Фотоэнергетика Украины

Фотоэлектрическое генерирование энергии (Фотоэнергетика) обусловлено пространственным распределением носителей положительного и отрицательного зарядов в полупроводниках электромагнитного излучения; в присутствии электрического поля эти заряды способны создавать электрический ток во внешней сети.

Приспособления на полупроводниковых переходах называют фотоэлементами (ФЭ) или фотобатареями (ФБ), солнечными батареями (СБ), солнечными фотоэлектрическими преобразователями ( СФЭП).

Коэффициент полезного действия (КПД) промышленных СФЭП находится в пределах от 10 до 20 % при средних нормах попадания солнечного излучения. Они могут вырабатывать в день от 1 до 2 кВт ■ ч электроэнергии на 1 м2 рабочей поверхности. Солнечные элементы генерируют электрический ток прямо пропорционально интенсивности солнечного излучения.

Технология изготовления фотоэлементов совершенствуется с каждым годом, при этом затраты на их изготовление и цена генерированной ими электроэнергии постоянно уменьшаются, а КПД увеличивается.

За последние годы достигнут значительный технический прогресс в фотоэлектрическом преобразовании солнечной энергии, что позволило значительно снизить удельные капиталовложения в установки такого типа и себестоимость выработанной ими электроэнергии. Динамика мирового производства фотобатарей по прогнозам до 2010 г. выглядит следующим образом:

• на 1997 г. — 120 МВт;
• на 2000 г. — 300 МВт;
• на 2005 г. — 600 МВт;
• на 2013 г. — 1750 МВт.

В Японии ежегодно выпускается до 100 миллионов карманных калькуляторов с электропитанием от СФЭП, общая мощность которых составляет 4,7 МВт, или 7 % их мирового производства. Особенно широкое распространение в начале 90-х годов СФЭП получили в развивающихся странах, где они применяются для освещения в качестве привода водяных насосов, заменяя керосиновые лампы, свинцовые аккумуляторы и дизельные двигатели.

Простота в обслуживании, небольшая масса, высокая надежность и стабильность СФЭП делают их привлекательными для широкого использования. В середине 90-х годов наибольшее распространение получили СФЭП на основе монокристаллического кремния — почти половина всех выпущенных СФЭП; производятся также СФЭП на основе поликристаллического кремния.

В последнее время в качестве фотоэлектрических преобразователей солнечного излучения широко используются фотоэлементы из арсенида галия и других широкозонных полупроводников; они имеют высокий КПД, достигающий в лучших образцах 15…22 %, а при использовании сложных каскадных систем на их основе — даже 27…30 %.

Дальнейшее повышение эффективности СФЭП связано с переходом от кремния на гетероструктуры с использованием концентраторов солнечного излучения. Фотоэлементы на основе композитов аресенида галия и арсенида алюминия имеют КПД 20…22 %. При концентрации солнечного излучения кратностью 50… 100 и использовании тепла, выделяющегося при этом, возможно увеличение КПД энергоустановок до 30…35 %.

Усилия зарубежных фирм-разработчиков фотоэлектрического оборудования направлены на уменьшение стоимости установленной мощности за счет:

• разработки и внедрения более эффективных технологий производства полупроводникового кремния, солнечных элементов, солнечных батарей, систем аккумулирования электроэнергии;
• наращивания более масштабного производства.

В Украине имеются мощные производители полупроводникового кремния — завод чистых металлов в г. Светловодске (Кировоградская область) и титано-магниевый комбинат в г. Запорожье. Наиболее благоприятные условия имеет Светловодский завод чистых металлов, на котором осваивается производство фотоэлектрических батарей для рыночной продажи малыми партиями.

Кроме того, в Украине есть мощная база для производства фотоэлементов — предприятие в г. Черновцы, где фотоэлементы уже выпускаются малыми сериями, предприятия Министерства электронной промышленности в г. Киеве (НПО «Кристалл», НПО им. С. П. Королева) и предприятие по выпуску преобразователей в г. Запорожье (ПО «Преобразователь»), Прогнозные показатели эффективности СФЭП-технологий представлены в табл. 2.3.

Основным препятствием развития фотоэнергетики в Украине является высокая стоимость установленной мощности СФЭС и, соответственно, генерированной электроэнергии. По состоянию на 1997 г. средняя стоимость установленной мощности отечественных солнечных батарей в составе СФЭС приблизительно 8 грн/Вт, а стоимость генерированной СФЭС электроэнергии 1 грн/кВт • ч.

Анализ выполнения заданий программы за 1998—1999 гг. показал отставание реальных объемов внедрения фотоэнергетического оборудования от запланированных вследствие недостаточного финансирования.

Дата публикации: 09.03.2013

Похожие записи:

• Солнечная энергетика Украины. Технологии и оборудование
• Солнечная энергетика. Потенциал Украины
• Солнечная энергетика Украины
• Производственные возможности и программы развития ветроэнергетики Украины
• Возможности использования ветроустановок различных типов
• Использование энергии ветра в Украине. Исторический экскурс