Перспективы развития солнечной энергетики в Гомельской области

Самым мощным, естественным и общедоступным источником энергии на нашей планете является Солнце. На территорию Беларуси за год поступает солнечная энергия суммарной величиной около 3 • 10¹⁴ кВт-часов, что эквивалентно 40 млрд т у. т.

В связи с тем, что Республика Беларусь в достаточной степени не наделена соб­ственными природными ресурсами и не может в полной мере обеспечить своих по­требностей в использовании топливно-энергетических ресурсов, а также для обеспече­ния энергетической безопасности страны существует необходимость в использовании альтернативных источников энергии. В частности, одно из наиболее перспективных на­правлений для Республики Беларусь является солнечная энергетика.

Проанализировав количество световой энергии, падающей на единицу поверх­ности территории Республики Беларусь, можно сделать вывод, что наша страна не значительно уступает по данному показателю таким передовым странам в области солнечной энергетики, как Китай, США, Япония. В свою очередь, Китай является мировым лидером в области солнечной энергетики. Однако следует отметить, что по сравнению с вышеперечисленными странами, Беларусь имеет один из самых низких тарифов на электроэнергию, что является тормозящим фактором в развитии солнеч­ной энергетики нашей страны.

По степени эффективности использования солнечного потенциала для выработ­ки электрической энергии территорию Республики Беларусь можно разделить на три географические зоны, которые отличаются по радиационно-климатическим условиям. К первому поясу относят территорию, охватывающую большую часть Витебской и се­веро-западную часть Минской административных областей. Второй пояс включает в себя Гродненскую, Минскую и Могилевскую административные области. К третьему относят территорию, охватывающую административные области в пределах Полесской низменности: Брестскую, Гомельскую и небольшую часть Минской [1].

Анализ показывает, что годовой приход суммарной солнечной радиации в Рес­публике Беларусь на горизонтальную поверхность составляет в среднем 930-1180 кВт • ч/м2 и изменяется с севера на юг в сторону увеличения. Можно сде­лать вывод, что Гомельская область, которая располагается на юго-востоке Респуб­лики Беларусь имеет самое благоприятное расположение относительно остальных областей по количеству получаемой солнечной энергии.

При расчете прихода солнечной радиации одним из факторов, определяющим особенности использования гелиосистем, является продолжительность солнечного сияния, которая в свою очередь зависит от продолжительности дня и облачности.

Относительное солнечное сияние в среднем за год составляет на северо-западе 41-42 %, а на юго-востоке 45-46 %. В течение наиболее теплого времени года (май­-сентябрь) продолжительность солнечного сияния равна примерно 1200 часам на се­вере и 1400 часам на юге, что составляет 67-71 % годовой суммы [1].

Из всего вышеизложенного можем сделать вывод, что географическое положе­ние города Гомеля и Гомельской области в целом является в достаточной степени перспективной для использования солнечной энергии. В качестве примеров можно привести введение в эксплуатацию в городе Речица самой мощной фотоэлектической станции в республике, на которой установлены 14428 фотоэлектрических пане­лей суммарной мощностью 3,75 МВт [2]. Уже летом 2016 г. будет запущена солнечная электростанция возле г. п. Брагина мощностью 22,3 МВт. В ней будет 85 тыс. солнеч­ных панелей, которые занимают территорию в 56 га. Чтобы связать между собой все солнечные модули, будет проложено около 800 км кабельных линий. В строительство вложено порядка 23 млн евро. Срок окупаемости составит около 5 лет.

Для постройки мощных электрических станций необходимы обширные терри­тории, что в достаточной степени является проблемой для нашей страны. В качестве решения данной проблемы можно использовать выведенные из земельного оборота некоторые участки, находящиеся на территории Гомельской области, подверженные радиационному излучению. Данные земли не используются для сельско-хозяй­ственных и промышленных целей, но вполне пригодны для размещения солнечных панелей. В свою очередь, это может стать решением вопроса занятости населения в районах, пострадавших от аварии на Чернобыльской АЭС.

Для определения эффективности строительства солнечной электростанции был произведен расчет ресурсов солнечной энергетики в условиях г. Гомеля при исполь­зовании солнечных модулей с оптимальным углом наклона для каждой поры года. Рассчитан оптимальный угол наклона солнечной батареи летом в период с 01.06 по 31.08, зимой с 01.12 по 28.02, осенью с 01.09 по 31.11 и весной с 01.03 по 31.05.

Угол солнечного склонения определяется аналитически по формуле Купера.

