Подходит ли для России солнечная энергетика?

Часто приходится слышать, что солнечная энергетика не подходит для России. Мол, холодно, пасмурно, солнца мало. То ли дело Болгария, Италия, Испания…

Фактор холода отбросим сразу. Для кремниевых фотоэлементов, чем холоднее — тем лучше. При понижении температуры напряжение солнечных элементов возрастает, повышая выходную мощность электростанции. Поэтому «мороз и солнце» — «день чудесный» для фотоэлектрических преобразователей. Разумеется, угол наклона солнечных модулей при перемещении от экватора к полюсам надо увеличивать, чтобы собирать больше солнечной энергии (и меньше снега) на единицу площади.

Разберёмся с инсоляцией. Уровень солнечной радиации в разных регионах нашей планеты хорошо изучен. Опубликованы соответствующие карты и атласы. Есть, например, замечательный Global Solar Atlas (Глобальный Солнечный Атлас), с помощью которого можно узнать уровень солнечной радиации практически в любой точке планеты и «прикинуть», какую выработку даст солнечная электростанция. Это отличный инструмент для быстрой предварительной оценки потенциала фотоэлектрической генерации в регионе.

Одним из лидеров развития солнечной энергетики в мире является Германия, до 2015 года она даже занимала первое место по установленной мощности солнечных электростанций. При этом в ФРГ средний КИУМ (коэффициент использования установленной мощности) фотоэлектрической генерации составляет примерно 10%. То есть выработка солнечных электростанций за год соответствует всего десяти процентам их номинальной (паспортной) мощности.

Россия располагает огромными площадями, многократно большими, чем площадь ФРГ, на которых расчетная выработка солнечных электростанций превышает средние немецкие показатели. Уже в таких городах как Тула, Воронеж, Самара, Челябинск, Омск, Новосибирск, Красноярск профессионально спроектированная солнечная электростанция с правильным углом наклона модулей и качественным оборудованием выдаст примерно 1150 киловатт-часов на один киловатт мощности (КИУМ ~ 12,5%). В Краснодаре или Сочи мы получим уже примерно 1300 кВт*ч на 1 кВт (КИУМ ~ 14,8%), что сопоставимо с Болгарией, севером Италии, Францией.

Всё это расчетные величины, теория, скажет въедливый читатель. Тогда давайте посмотрим на практику работы действующей, настоящей промышленной солнечной электростанции в России.

Удалось задать несколько вопросов Михаилу Олеговичу Неврюзину, главному инженеру СЭС «Заводская» компании «Солар Системс». Эта станция расположена неподалёку от Астрахани и имеет установленную мощность 15 МВт (мегаватт) — нормальный средний размер объекта промышленной солнечной генерации по европейским меркам.

«Заводская» начала работать год назад, 01 сентября 2017 года.

1) Фактический КИУМ за прошедший год (без двух недель) составил 15,96%, что соответствует расчетно-плановому показателю (16%).

Для сравнения, во Франции, где большинство солнечных электростанций расположено в южных регионах этой страны, КИУМ солнечной энергетики ниже 15%. В 2016 г он был равен 14,3%, в 2015 г — 14,7%. Уже этот единичный факт опровергает домыслы по поводу непригодности солнечной энергетики для России по климатическим соображениям. К слову, Франция, в которой около 75% электроэнергии вырабатывают атомные электростанции (это уникальный по мировым меркам показатель), недавно приняла решение ускорить развитие фотоэлектрической генерации. Теперь здесь ежегодно проводятся конкурсные отборы в солнечной энергетике объемом 2,45 ГВт.

2) Как станция «чувствовала» себя зимой, как пережила снегопады? Были ли проблемы с резким снижением выработки зимой по причине снеговой нагрузки?

За прошедшую зиму в районе размещения СЭС «Заводская» (Астраханская область) было четыре серьёзных снегопада. Однако слой снега ни разу не задержался на поверхности модулей дольше, чем до 12 часов дня. До двенадцати он продержался только один раз, как правило панели очищаются самостоятельно буквально за 30 минут после восхода солнца (угол наклона модулей — 27 градусов). Чистка солнечных панелей от снега сотрудниками не проводилась ни разу. Таким образом, прошедшей зимой снег не оказал практически никакого влияния на выработку электростанции. Более того, главный инженер подчеркнул, что снег замечательно очищает поверхность модулей от пыли и загрязнений, они становятся «как новые».

Чистка от снега пространства между рядами модулей зимой также не производилась, поскольку высота снежного покрова никак не влияла на генерацию.

Таким образом, практика показывает, что снеговал нагрузка не является препятствием для развития солнечной энергетики в России. Разумеется, Астраханская область — не самый снежный край в РФ. Ну так и надо строить фотоэлектрические станции в первую очередь в подобных солнечных регионах.

3) Сезонность выработки

Выработка самого солнечного месяца (в текущем году это был май) превысила выработку самого темного месяца (декабрь) в 5,4 раза. Это естественная особенность солнечной энергетики.

Примерный график выработки выглядит следующим образом:

Отмечу, что в России есть регионы, в которых сезонные различия выработки сглажены, выражены не столь резко. Например, на юге Приморского края (Владивосток, Находка) годовое производство солнечной электростанции может составить ~1460 кВт*ч на киловатт установленной мощности (КИУМ> 16,5%). При этом климатическая особенность региона такова, что зимы здесь солнечные, а лето, напротив, отличается частой облачностью. Поэтому различие между самым богатым на выработку летним месяцем и самым бедным зимним будет не настолько большим, как в астраханском случае.

4) Что можно сказать о надежности? Как оценивается качество проектирования, оборудования и монтажа по итогам первого года эксплуатации? Были ли случаи отказа оборудования? Была ли замена модулей? По каким причинам?

За прошедший год не было зафиксировано ни одного отказа оборудования. Опыт эксплуатации подтвердил правильность и надежность выбранных проектных решений, а также высокое качество строительно-монтажных работ.

За год был заменён один единственный солнечный модуль (из 56 тысяч установленных на объекте), который был поврежден (треснуло стекло), предположительно, от падения тяжелого предмета с высоты. Дело в том, что рядом с электростанцией находится мусорный полигон (свалка), который облюбовали вороны. Компания даже приобрела устройство для отпугивания птиц, аналогичное используемым в аэропортах. Теперь пернатые обладают солнечную электростанцию стороной.

Российская Федерация обладает богатым солнечным потенциалом, который существенно превышает потенциал европейских стран.

В российских условиях солнечная электростанция, при условии качественного проектирования и строительства, работает высокоэффективно и надёжно.