У той час як в Білорусі все більше і більше говориться про енергозбереження, субсидовані тарифи на електроенергію для населення далекі ще від рівня, при якому широке використання альтернативної енергетики стане рентабельним.

Сонячні модулі і вітроустановки поки ще занадто дорогі, щоб отримувати з їх допомогою енергію для індивідуального споживання. Проте альтернативна енергетика поступово розвивається і займає свою нішу, дозволяючи економити гроші.

Як приклад можна привести недавно з'явилися на трасі Брест - Москва знаки, що попереджають про пішохідний перехід. Вони обладнані світлодіодним підсвічуванням, видною здалеку. Над знаком встановлено сонячний модуль, що заряджає в денний час акумулятор, який, в свою чергу, віддає енергію вночі.

Альтернативна енергетика вигідна там, де неможливо або дуже дорого провести звичайну електролінію. У вищеописаному випадку тягнути електрику до знаку переходу довелося б на багато кілометрів, витративши при цьому десятки мільйонів рублів, в той час як сонячний модуль обійшовся в кілька сотень доларів. Таких прикладів можна навести безліч: в південних країнах вже з'являються базові станції стільникового зв'язку на сонячних батареях, рекламні щити з підсвічуванням і навіть світлодіодні ліхтарі дорожнього освітлення.

Своїми руками

У автора давно назріла необхідність в автономному джерелі живлення. Влітку, виїжджаючи на природу на пікнік, добре мати з собою прохолодні напої і свіжі продукти. Для цих цілей свого часу був куплений автохолодильник, який підключається до прикурювача автомобіля. В дорозі, коли навколо спека, в холодильнику завжди прохолодно, і продукти доїжджають до пікніка свіжими і охолодженими. Але далі виникали проблеми: включеним в машині холодильник надовго не залишиш - споживаючи енергію, як автомобільна фара, він швидко посадить акумулятор. Загалом, до середини жаркого дня від холоду не залишалося й сліду.

Сонячна батарея якнайкраще повинна підійти для вищеописаного випадку. Адже виїзди на пікніки відбуваються зазвичай в сонячну погоду, і віддача від сонячної батареї повинна бути максимальною. Ось так виникла ідея за допомогою сонця отримувати холод.

Готові сонячні модулі, на жаль, все ще дуже дороги. Судячи по паспорту, автохолодильник споживає 48 ват, і потрібний по потужності модуль буде коштувати ніяк не менше 300 доларів. Це в Росії. У Білорусі така дивина буде коштувати ще більше. Дорогувато для пікніка.

Вихід був знайдений на блозі одного американського умільця, який для своєї експериментальної установки самостійно зібрав сонячну батарею з некондиційних модулів. Такі в незліченній кількості продаються на відомому аукціоні eBay з позначкою "DIY" (що розшифровується як Do It Yourself, "зроби сам"). Для пошуку пропозицій досить ввести словосполучення "solar cells". Зазвичай продаються погано порізані некондиційні модулі з нерівними краями (sharpen edges). Якість модуля від цього сильно не страждає, і їх цілком можна використовувати для побудови своєї батареї.

Для складання стандартної батареї потужністю 50 ват зазвичай використовують 36 модулів розміром 3 × 6 дюймів з ККД 11%. Кожен модуль виробляє 0,5 вольт, струм - близько 3 ампер. Поєднуючи модулі послідовно, можна отримати батарею потужністю близько 50 ват (напруга при цьому буде 18 вольт, а струм - до 3 ампер). Чому 18 вольт? Тому що це найкраще напруга для зарядки стандартних 12-вольтів акумуляторів. Адже сонячна батарея зазвичай працює в зв'язці з акумулятором, який накопичує вироблювану енергію, дозволяючи витрачати її, коли це потрібно споживачеві.

У нашому ж випадку ми можемо обійтися і без акумулятора, так як споживати енергію ми будемо днем, в сонячну погоду, безпосередньо від сонячної батареї. Перетворювач на 12 вольт нам теж не потрібен, тому як автохолодильник не критичний до рівня напруги і його стабільності. Більш того, автохолодильник створить таке навантаження, що напруга "просяде" до нормативних 12 вольт. Або навіть нижче. Як показують подальші досліди, такі припущення виправдані.

Отже, необхідні 36 модулів були куплені на eBay за допомогою банківської карти за 48,9 долара (без торгу, по "Buy It Now"). Доставка з США обійшлася в 17,64 долара. Хочу зауважити, що за посилки вартістю понад 120 євро (включаючи вартість доставки) доведеться платити мито. Тому не варто замовляти багато елементів відразу. При доставці вибирайте USPS - це поштова служба США. Доставка експрес-службами DHL, UPS і іншими коштуватиме дорожче, до того ж доведеться платити мито.

