildymui. Vandens šildymui reikalingi saulės kolektoriai, kurie nukreipia Saulės šilumą į karšto vandens paruošimo sistemą. Patalpų šildymui taip pat naudojami Saulės kolektoriai, tiekiantys karštą vandenį į šildymo sistemą.
Saulės energija yra energijos konversijos nuo saulės į elektros , tiesiogiai naudojant fotoelektros (PV), netiesiogiai naudojant koncentruotos saulės energijos , arba jų derinys. Koncentruotos saulės energijos sistemos naudoja objektyvus ar veidrodžius ir saulės sekimo sistemas, kad sutelktų didelę saulės šviesos dalį į mažą spindulį. Fotoelektriniai elementai, naudodamiesi fotovoltiniu efektu, šviesą paverčia elektros srove .
Iš pradžių fotovoltiniai elementai buvo naudojami tik kaip elektros energijos šaltinis mažoms ir vidutinėms reikmėms, pradedant skaičiuotuvu, kurį maitina viena saulės baterija, ir tolimaisiais namais, kuriuos maitina ne tinklinė stogo fotoaparatų sistema. Komercinės koncentruotos saulės elektrinės pirmą kartą buvo sukurtos devintajame dešimtmetyje. Sumažėjus saulės energijos kainai, prie tinklo prijungtų saulės baterijų sistemų skaičius išaugo iki milijonų ir statomos komunalinės energijos fotoelektrinės jėgainės su šimtais megavatų. Saulės fotoelementai greitai tampa nebrangia, mažai anglies išskiriančia technologija, kuria siekiama panaudoti atsinaujinančią energijąiš saulės. Dabartinė didžiausia fotoelektrinė jėgainė pasaulyje yra Pavagada saulės parkas , Karnataka, Indija , kurios gamybos galia yra 2050 MW.
Saulės energetika
Saulės energetikos patraukliausia savybė yra ta, kad žaliava – saulės šviesa gaunama nemokamai. Tačiau ji turi ir ženklių trūkumų – nestabilumą tiek dienos metu, tiek metų bėgyje. Debesuotą dieną šviesos kiekis, patenkantis ant elektrą generuojančių įrenginių labai reaguoja į besikeičiantį debesuotumą ( žr. Pav.), o metų eigoje saulės šviesos kiekis , tuo pačiu generuojamos elektros kiekis, sausio ir birželio mėnesį skiriasi 8 kartus (žr. Pav). Be to, saulės elektra generuojama tik dieną, o naktį jos neturime, nors elektros poreikis išlieka ir vakarais, ir naktį
Nepaisant minėtų netolygumų, metinė elektros gamyba iš saulės įrenginių yra gana gerai prognozuojama: Lietuvos sąlygomis iš instaliuoto saulės jėgainės 1 kW vidutiniškai gaunama 950 kWh elektros energijos. Tačiau šis energijos kiekis šiek tiek skiriasi atskiruose Lietuvos regionuose, kadangi šiuose regionuose skiriasi šviesos energijos kiekis, patenkantis į žemės paviršiaus ploto vienetą.
Dėl saulės šviesos energijos pasiskirstymo nevienodumo ir vidutinis generuojamos energijos kiekis atskiruose VRM objektuose skirsis. Iš 1 kW instaliuotos galios saulės elektrinės vidutiniškai bus gaunama:
Palangoje – 1080 kWh elektros energijos;
Vilniuje – 900 kWh;
Kaune – 920kWh.
Saulės energijos generavimas atskirais metais skiriasi nedaug: „blogų“ ir „gerų“ metų skirtumas nebūna didesnis negu 5%.
Teisinė dalis
Saulės elektrinių įrengimą reglamentuoja LR „Atsinaujinančių išteklių energetikos įstatymas“ ir LR „Energetikos įstatymas“ su juos palydinčiais Energetikos ministro įsakymais.
