Анализ ресурсов солнечной энергии в климатических условиях Красноярского края

На территории Красноярского края электроснабжение потребителей 8 муниципальных образований не обеспеченны централизованным электроснабжением.

Солнце является основным источником энергии, поступающей на Землю. Очевидно, величина солнечной радиации определена в каждой точке поверхности (непрерывна). С другой стороны, в районах южной части Красноярского края она и весьма однородна по территории каждого района, то есть может быть с хорошей точностью выражена одним (средним) значением. К тому же, величины для соседних районов достаточно близки. В той или иной степени это относится и к более северным районам края.

На рисунке 1 достаточно наглядно представлено районирование северных муниципальных районов Красноярского края. По валовому потенциалу поступления солнечной радиации в пределах Красноярского края можно выделить следующие три зоны:

Рисунок 1. Районирование солнечных энергоресурсов Красноярского края по зонам

– I солнечная зона, наиболее благоприятная для использования солнечной энергетики, с высокой среднегодовой суммой суммарной радиации на горизонтальную поверхность, составляющей 1100-1200 кВт⋅ч/кв.м за год;

–  II солнечная зона, достаточно благоприятная для использования солнечной энергетики, со средней среднегодовой суммой суммарной радиации на горизонтальную поверхность, составляющей 1000-1100 кВт⋅ч/кв.м за год;

–  III солнечная зона, неблагоприятная для использования солнечной энергетики, с низкой среднегодовой суммой суммарной радиации на горизонтальную поверхность, составляющей менее 930 кВт⋅ч/кв.м за год [3].

Крайний Север – Таймырский район: около 760 кВт⋅ч/кв.м за год – неблагоприятные условия для использования гелиоэнергетики.

В целом, картина районирования достаточно хорошо соответствует оценке валового потенциала солнечной энергии в разрезе муниципальных образований по составу районов, попадающих в разные зоны районирования. Это объясняется прежде всего тем, что в обоих случаях при разделении муниципальных районов на группы использовались одни и те же пограничные значения валового потенциала.

Красноярский край не является энергодефицитным, ввиду обширной территории располагает существенным потенциалом солнечной энергии. Его территория входит сразу в три зоны – относительно высокого, среднего и низкого гелио потенциалов. В зоне со средней солнечной активностью возможно применение солнечных батарей.

Произведенный анализ солнечного потенциала Красноярского края. По показателям среднедневной солнечной радиации и продолжительности солнечного сияния южную часть Красноярского края вполне можно сравнить с Германией, которая считается мировым лидером по солнечной энергетике и получает от солнечных электростанций около 20% необходимой энергии. Климатические зоны Красноярского края располагают солнечным потенциалом со средней многолетней годовой суммой потока солнечной энергии в диапазоне от 3600 до 4800 МДж/м².

Закономерно, наибольшим солнечным потенциалом обладает центральная и южная часть края, в котором находятся 41 из 43-х муниципальных образований. В зоне со средней солнечной активностью возможно применения солнечных батарей, а в зоне, где потенциал достаточно велик, рекомендуются к применению солнечные электростанции. Для отдалённых автономных потребителей, не имеющих возможности использования электроэнергии, или желающих заместить часть электрической энергии возобновляемыми её видами, это перспективный вариант. В этом случае даже относительно невысокая плотность солнечной радиации не является препятствием для развития местной солнечной энергетики.

Развитие солнечной энергетики в мире идёт по двум направлениям: преобразование солнечной энергии в тепловую энергию с помощью тепловых коллекторов и прямое преобразование в электрическую энергию с помощью фотопреобразователей.

Сравнительный анализ показал, что на территории Красноярского края наиболее перспективными являются солнечные батареи, изготовленные на основе поли- и монокристаллического кремния, как наиболее надёжные и долговечные. Тепловые коллекторы, используемые для горячего водоснабжения, при низких температурах (ниже -15⁰С) не эффективны на территории Красноярского края в зимний период.

Расчет технико-экономического обоснования применения солнечных энергетических установок (СЭУ) показал:

– применение СЭУ в системах электроснабжения перспективно для 41-го муниципального образования края, лежащих на территории зон с высоким и средним солнечным потенциалом;

– сравнительный анализ показал 30% рост эффективности СЭУ, оснащенных системами слежения за солнцем (трекерами), при росте капитальных затрат на строительство СЭУ в 10–15%;

– себестоимость электроэнергии полученной от СЭУ в климатических условиях Красноярского края составляет 9 – 12 руб/кВтч, что сопоставимо с ценой на 1 кВтч энергии, полученной от дизельной электростанции, при сравнительно высоких удельных капитальных затратах на строительство СЭУ, составляющих 250 – 300 тыс.руб/кВт. Однако, современные тенденции развития фотоэлектрических преобразователей, позволяют прогнозировать снижение удельных капитальных затрат на 30 – 50% в перспективе до 2030 г.;

– срок окупаемости СЭУ при современном уровне развития фотоэлектрических преобразователей и существующих тарифах на электроэнергию от традиционных источников (дизельные электростанции), составляет 15 –20 лет с перспективой снижения до 7 – 10 лет при росте тарифов. По приблизительным оценкам, увеличение тарифа электроэнергии дизельной электростанции на 1 рубль, приводит к снижению срока окупаемости СЭУ примерно на 2 года.