3.2. Енергія сонця

Сонце – найпотужніший постачальник безкоштовної енергії, кількість якої в 6000 разів перевищує загальну потребу людства в енергії. Всього за три дні Сонце посилає на Землю стільки енергії, скільки її міститься у всіх розвіданих запасах викопних палив, а за 1 сек. – 170 млрд. Дж.

Сонячна енергія, падаюча на поверхню одного озера, еквівалентна потужності крупної електростанції. Це – найбільш грандіозне, дешеве, але й, мабуть, найменш використана людиною джерело енергії. Останнім часом зацікавленість до проблеми використання сонячної енергії різко зросла. Щоб повернути собі на службу це невичерпне джерело енергії людство впритул почало займатися темою – геліотерм (використання тепла, одержуваного за рахунок інсоляції) і фотогальванікі (одержання електроенергії з сонячної енергії). Потенційні можливості енергетики, засновані на використанні безпосереднього сонячного випромінювання, надзвичайно великі. Сонячну енергію можна застосовувати для добування електроенергії, побутового тепла, високотемпературного тепла в промисловості, на транспорті. Найбільших успіхів досягнуто в таких країнах, як США, Франція, Туркменистан, причому переважно в галузі так званої «малої» енергетики.

Середньорічна кількість сумарної сонячної радіації, що поступає на 1 м²  поверхні, на території України знаходиться в межах: від 1000кВт год/м²  в північній частині України і до 1400кВт год/м²  в АР Крим. Щоб приблизно зорієнтуватись про що йдеться мова, то можна ці цифри охарактеризувати так – сонячна  енергія, що реально надходить за три дні на територію України, перевищує енергію всього річного споживання електроенергії в нашій країні. А тривалість сонячних годин (не сонячної радіації, а прямого сонячного випромінювання) впродовж року в північно-західній частині України складає 1600 - 1700 годин. У лісостеповій зоні вона зростає до 1900 - 2000 годин за рік. У степовій зоні, на морських узбережжях досягає 2300 - 2400 годин за рік. Максимальне сонячне світло у Кримських горах – 2453 години за рік (Карабі-Яйла). За оцінками українських експертів у сфері сонячної енергетики, найбільш ефективним є розміщення геліоустановок на Південному березі Криму, на Причорноморській та Приазовській низовинах [додаток 25]. Для Криму сонячна енергія є найбільш потужним і доступним з усіх видів нетрадиційних і відновлюваних джерел енергії. У реальних умовах хмарності, річний прихід сумарної сонячної радіації на території Кримського регіону знаходиться на рівні 1200-1400 кВт ч/м². При цьому, найбільш сприятливий період їх роботи, коли частка прямої сонячної радіації становить: з листопада по лютий 20-40%, з березня по жовтень - 40-65%, а на Південному березі Криму в літні місяці - до 65-70%, коли переважає ясна погода, а добова сумарна радіація становить 13,2 - 32,5 мДж/м². Взимку ефективність роботи падає, але не зникає. Отже, і в умовах нашого клімату, сонячні системи працюють цілий рік, правда, з дещо перемінною ефективністю [11]. Досвід будівництва сонячних станцій в Криму розпочався ще за часів Радянського Союзу. У 1986 році поблизу селища Щолкіно на Керченському півострові була побудована перша в країні сонячна електростанція баштового типу (СЕС-5) потужністю 5 МВт [додаток 26]. До 1994 року вона виробила близько 2 млн. кВт / годин електроенергії і будувати такі станції, в першу чергу в краю курортів, санаторіїв, будинків відпочинку, туристських маршрутів; в краю, де треба багато енергії, але ще важливіше зберегти в чистоті довкілля, саме благополуччя якої, і перш за все чистота повітря, цілюще для людини.