Pagrindiniai reikalavimai, norint įsirengti saulės jėgainę, ir jų įgyvendinimo eiga yra šie:
- gauti LESTO/ESO išankstines technines sąlygas,
- – gauti Valstybinės energetikos inspekcijos „ Leidimą plėsti elektros energijos gamybos pajėgumus“;
- – gauti LESTO/ESO Prisijungimo sąlygas,
- – šiais dokumentais remiantis parengti saulės jėgainės projektą;
- – įrengti saulės jėgainę ir gauti valstybinės energetikos inspekcijos Aktą-pažymą dėl jos tinkamumo;
- – gauti Valstybinės energetikos inspekcijos „ Leidimą gaminti elektros energiją“,
- – pranešti LESTI/ESO apie jėgainės įrengimą arba sudaryti sutartį su tiekėju dėl elektros gamybos (jei bus taikoma dviguba apskaita).
Naujas ir palankias galimybes saulės energiją plačiau panaudoti suteikia AIE įstatyme numatyta galimybė pagamintos, bet nesuvartotos saulės elektros dalį atiduoti skirstomųjų elektros tinklų operatoriui, o po to ją susigrąžinti, taip vadinama „ dvigubos apskaitos“ sistema. Ji ypač naudinga objektuose, kurie mažai vartoja elektros savaitgaliais arba vasarą. Šiuose objektuose pagamintą perteklinę elektrą galima atiduoti į tinklus, o esant trūkumui – susigrąžinti. Tai sudaro žymiai palankesnes sąlygas efektyviam saulės elektros panaudojimui. Kol kas ši sistema taikoma tik iki 50 kW galios jėgainėms, tačiau šiuo metu Energetikos ministerijoje ir Seime aptariama galimybė šią ribą padidinti iki 100 kW.
Visą saulės jėgainės tipinį kompleksą sudaro:
- – Saulės fotovoltiniai moduliai;
- – Modulių tvirtinimo metalinės konstrukcijos;
- – Įtampos keitikliai;
- – Elektros kabeliai ir jungtys, sujungiančios modulius su įtampos keitikliais.
Nuo įtampos ketiklių įtampa jėgos kabeliais paduodama š esamą objekto elektros tinklą.
Saulės elektra gaminama saulės elektros moduliuose, dar vadinamuose fotovoltiniais moduliais. Tai – puslaidininkinės stiklu padengtos plokštės, dažniausiai 100 X 170 cm (tipinio) arba 100X200 cm (padidinto) dydžio, sveriančios 24 arba 28 kg. Moduliai gali būti su aliuminio rėmais arba be jų (stiklas/stiklas tipo moduliai).
Dažniausiai naudojami polikristalinio arba monokristalinio silicio moduliai.
Polikristaliniai moduliai yra pagaminti iš polikristalinio silicio, t. y. tokio, kuris išsikristalizavo iš daugybės monokristalų. Paprastai celės yra šviesiai mėlynos spalvos, turi kvadrato ar stačiakampio formą, dažnai yra matomi kristalų kraštai. Šis celių tipas turi aukštą naudingumo koeficientą, tačiau žemesnį už mono- modulių ir didelį galios sumažėjimo rodiklį, kylant aplinkos temperatūrai, tačiau žemesnį už mono- modulių. Taip pat polikristaliniai moduliai, lyginant su monokristaliniais, yra 8-15% pigesni.
- Palanki kaina
- Aukštas naudingumo koeficientas (14 – 16%)
- Didelis tiekėjų pasirinkimas
- Galima naudoti su bet kuriuo tinklo inverterio ar įkrovimo valdiklio tipu
- Sąlyginai didelė vieno modulio galia, kas mažina bendrą modulių skaičių ir palengvina montavimo darbus
Trūkumai:
- Margas mėlynos spalvos paviršius, kuris ne visiems patinka
- Dėl didelės pasiūlos ir sąlyginai paprasto gamybos proceso labai lengva įsigyti prastos kokybės produktus, todėl verta rinktis tik patikimus gamintojus
- Aukštas temperatūrinis galios koeficientas (0.40 – 0.47%/C), todėl karštą vasaros dieną sumažėja generuojama galia
Monokristaliniai (MONO c-Si) saulės moduliai
Monokristalinio saulės modulio celės yra pagamintos iš didelių silicio monokrostalų. Dažniausiai yra juodos spalvos. Šis modulių tipas pasižymi tuo, jog turi aukščiausią naudingumo koeficientą ir didžiausią galios sumažėjimo rodiklį, didėjant aplinkos temperatūrai. Be tradicinių monokristalių celių taip pat yra gaminamos HIT tipo celės ir celės su dviem elektrodais modulio galinėje pusėje. Tai yra didelio našumo nišiniai sprendimai.
