Тред №549284

186 Дискуссия  новая
  krabus ( Слушатель )
30 мар 2013 в 04:36
Уважаемые камрады!
Неоднократно встречал здесь на форуме мнение, что солнечные батареи за весь срок своей эксплуатации не способны выработать достаточно энергии, чтобы компенсировать хотя бы затраты на своё изготовление. К сожалению при этом ссылки на расчёты не приводились. И вот, натыкаюсь я на вот  такое мнение:
Кремний, из которого изготовляются солнечные элементы, называют "нефтью 21-го столетия". Расчеты показывают, что солнечный элемент с КПД 15 %, на которые пошел 1 кг кремния, за 30 лет службы могут произвести 300 МВтч электроэнергии. Равное количество электроэнергии можно получить, израсходовав 75 т нефти (с учетом КПД теплоэлектростанций 33 % и теплотворной способности нефти 43,7 МДж/кг). Таким образом, 1 кг кремния оказывается эквивалентен 75 т нефти.
Это на сайте интеренет-магазина, торгующего солнечными панелями в том числе. То есть от лица очень даже заинтересованного.По этой причине не привожу ссылку - во избежание рекламы.
Собственно в чём вопрос. А сколько расходуется энергии на изготовление солнечных электростанций на самом деле? Понятно, что солнечная электростанция - это не только напиленые пластины кремния, но и аккумуляторы, и контроллеры-инверторы, и алюминий в проводах и конструкциях.... Типа: Имеем электростанцию, которая выработает за 50 лет(весь срок службы) 500 МВт электричества...а сколько нужно электричества, чтобы такую станцию сделать?

  • +0.00 / 0
  • АУ
Предыдущая дискуссия:

<< Тред №549283
 
Следующая дискуссия:

Тред №549285 >>
ОТВЕТЫ (4)
 
 
  саксаул ( Слушатель )
31 мар 2013 в 00:23


300 МВтч = 300 000 кВтч
За один год: 300 000 кВтч/30 лет = 100 000 кВтч
Примем  условия по солнышку в 1000кВтч/м2 в год. Обозначенное значение КПД 15%, значит можно снять: 1000 * 0,15 =  150 кВтч/м2 в год.
Чтобы получить в течение года 100 000 кВтч необходимо: 100 000 кВтч / 150 кВтч/м2 = 667 м2 эффективной площади фотоэлементов.
Плотность  оксида кремния 2330 кг/м3, то бишь объём одного кг = 1 / 2330 = 0,000429 м3
Толщина слоя при использовании этого килограмма на 667 м2: 0,000429 м3 / 667 м2  =  0,64 мкм.
на сегодняшний день  20 мкм (то бишь в тридцать один раз толще варианта, воспеваемого интернет-магазином) за счастье, лабораторные изыски вытягивают 5-10 мкм, но просаживается КПД. То бишь на получение описанных в выложенной вами цитате ништяков надо 31 кг оксида кремния. Не просто 31 кг оксида кремния, а 31 кг оксида кремния, прошедшего через сита отбраковок на напилах, нанесениях, испытаниях изделий.
Нефть на ТЭС не жгут, жгут мазут (это заметка по ходу) у которого теплотворной способности чуток поменьше, около 39 МДж/кг. Но у нас, всё же, распространены ТЭЦ , КПД которых, с учётом использования выработанного тепла на теплоснабжение населённых пунктов, 60 - 80%.

Эта математика начальной школы к тому, что продажным менагерам верить нельзя.

Внесены изменения по замечанию уважаемого Feral ArtRaz

  • +0.10 / 4
    •  4
  • АУ
 
 
  Feral ArtRaz ( Слушатель )
31 мар 2013 в 09:38

Извините, а не вкралась ли у Вас дважды в первых строках ошибка в 10 раз?
Исходные же были 300 МВтч ? т.е.
300 МВтч = 300 000 кВтч за 30 лет
за 1 год &gt; 300 000/30 = 10 000 кВтч, а не миллион? 66,67 м2 ... ну и так далее ...
Помимо этого - спасибо за интересные цифры.
P.S. Кстати, у тех же Алсема-Като фигурирует толщина кремниемой wafer (подложки?) в 350 мкм. Я честно говоря не в курсе - так окончательная толщина кремния 20 или 350мкм?

  • +0.02 / 1
    •  1
  • АУ
 
 
 
  саксаул ( Слушатель )
31 мар 2013 в 13:44


Спасибо, исправил. Нынешние технологии запросто режут 200 мкм, возможно, что производители более толстые слои режут с оглядкой на прочность. Касательно принятой в моём расчёте толщины слоя, то взял 20 мкм с авансом на технические решения по изготовлению слоёв кристаллического кремния такой толщины, которые могут выйти из лабораторий в производство в ближайшие годы.

  • +0.00 / 0
  • АУ
 
  Feral ArtRaz ( Слушатель )
31 мар 2013 в 06:18

Продавцы панелей любят указывать срок "окупаемости" затраченной энергии в 2-3 года, учитывая только затраты на производство полупровдникового кремния, иногда даже не включая знергию на стекло защиты, установку и.т.д.
Согласно данным Эрика Алсема (универ Утрехта, Голландия) и Казухито Като (Япония)
http://igitur-archiv…/98054.pdf   &gt; начало стр.2
затраты энергии на весь безрамный силиконовый модуль солнечной панели в зависимости от использования "чистого" кремния или отбраковок электронной промышленности:
поликристалин  (ПК) монокристалин (МК) &gt; 2400 - 7600  Мдж/кв.м
монокристалин (МК)&gt; 5300 - 16500 Мдж/кв.м
Меньшие цифры вероятно для низкокачественных панелей с чуть ниже к.п.д. и сроком службы?
добавив к этому расходы электроэнергии на алюминиевую рамку, крепёж на крыше, провода и инвертор (~2000 Мдж/кв.м) и переведя всё в кВтч (МДж делим на 3,6) получаем:
ПК &gt; 1220 - 2670 кВт/кв.м (к.п.д. 11-13%)
МК &gt; 2030 - 5140 кВт/кв.м  (к.п.д. 13-15%)

За какое время такая панель "окупит" затраченную на производство энергию зависит от географии места установки.
Посмотрим на карту в моем посте от 22.03.2013 11:44:22  , возьмем скажем круглую цифру в 1000 кВтч/кв.м в год (Центр. и Вост. Европа). Т.е. в такой местности панели произведут:
ПК &gt; 1000 x ~12% к.п.д. = 120 кВтч/кв.м в год
МК &gt; 1000 x ~14% к.п.д. = 140 кВтч/кв.м в год
Деградация выхода панели в ~1-2% в год и потери выхода от неповорота за солнцем (~30%) не учитывались. Т.е в реальности будет ещё меньше.
Теперь разделим вышеуказанные цифры потраченных на производство кВтч  на 120 (для МК) и на 140 (для ПК) и получим года "окупаемости":
ПК &gt; 10,1 - 22,2 года
МК &gt; 14,5 - 36,7  года

Соответственно для Краснодара эти цифры в 1,4 раза, а где-нибудь в Сахаре эта даже в ~2,2 раза меньше.
Ну и для супер-современных производств панелей есть непроверенные данные затрат энергии на производство на 30-40% ниже - можно легко пересчитать.
Но общий смысл понятен.
Исправлено по замечаниям Фёдора144

  • +0.10 / 4
    •  4
  • АУ