Оптимальный угол наклона приемника (географическое положение г. Гомеля соответствует ф = 52° северной широты и ш = 30° восточной долготы) в периоды с:

— 01.06 по 31.08 а₁ = 37°;

— 01.12 по 28.02 а₂ = 67,4°;

— 01.09 по 30.11 а₃ = 59,12°;

— 01.03 по 31.05 а₄ = 45,15°.

При оптимальных углах наклона приемника для каждой из пор года общая энергия, которую можно получить с 1 м² горизонтальной поверхности в Гомельской области по результатам расчетов, составила 188 кВт • ч/м². Расчет был произведен без учета взаимного расположения солнечных модулей, поскольку полезную пло­щадь необходимо будет определять и с учетом рельефа местности.

При фиксированном угле в = 53°, оптимальном для всех пор года, общая энер­гия, которую можно получить с 1 м² горизонтальной поверхности в Гомельской об­ласти по результатам расчетов, составила 180 кВт • ч/м².

Перечисляя все положительные факторы для развития солнечной энергетики в Гомельской области, нельзя обойти вниманием одну из важных проблем, сущест­вующих на сегодняшний день – это фактическое отсутствие нормативной базы в об­ласти солнечной энергетики. В настоящее время существует возможность использо­вать только зарубежные методики, что сказывается на качестве конечного результата. Однако, несмотря на приблизительно одинаковое географическое поло­жение Беларуси, Германии, западной части России, следует принимать во внимание различную прозрачность атмосферы, климатические условия и различные углы на­клонов Солнца над горизонтом для каждой из стран. Принимая во внимание сово­купность всех этих факторов, можно сделать вывод, что при использовании заимст­вованной нормативной базы, в полной мере не соответствующей условиям Беларуси и, в частности, Гомельской области, мы будем иметь недостаточно точные данные. Разработки в основном ведутся на уровне научных исследований и в меньшей степе­ни охватывают реальное производство. Такое положение приводит к тому, что мы не можем в полном объеме оценить тот потенциальный запас солнечной энергии, кото­рым обладает наш регион.

Можем отметить, что потенциальный запас солнечной энергии на 74 % превы­шает все другие виды ресурсов, однако по годовому объему использования солнеч­ная энергия уступает практически всем используемым в нашей стране энергоресур­сам. До 2006 г. годовой объем использования солнечной энергии вовсе отсутствовал. На период с 2006 по 2010 г. он составил около 6,3 тыс. т у. т., что составляет менее 1 % от потенциального запаса, которым обладает наша страна [4].

Для успешного развития солнечной энергетики необходимо:

— разработка нормативной базы, отвечающей современным требованиям;

— развитие системы подготовки и переподготовки специалистов в данной об­ласти;

— профессиональное обслуживание работы солнечных электростанций;

— создание государственной программы в области солнечной энергетики на долгосрочную перспективу, включение ее в «Закон о возобновляемых источниках энергии»;

— участие в международных конференциях и выставках, где возможно привле­чение иностранных инвесторов и заимствование опыта у зарубежных коллег.

Несмотря на то, что солнечная энергетика, как и другие виды альтернативной энергетики, не может полностью заменить традиционные источники энергии, она обладает большим потенциалом и является неплохим подспорьем для улучшения энергетической безопасности нашей страны.

Литература

1. Лосюк, Ю. А. Нетрадиционные источники энергии : учеб. пособие / Ю. А. Лосюк, В. В. Кузьмич. – Минск : УП «Технопринт», 2000. – 234 с.
2. Солнечная энергетика в Гомельской области / Департамент по энергоэффективности Респуб­лики Беларусь. – 2016. – Режим доступа http://energoeffekt.gov.by/news/105-2015/2049-2015- 06-30-06-03-37.html.- Дата доступа: 24.03.2016.
3. Методические рекомендации по составлению технико-экономических обоснований для энер­госберегающих мероприятий / Департамент по энергоэффективности. – 2016. – Режим дос­тупа: http://energoeffekt.gov.by/programs/forming/164-2010-12-29-15-10-34.html.- Дата досту­па: 27.03.2016.
4. Роль возобновляемой энергетики в Республике Беларусь и перспективы ее развития / Ассо­циация возобновляемой энергетики. – 2016. – Режим доступа: http://energoeffekt.gov.by/programs/forming/164-2010-12-29-15-10-34.html.- Дата доступа: 05.04.2016.

Авторы: А.С. Александров, Н.А. Дорохова
Источник: Беларусь в современном мире : материалы IX Междунар. науч. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых, Гомель, 19–20 мая и 7 июня 2016 г. / М-во образования Респ. Беларусь, Гомел. гос. техн. ун-т им. П. О. Сухого, Гомел. Епархия Белорус. православ. церкви; под общ. ред. В. В. Кириенко. – Гомель: ГГТУ им. П. О. Сухого, 2016. – С. 262-264.