- Aukštas naudingumo koeficientas (15 – 18%)
- Gražus juodos spalvos paviršius
- Didelis tiekėjų pasirinkimas
- Galima naudoti su bet kuriuo tinklo inverterio ar įkrovimo valdiklio tipu
- Sąlyginai didelė vieno modulio galia, kas mažina bendrą modulių skaičių ir palengvina montavimo darbus
- Geras našumas esant silpnai saulės spinduliuotei
Trūkumai
- Dėl didelės pasiūlos ir sąlyginai paprasto gamybos proceso labai lengva įsigyti prastos kokybės produktus, todėl verta rinktis tik patikimus gamintojus
- Aukšta kaina
- Aukštas temperatūrinis galios koeficientas (0.43 – 0.5 %/C), todėl karštą vasaros dieną sumažėja generuojama galia
Ekonominė dalis
Saulės energetikos pagrindinis bruožas – žaliava energijai gaminti nekainuoja. Todėl saulės energetika reikalauja tik investicinių kaštų ir labai mažų kintamųjų kaštų, kuriuos sudaro tik eksploatacijos kaštai.
Sprendžiant apie investicinius kaštus, didelę įtaką turi ilgas modulių tarnavimo laikas, arba ilgo modulių darbo efektyvumo garantijos. Įprastai saulės modulių gamintojai suteikia tokias garantijas: įprastinių modulių – po 25 metų turės ne mažiau 80% pradinės galios, moderniausiu būdu gamintų stiklas/stiklas modulių – po 30 metų turės ne mažiau 90% pradinės galios. Tačiau modernesni moduliai yra brangesni, todėl elektrinės statytojui tenka apsispręsti, ką labiau taupyti: esamas lėšas ar būsimas.
Investiciniai kaštai 1 kW saulės elektrinei, priklausomai nuo modulių kokybės ir montavimo sudėtingumo, sudaro nuo 1500 eur/kW ( su žemos kokybės, dažniausiai Kinijos, gamybos moduliais) iki 1900 eur/kW ( su aukštos kokybės Europoje gamintais moduliais, aprūpintais mikroinvertoriais). Studijoje priėmėme vidutinį investicinių kaštų variantą – 1750 eur/kW.
Jėgainių eksploatacijos kaštai Lietuvos sąlygomis nėra dideli: dulkes nuo modulių nuplauna dažni lietūs, o sniego danga ant modulių ilgai neužsilaiko, kadangi pašvietus saulei tamsūs moduliai greitai įkaista ir sniegas nuslysta. Vertinama, kad metiniai eksploatacijos kaštai neviršija 200 EUR vienam objektui. Jie numato kasmetinį 2 specialistų atvykimą į objektą, vizualinę modulių, kabelių ir jungčių apžiūrą, o taip pat įtampos keitiklių parametrų patikrinimą, kontaktų ir schemos išvalymą. Dulkių ir sniego nuvalymas, o taip pat jėgainės draudimas į eksploatacijos kaštus neįtrauktas, numatant, kad draudimas bus įtrauktas į viso pastato draudimo kaštus.
Paros energijos suvartojimo ir saulės energijos pagamintos lyginamasis grafikas
Beveik visa energija bus sunaudota iš karto, perteklius sieks tik 4%, kurie bus atiduoti į elektros tinklus. Šiuo atveju rekomenduojama dvipusės apskaitos sistema.
Didžiausias elektros energijos suvartojimas ryte ir po pietų. Šis dėsningumas tikriausiai priklauso nuo SPA centro veikimo grafiko, ryte įrenginiai pasileidžia ir pasiruošia darbui varinėdami vandenį taip pat šildydami jį ir aplinkos temperatūrą. Mažiausiai elektros energijos suvartojama nakties metu. Suminis elektros energijos suvartojimas ganėtinai didelis – 861 kWh.
Ar naudinga šio puslapio informacija?
Komentarus ir pasiūlymus galima pateikti tiesiogiai šio tinklalapio administratoriui: Kontaktams
Taip pat galima prisijungti prie diskusijų ir informacijos pasidalinimo:
Facebook internetiniame puslapyje „Energetiko užrašai“
„Energetiko užrašai“ grupės internetiniame puslapyje Grupė „Energetiko užrašai“