Альтернативная энергетика и энергосбережение
1,487,662
7,532
|
krabus ( Слушатель ) |
| 30 мар 2013 04:36:26 |
Тред №549284
новая дискуссия Дискуссия 182
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?
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?
ОТВЕТЫ (4)
|
|
саксаул ( Слушатель ) |
| 31 мар 2013 00:23:28 |
Цитата: krabus от 30.03.2013 04:36:26
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
|
Feral ArtRaz ( Слушатель ) |
| 31 мар 2013 09:38:26 |
Цитата: саксаул от 31.03.2013 00:23:28
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 > 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?
|
|
саксаул ( Слушатель ) |
| 31 мар 2013 13:44:00 |
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.
|
|
Feral ArtRaz ( Слушатель ) |
| 31 мар 2013 06:18:54 |
Цитата: krabus от 30.03.2013 04:36:26
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 > 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) > 2400 - 7600 Мдж/кв.м
монокристалин (МК)> 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 > 1220 - 2670 кВт/кв.м (к.п.д. 11-13%)
МК > 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 > 1000 x ~12% к.п.д. = 120 кВтч/кв.м в год
МК > 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 > 10,1 - 22,2 года
МК > 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