В августе в Астрахань пребудет большой солнечный катамаран. В мае он вышел из Санкт-Петербурга и преодолевает километры водного пути исключительно засчет солнечной энергии.
Фёкла решила выяснить, каковы перспективы и насколько востребованы и окупаемы в нашей стране объекты, работающие на солнечных батареях.
Новый солнечный катамаран приводят в движение два литий-ионных аккумулятора суммарной емкостью 70 киловатт. Они дают энергию двум электромоторам мощностью по 4 киловатта/час. Пластиковый корпус судна закрывает крыша-навес из солнечной панели площадью 57 кв. м, российского производства. Длина судна - 11,6 м, ширина - 6,4 м, высота борта - 2 м. Крейсерская скорость катамарана - 10 км в час. В пиковом режиме электромоторы могут разогнать судно до 15 км в час, но такой темп приводит к нерационально высокому расходу энергии.
В двух гондолах оборудованы кают-компания, сантехнические удобства, четыре каюты, кухня. На камбузе- газовая плита, работающая от баллонов, электрическая мультиварка, чайник. На борту катамарана есть радар и радиостанции речного и морского диапазонов. Все работает как «умный дом»: энергосистема сама оптимизирует энергопотребление, забирая максимум от солнечной панели и добирая от аккумуляторов, которые заряжаются за несколько часов стоянки в погожий солнечный день.
Всего на борту судна могут находиться 12 человек. Экипаж же нынешней трехмесячной экспедиции состоит из трех человек - капитана и двух помощников. «Неподалеку от Рыбинского водохранилища мы попали в циклон, - отмечает руководитель экспедиции, директор АНО «Национальный центр инженерных конкурсов и соревнований» Евгений Казанов, - шли затяжные дожди, батарея не могла вырабатывать энергию. Тогда мы дотянули до пристани, а там подзарядились от сети. Но это исключение, для остального маршрута нам хватало энергии».
Солнечный катамаран может справиться с волной до двух метров. На Рыбинском водохранилище, в непогоду, катамаран преодолел полутораметровые волны, Ивановские пороги на Неве тоже прошел.
Производители основных компонентов солнечного катамарана - участники корпорации «Роснано». Создатели признаются, что это только прототип, но судя по всему, весьма успешный. Теперь разработку можно будет масштабировать, например, для использования в городах в качестве речных трамвайчиков.
Возможно, через несколько лет по Волге пойдут сотни судов на солнечной энергии!
Стоимость всего судна составляет порядка 13 млн рублей, из них 7 млн рублей приходится на энергетическую установку. Навесной бензиновый двигатель сравнимой мощности обходится примерно в десять дешевле, но его надо заправлять. И на каждый 500 км пути он будет потреблять, по оценкам Евгения Казанова, около тонны бензина. Солнце светит повсеместно и бесплатно, ресурса аккумуляторов, по расчетам специалистов, хватит на семь лет, панель прослужит 25 лет. Поэтому высокая стоимость судна должна окупиться низкими эксплуатационными расходами.
В то время как солнечный катамаран проходил водные пороги, в субтропическом Сочи испытали первый российский солнцемобиль SOL в форме катамарана. Он был создан на базе Молодежного конструкторско-технологического бюро Санкт-Петербургского политехнического университета. Собирали транспортное средство из композитных материалов российского производства. Его корпус, как и некоторые элементы ходовой части, созданы из углепластика - его часто используют в сфере авиации и военной техники. Энергию для движения машина получает от солнечных панелей площадью 4 кв м, установленных на крыше.
Испытания проводились на сочинской трассе «Формулы-1». Несколько кругов известного трека солнцемобиль уверенно проехал на скорости до 80 км в час.
Создатели машины утверждают, что форма катамарана позволяет снизить лобовое сопротивление с воздухом и увеличить скорость движения аппарата. Весит он не более 200 кг, движется почти бесшумно. Автомобиль оснащен автоматическим поддержанием оптимальной скорости, системой видеонаблюдения в кабине пилота и передачей его показателей в режиме онлайн. Для безопасности водителя установлена стальная пространственная рама.
Разработана машина специально для участия в спортивных соревнованиях - гонках на солнцемобилях - American Solar Challenge. «За девять дней наша машина должна преодолеть около трех тысяч км по дорогам общего пользования, - объясняет руководитель команды разработчиков Polytech Solar Team Евгений Захлебаев. - Максимальную скорость в 150 км в час он может показать на прямом участке, а вот на сочинской гоночной трассе получилось разогнаться только до 80 км в час».
Чтобы зарядиться, системе необходимо провести на солнце как минимум шесть часов. Накапливается энергия и во время движения машины.