Посилка прийшла на диво швидко. Менше ніж за два тижні. Модулі, незважаючи на їх крихкість, виявилися цілими - мабуть, завдяки гарній упаковці. Більш того, продавець поклав два запасних, на всякий ... Забігаючи вперед, скажу, що вони виявилися не зайвими. Модулі дійсно дуже тендітні. Досить неакуратно натиснути пальцем, і модуль розлітається на дрібні осколки, як шматочок слюди. В результаті два модуля з необережності розколов при монтажі.

Спочатку на рівному столі спаяв 4 ланцюжки по 9 модулів. Потім почав їх монтувати. На заводах сонячні модулі монтують тверду поверхню, закриваючи зверху спеціальним розпеченим склом. У дощ з градом панель використовувати не збираюся, тому з підручних матеріалів підійде і оргскло. В якості підкладки використовував звичайну фанеру. Вирізавши шматки 66 на 77 см, за допомогою будівельного скотча прикріпив всі 4 ланцюжки модулів до оргскла. Далі спаяв все 4 ланцюжки між собою, прикріпив колодку з гвинтиками, вивівши туди дроти.

По краях оргскла був прокладений спінений двосторонній двоміліметровий скотч. Те ж саме було зроблено і в проміжках між ланцюжками. Зверху накрив все фанерою. Вийшов такий "пиріг": фанера, повітря, модулі, оргскло. Товстий скотч не дає стикатися фанері і оргскла, зберігаючи простір для тендітних модулів. Адже їх дуже легко розчавити.

Ось що вийшло:

У наступні ж вихідні виїхали на Вилейку на тестування. День був не найвдаліший. За Росії гули пожежі, а у нас була легкий серпанок, зрідка приховує сонце пеленою так, що на нього можна було дивитися. Проте батарея показала непогані результати.

Для тестування в якості навантаження був використаний холодильник, який споживає автомобільні 12 вольт, 4 ампера. Замірявся напруга, що видається батареєю при підключеному холодильнику, і його споживаний струм:

Ясна сонячна погода 10 вольт, 3 ампера Легка серпанок 8 вольт, 2,2-2,7 ампер Сонце за хмарою (тіней вже не видно) 5 вольт, 1 ампер

Як видно, потужність батареї не досягла заявлених ідеальних 50 ват. Цього і варто було очікувати. Все-таки у нас не Сахара, сонце не таке сильне. Також варто врахувати некондиційність модулів і покриття з примітивного оргскла.

Однак навіть коли ховалося сонце і тінь зливалася з навколишнім фоном, холодильник продовжував працювати, видаючи холод. Всі продукти залишалися холодними цілий день. Мета досягнута!

Якщо у вас приватний будинок

... то про альтернативні джерела енергії можна задуматися вже зараз.

Перше, з чого потрібно почати, - це заходи з енергозбереження. Економічні лампочки, утеплення стін, хороші склопакети, вентиляція з рекуперацією тепла ... Нерозумно обважувати храм дорогим сонячними батареями, для того щоб "раскочегарить" стару "лампочку Ілліча" з ККД 5%.

Сонце - невичерпне джерело енергії. Саме вона влітку "обігріває" нашу половину земної кулі, приносячи гігантську кількість енергії. Вважається, що в сонячний день на один квадратний метр поверхні потрапляє більше 1000 ват сонячної енергії. Якщо всю її зуміти перетворити, то за пару хвилин можна закип'ятити літр води (порівняйте, потужність одного чайника зазвичай складає 2000 ват).

На практиці ККД поширених сонячних елементів складає близько 20%. Тобто з 1 квадратного метра батареї ви отримаєте близько 200 ват електричної енергії. Візьміть середню вартість батареї такої площі, помножте на кількість потрібних вам ват. Додайте сюди хитру електроніку (вартістю в тисячі доларів), яка дозволяє накопичувати енергію або віддавати надлишки в зовнішню мережу ... Зробіть поправку на кількість ясних днів в Білорусі (їх близько 30-40 в рік). І зрозумієте, що заощадити на електриці, використовуючи сонячні батареї, вам не вдасться. Хіба що живити "халявної" енергією некритичні джерела: світлодіодні світильники на галявині в саду.

Для опалення будинку та підігріву гарячої води є інші, більш ефективні способи. Сонячні колектори. Їх все більше і більше встановлюють в Європі. ККД вакуумних сонячних колекторів (а саме такі найкраще використовувати в наших умовах) досягає 80%. За свідченням користувачів, в мінських умовах, в літній час і в міжсезоння, в приватних будинках вдається забути про підігріві гарячої води за допомогою традиційних видів палива. Принцип роботи вакуумного колектора полягає в тому, що сонце через прозору колбу з розрідженим повітрям нагріває трубку з рідиною-теплоносієм. Оскільки трубка з гарячою рідиною відокремлена від навколишнього середовища, втрат тепла не відбувається. Такі колектори можуть працювати навіть в сонячний зимовий день.

