Влияние солнечных электростанций на окружающую среду

I his article describes ecological supervision at a working solar power station. The results of radioactive radiation gaugings in the territory are given, the achieved prevention of pollution emission info environment is estimated, the experiment on influence estimation of a reflected from heliostat radiant stream on a person is described, photos of flora and fauna in solar power station territory are shown in this work.

Негативное влияние топливосжигающих электростанций на окружающую среду общеизвестно [1]. В их топливных циклах массы топлива — сотни тысяч тонн, целиком превращаются в отходы, выбрасываемые в окружающую среду. Кроме того, ими уничтожаются миллионы тонн атмосферного кислорода, используемого для организации сжигания топлива. Вблизи электростанций в окружающей среде происходит «тепловое загрязнение», так как в ней рассеивается в виде потерь более 60 % тепловой энергии, выделившейся из топлива. Негативное воздействие выбрасываемого углекислого газа тепловыми электростанциями — в России до 80 % всех электрогенерирующих мощностей, уже многократно обсуждалось, но реальных успехов по снятию проблемы парникового эффекта не достигнуто. Особую озабоченность вызывает развитие атомной энергетики. Несмотря на ужасающую катастрофу, произошедшую на Чернобыльской АЭС, крупные аварии на АЭС США («Три Май Айленд») и недавнюю аварию в Чехии (на АЭС «Пакш»), «игра со спичками в пороховом погребе» продолжается. И по мере увеличения числа действующих атомных реакторов в мире возникает только один вопрос: кто следующий? В сложившейся ситуации очевидны два экологически выверенных направления деятельно-

сти человека в удовлетворении своих энергети- ческих потребностей: во-первых, это строительство электростанций на базе нетрадиционных возобновляемых источников энергии (т. е. использование природной энергии) и, во-вторых, более радикальное направление — создание устройств, самостоятельно удовлетворяющих энергетическую потребность человека и делающих ненужным строительство электростанций любого типа [2]. Солнечная электростанция (СЭС) (рис. 1) — революционно другой источник электрической энергии, и оценка воздействия солнечных электростанций на окружающую среду становится самостоятельным направлением исследований [3]. Учитывая крайне скудные сведения об экологических исследованиях реально работающих солнечных электростанций, мы сочли необходимым изложить те экологические наблюдения, которые были проведены на Крымской СЭС-5 (п. Щелкино, Украина) во время ее работы [4]. Одним из достоинств технологической схемы СЭС-5, по сравнению с другими СЭС, является отсутствие дублирующего источника тепловой энергии, например, газо-мазутного котла. Создатели СЭС-5 отвергли такие предложения еще на стадии научного задания на проектирование, что избавило СЭС-5 от комплекса чуждых ей экологических проблем, позволило по-

А. Б. Голованчиков, В. С. Галущак, Ю. В. Лебедева Экологический мониторинг солнечной электростанции