Разработчики солнцемобиля уверены, что используемые при его проектировании технологии позже вполне могут быть применены при создании солнечного транспорта будущего, предназначенного для городских дорог и личного использования.
Сочи был выбран для испытаний не случайно - именно в Сочи очень много солнечных дней в году.
По данным Института Энергетической стратегии, теоретический потенциал солнечной энергетики в России составляет более 2300 млрд. тонн условного топлива, экономический потенциал – 12,5 млн. тонн условного топлива. Потенциал солнечной энергии, поступающей на территорию России в течение трех дней, превышает энергию всего годового производства электроэнергии в нашей стране.
Ввиду расположения России (между 41 и 82 градусами северной широты) уровень солнечной радиации существенно варьируется: от 810 кВт-час/м2 в год в отдаленных северных районах до 1400 кВт-час/м2 в год в южных. На уровень солнечной радиации оказывают влияние и большие сезонные колебания: на ширине 55 градусов солнечная радиация в январе составляет 1,69 кВт-час/м2, а в июле – 11,41 кВт-час/м2 в день.
Потенциал солнечной энергии наиболее велик на юго-западе (Северный Кавказ, район Черного и Каспийского морей), в Южной Сибири и на Дальнем Востоке. Наиболее перспективные регионы в плане использования солнечной энергетики: Калмыкия, Ставропольский край, Ростовская область, Краснодарский край, Волгоградская, Астраханская области, Алтай, Приморье, Читинская область, Бурятия... Однако некоторые районы Западной и Восточной Сибири и Дальнего Востока превосходят уровень солнечной радиации южных регионов. Так, например, в Иркутске уровень солнечной радиации достигает 1340 кВТ-час/м2.
Как заявляют эксперты, количество солнечной энергии, которая поступает на поверхность Земли в течение недели, превышает энергию всех мировых запасов нефти, газа, угля и урана. По мнению известного академика Жореса Алферова, «человечество имеет надежный естественный термоядерный реактор – Солнце. Оно является звездой класса «Ж-2», очень средней, каких в Галактике до 150 миллиардов. Но это - наша звезда, и она посылает на Землю огромные мощности, преобразование которых позволяет удовлетворять практически любые энергетические запросы человечества на многие сотни лет». Причем, солнечная энергетика является «чистой» и не оказывает отрицательного влияния на экологию планеты».
О переходе на «зеленую энергетику» в стране было объявлено три года назад. Крупным промышленным объектом в российской солнечной энергетике является введенная в 2010 году солнечная электростанция в Белгородской области мощностью 100 кВт. В Крыму действует 80-мегаваттная электростанция «Охотниково» - она входит в мировую пятерку крупнейших фотоэлектрических парков! Ряд компаний реализует мелкие проекты в сфере солнечной энергетике. К примеру, «Сахаэнерго» установило маленькую станцию в Якутии мощностью 10 кВт. Небольшие установки есть в Москве: в Леонтьевском переулке и на Мичуринском проспекте подъезды и дворы нескольких домов освещаются с помощью солнечных модулей, что сократило расходы на освещение на 25%. На Тимирязевской улице солнечные батареи установлены на крыше одной из автобусных остановок, которые обеспечивают работу справочно-информационной транспортной системы и Wi-Fi.
Крупнейшая в России солнечная электростанция вскоре появится в Астраханской области. В этом регионе уже построено несколько солнечных электростанций. Первым солнечным сооружением в области стала станция «Заводская» мощностью 15 МВт, ее запуск состоялся в 2017 году. А в селе Солянка уже запущена солнечная электростанция «Промстройматериалы» мощностью 15 МВт. Она состоит из 53 тыс. фотоэлектрических модулей, преобразующих солнечный свет в электроэнергию. Данную станцию построили менее чем за год. Стоимость инвестпроекта - 1,9 млрд. рублей. Кристаллы для модулей выращены в России. Станция способна обеспечить энергией 17 тыс. человек. При этом снижение выбросов углекислого газа при отсутствии негативного воздействия на окружающую среду составит 3 660 тонн в год.
А после того как заработает новая станция бюджет области ежегодно будет получать до 67 млн. рублей налогов. В ближайшие годы в регионе появится еще более десяти солнечных объектов общей мощностью 300 МВт.
Как полагают эксперты Международного энергетического агентства (IEA), солнечная энергетика уже через 40 лет при соответствующем уровне распространения передовых технологий будет вырабатывать 20-25 % всего необходимого электричества, и это обеспечит сокращение выбросов углекислого газа на 6 млрд тонн ежегодно. По прогнозам специалистов, себестоимость генерации электроэнергии солнечными электростанциями к 2020 году снизится до себестоимости генерации с использованием ископаемого топлива и переход к использованию солнечных электростанций станет экономически выгодным. Будущее за Солнцем!