сонячні перспективи

Для того щоб оцінити перспективи розвитку сонячної енергетики в Білорусі, необхідно відповісти на наступні питання:

1. Яку нішу може зайняти сонячна енергетика?
2. Які перспективи розвитку сонячних технологій?

Як було показано вище, вже зараз має сенс використовувати сонячні батареї в місцях, віддалених від ліній електропередач і не критичних до постійного наявності електроенергії. Згодом сонце може зайняти свою нішу і в великій енергетиці. На даний момент основними генеруючими потужностями в Білорусі є ТЕЦ і ГРЕС. І якщо ККД ТЕЦ, завдяки когенерації теплової енергії, досягає 80-90%, то ККД ГРЕС не перевищує 40%. ТЕЦ є основними джерелами енергії в опалювальний період, ГРЕС - влітку. Також варто відзначити, що споживання енергії днем ​​в 2 рази перевищує споживання вночі. Виходить, що найдорожче електроенергія обходиться нам літнього дня, тобто в період максимальної вироблення енергії сонячними батареями. Питання, як завжди, в ціні.

Останнім часом сонячні технології переживають бурхливий розвиток. Досить сказати, що максимально досяжний ККД сонячних елементів за останні 10 років збільшився з 32 до 42%. Обсяги виробництва зростають на 60-100% щороку. Навіть у кризовий 2009 рік, коли ціна нафти впала до 30 $ за барель, ринок сонячних елементів виріс на 25%. Також постійно знижується і їх собівартість. З'являються нові дешеві способи виробництва сонячних батарей. При середній вартості сонячних модулів 4 $ за ват встановленої потужності в США вже продаються тонкоплівкові модулі з ціною 1 $ / Вт. Причому вже досягнута собівартість виробництва 0,3 $ / Вт. Середня собівартість кіловат-години сонячної енергії в США сьогодні становить 19 центів і знизилася більш ніж на 10% за останні два роки. Для порівняння: на сьогоднішній день субсидований тариф на електрику для населення в Білорусі дорівнює 125 рублям, або 4 центів.

Разом з тим тариф для потреб опалення та гарячого водопостачання з приєднаною потужністю обладнання більше 5 кВт дорівнює 865 рублям, або 29 центам. В умовах Білорусі при собівартості 0,3 $ / Вт вартість сонячного аналога проектованої АЕС складе $ 4-7 млрд при порівнянному терміні експлуатації і практично нульових експлуатаційних витратах. На практиці замінити АЕС на СЕС, звичайно ж, не вийде через мінливості вироблення енергії на СЕС.

Таким чином, досягнутий рівень розвитку сонячних технологій і його динаміка дозволяють зробити висновок про те, що сонячна енергетика рано чи пізно з'явиться і в Білорусі. На даному етапі в Білорусі доцільно прийняти закон про альтернативну енергетику, який би стимулював розвиток цього напрямку. Також необхідно переглянути технічних стандартів електромереж і обладнання з тим, щоб надати можливість віддачі виробленої локально, за допомогою сонячних батарей, енергії в загальну мережу.

інші джерела

Перше, що спадає на думку після сонячних установок, - це використання вітру. На жаль, вітряки - дуже дороге задоволення. І встановиш їх не на кожному обійсті. Більш перспективною для обігріву будинку взимку представляється ... геотермальна енергія. Так-так, в Білорусі, де немає вулканів і підземних озер з окропом.

З'явився цілий клас установок, які називаються тепловими насосами. Тепловий насос дозволяє "викачувати" з землі теплову енергію і пустити її на обігрів будинку. Зовнішній контур насоса закладається в землю, на рівень, де грунт завжди залишається позитивною температури. Внутрішній контур обігріває будинок. Для опису принципу роботи теплового насоса часто призводять аналогії "холодильника навпаки". Викачуючи малі частки тепла з-під землі, насос нагріває внутрішній контур опалення до температури близько 30 градусів Цельсія.

Вартість теплових насосів для приватних будинків на поточний момент впала нижче десяти тисяч євро, що в світлі підвищення цін на паливо подається рентабельним. Багато продавців заявляють про 200-300% ККД таких установок. Споживаючи з мережі близько 3 кіловат енергії, установка дає тепла в 2-3 рази більше. На жаль, в Білорусі є проблеми з установкою таких пристроїв. Енергетики вважають, що будинок опалюється електрикою, і підвищують ціни на споживану електроенергію в рази. Крім того, високі митні збори на ввезення таких установок не мають нічого спільного зі спробами Білорусі стати енергонезалежною державою.

Сергій Деркач, Олександр Лук'янчик, ET CETERA