В Автономній Республіці Крим перспективним є використання енергії сонячного випромінювання для отримання електричної та теплової енергії, особливо актуальним і конкурентоспроможними в даний час є впровадження геліотехнічна обладнання. Розрахункові показники по освоєнню сонячної енергії в Автономній Республіці Крим на період 2010-2012 рр.. представлені в [додатку 27], об'єкти сонячної енергетики [додаток 28)].

В Криму втілюється великий проект з сонячної енергетики. Енергію сонця будуть використовувати цілий рік. Владою автономії були виділені малопридатні для землеробства ділянки в Сімферопольському і Сакському районах, на яких австрійська компанія «Activ Solar» (Австрія) почала монтувати модулі з сонячних панелей. За допомогою поєднання панелей формуються сонячні електростанції, потужність яких залежить від кількості змонтованих сонячних модулів. Такі сонячні модулі також можна розміщувати на дахах та фасадах будівель, що задовольнить побутові потреби у електроенергії. У планах щодо впровадження та використання енергозберігаючого обладнання на 2010 - 2014 рр.. передбачено будівництво експериментальних сонячних електростанцій з встановленою потужністю 1000 МВт і вартістю 4 млрд. євро на основі панелей з полікристалічного кремнію. Півострів не тільки має високий рівень сонячної активності, але й відчуває дуже серйозний дефіцит електроенергії [10]. При виборі місця для будівництва сонячних електростанцій, були враховані такі фактори, як близькість ліній електропередач. І щоб вироблювану електроенергію, можна було відразу передавати в загальну енергомережу півострова, прийнято рішення зводити станції поряд з високовольтними лініями «Крименерго». Але от тільки з появою нових енергопотужностей, кримській енергомережі доведеться піддати значної модернізації, так як прийняти такий обсяг «зеленої» електроенергії вона буде просто не здатна. Нещодавно австрійська компанія «Activ Solar» (Австрія) закінчила будівництво сонячної електростанції «Omao Solar» потужністю 20 МВт в Сакському районі АР Крим, неподалік від села Джерельне (Сімферопольський р-он [додаток 29]. Станція у Джерельній стала найбільшою геліостанцію в СНД! Крім Джерельного в Сакському районі австрійською компанією «Activ Solar» будується ще одна сонячна електростанція – «Охотникове», яка буде однією з найбільших сонячних станцій в світі. Четвертою за потужністю Pv-інсталяцією у світі й третьою в Європі. Проект такого масштабу знаменує собою поворотний момент у розвитку сонячної енергетики в Європі. За перші 8 місяців роботи сонячного парку у Джерельному вироблено 5,1 млн. кВт / год чистої електроенергії, що на 11% вище запланованих показників в 4,6 млн. кВт / год Це найкращий доказ того, що Кримський півострів – найкраще місце в Україні для розвитку сонячної енергетики, адже тут геліоколектори здатні виробляти електрику 365 днів у році. Причому, що цікаво, взимку навіть більше, ніж влітку, тому що сонячним батареям легше виконувати свої функції в повну силу, коли на вулиці неспекотно. Тому, наприклад, в лютому станція видавала ту ж потужність, що і в травні. Проект такого масштабу підтвердить позицію України як нового постачальника «зеленої енергії».

Згідно з програмою енергозбереження Криму на 2010 - 2014 роки, компанія «Activ Solar» може збільшити потужність станцій в Криму. При цьому «Activ Solar» розглядає питання будівництва геліоелектростанцій в Криму загальною потужністю 600 МВт. Ще один аргумент на користь Криму – традиційний дефіцит електрики на півострові, особливо влітку, викликаний напливом туристів і інтенсивним використанням кондиціонерів. Власне виробництво електроенергії (в основному сімферопольської ТЕЦ) становить 200 МВт, а споживання – 900 - 1200 МВт. Відсутні обсяги на півострів постачають з материка, від Запорізької АЕС, втрачаючи в старенькій енергосистемі до 40% електрики. Тому Крим один з перших в країні зацікавився вітроелектростанціями і геліостанціямиї, причому в останні роки ці напрямки активно розвиваються [12]. Вже зараз на півострів йде диференційована поставка електрики, причому за рахунок нешкідливих для екології джерел. Сонячні станції експерти вважають більш екологічними і безпечними, тому що вони безшумні, на відміну від вітряків, і не використовують природні ресурси, на відміну від ТЕЦ і електростанцій, що працюють на газі та вугіллі. Більш того, завдяки сонячній енергії скорочуються викиди СО₂ – наприклад, с. Джерельне станція зменшила їх на 7842 тонни на рік. Слід відзначити, що Автономна Республіка Крим – поки єдиний регіон в Україні, де ведуться роботи з реалізації проекту будівництва сонячних електростанцій. Висока сонячна активність в регіоні створює позитивні перспективи у використанні сонячного потенціалу, який в перерахунку на тонни умовного палива дорівнює 0,38 мільонів тон при середньорічній активності Сонця 274 дня. На сьогодні найбільш актуальним в Україні є отримання теплової енергії для обігріву помешкань та гарячого водопостачання. Сучасні сонячні системи гарячого водопостачання здатні на 60 - 80% забезпечити потребу в гарячій воді на широті Києва, а в Криму – і на всі 100%. Використання таких геліосистем роблять нас енергетично незалежним від підвищення цін на газ і електроенергію. На сьогодні успішно працює геліоустановка у Сімферополі, яка в неопалювальний сезон тривалістю 7 місяців повністю забезпечує гарячою водою готель «Спортивний», її робота дає економію приблизно 400 тон у. п. на рік. У санаторії «Алуштинський» в Алушті на початку серпня 2011 року встановили геліоустановку, яка повинна була замінити санаторію котельню. Ця геліоустановка поглинає майже 100% сонячного світла і перетворює його в тепло, коефіцієнт корисної дії пристрою становить 95% і вище, воно може нагрівати до 20 кубометрів гарячої води щодня. Взимку продуктивність установки зменшується вдвічі, але і цього достатньо для забезпечення здравниці гарячою водою і теплом. Ініціативою санаторію зацікавились керівники інших здравниць регіону, особливо таких, де велика кількість відпочиваючих і курортний сезон триває досить довго – «Крим» (Партеніт), «Скеля» (Круча), «Кристал», «Київ» (Алушта). Така система використання сонячної енергії в Алушті не єдина. У пансіонаті «Перлина» сонячні батареї діють більше десяти років і забезпечують здравницю гарячою водою. Сонячні установки практично не вимагають експлуатаційних витрат, не потребують ремонту и вимагають витрат лише на їх спорудження и підтримку в чистоті і працювати вони можуть нескінченно. Ясних днів на південному березі Криму майже вдвічі більше ніж похмурних. Це підтверджує колова діаграма хмарності за 2011 рік по Алушті. Для успішного впровадження екологічно чистих систем сонячного теплопостачання, підвищення надійності їх функціонування необхідно:

● розробити і впровадити у виробництво на підприємствах Криму різні види

енергетично ефективних сонячних колекторів з покращеними

теплотехнічними характеристиками, що відповідають сучасному зарубіжному

рівню;

● збільшити випуск сучасних сонячних колекторів;

● збільшити в 2-3 рази випуск високоефективних теплообмінників для

сонячних установок;

● забезпечити достатню постановку запірної і регулюючої арматури, приладів

для автоматизації технологічних процесів.

Реалізація цих пропозицій дозволяє створити в Криму власну промислову індустрію з випуску основного спеціалізованого обладнання для комплектації і будівництва установок по використанню сонячної енергії. Найбільш перспективними напрямками сонячного теплопостачання на найближчу перспективу:

● сонячне гаряче водопостачання індивідуальних та комунальних споживачів

сезонних об'єктів (дитячі, туристичні, спортивні табори, об'єкти санаторно-

курортної сфери, житлових і громадських будівель);

● пасивне сонячне опалення малоповерхових житлових будинків і

промислових споруд на Південному березі Криму.