лучить экологически чистую электроэнергию и впервые в отечественной практике получить все технико-экономические показатели СЭС в чистом виде по принципу «что есть, то есть» [5]. Объем выработанной электроэнергии на Крымской СЭС-5 за период эксплуатационного освоения составил 490 тыс. кВт ч, что обеспечи- ло замещение в энергосистеме 193,5 т органического топлива, например, бурого угля, используемого на соседней ТЭЦ. Таким образом, реально предотвращен выброс в окружающую среду: – дымовых газов — 2200000м 3 ; – золового уноса — 34,8 т; – двуокиси серы — 3,9 т; – окиси азота — 0,9 т; – пятиокиси ванадия — 0,4 кг; – бензопирена — 0,3 г. Несмотря на скромные цифры первых результатов эксплуатационного освоения СЭС-5, работавшей в объединенной энергосистеме как источник электрической энергии мегаваттного класса, доказана реальная возможность устранения опасных загрязнений окружающей среды при производстве электрической энергии. Для выявления принципиальной ситуации с наличием или отсутствием ионизирующих излу- чений в период работы солнечных электростанций производились измерения уровня радиоактивных загрязнений в различных точках технологической схемы СЭС-5. Результаты измерений: – поверхность земли в районе башни — 20 мкР/ч; – поверхность панелей солнечного пирогенератора во время работы — 10 мкР/ч; – поверхность конструкций СПГ внутренняя — 10мкР/ч. Таким образом, уровень радиоактивности как во время работы СПГ, так и в нерабочем состоянии соответствует естественному фону (для зоны строительства 10–20 мкР/ч) и не вносит никаких экологических нарушений в окружающую среду. 16 февраля 1989 г. на СЭС-5 был проведен уникальный эксперимент по оценке воздействия отраженного от энергетического гелиостата концентрированного солнечного излучения на человека. Эксперимент проводится на двух доброваль- цах-испытателях В. Галущак и П. Гутиерис. Добровольцы были подняты на башню, на технологическую площадку 59,8 м, и по программе должны были поочередно кратковременно (по 5 с) войти в фокус оптической системы СЭС сна- чала спиной к лучистому потоку, затем лицом. Облучение производилось только одним гелиостатом ¹ 33 периферийного пункта управления (остальные 1599 шт. выведены из фокусировки). Испытатели были одеты в зимнюю одежду, шап- ки, перчатки и имели солнцезащитные очки. Температура окружающего воздуха составляла –16 °С. Программа эксперимента была выполнена полностью. Выявлено следующее: при входе в фокус излучения спиной у обоих испытателей появилось ощущение ударного разогрева тела на всю глубину, при этом повышение температуры тканей одежды не наблюдалось. При входе лицом в

Как работает крупнейший в мире проект концентрированной солнечной электростанции

Ðèñ. 1. Крымская экспериментальная солнечная электростанция СЭС-5 фокус оптической системы СЭС факторы внутреннего разогрева тела повторились. Дополнительно были отмечены следующие зрительные ощущения: многофацетный зеркальный отражатель гелиостата воспринимается зрением как набор ярких светящихся чешуй овальной формы. Само Солнце в фацетах не различается. От всех четырех углов отражателя гелиостата в диагональных направлениях протянулись яркие «усы», что может свидетельствовать о поляризированности лучистого потока, отраженного от гелиостата. Несмотря на плотные солнцезащитные очки, произошло значительное воздействие лучистого потока на сетчатку глаза. Оба исследователя ощутили исчезновение изображения на сетчатке, соответствующее зрительному размеру гелиостата, которое длилось около 3 мин. Пятно переэкспозиции имело квадратную форму и окраску цвета «хаки». В дальнейшем зрение восстановилось до исходного состояния. Из проведенного эксперимента следует, что безопасная для человека энергетическая мощность одного гелиостата в пересчете на солнечное излучение составляет 15–20 кВт. Поскольку после проведения строительных работ вся площадка СЭС-5 была рекультивирована черноземом, то на всем поле гелиостатов произрастают разнообразные травы и кустарники. Из древесных культур хорошо приживаются лох, искусственные посадки тополя серебристого. Также была проведена оценка возможностей земледелия на площадях, занимаемых СЭС. Посадка и выращивание овощей и бахчевых культур на поле гелиостатов особых трудностей не вызывали, но для машинной обработки посевов требуется изначально учитывать этот факт в компоновке оптической системы СЭС, особенно трассировку кабельных линий. Наиболее перспективным видом земледелия на СЭС представляется выращивание между гелиостатами плантаций лаванды — ценной многолетней эфиро-масличной культуры, однако изза перегруженности основными энергетическими задачами на СЭС-5 эта работа не проведена. Специальных экологических исследований по воздействию функционирующей СЭС-5 на фауну региона не проводилось.

Альтернативная энергетика и экология

Имеются сообщения о выполнении таких работ на американской башенной СЭС «Солар-1», где выполнялись наблюдения по количеству птиц, погибших в результате столкновения с элементами башни и гелиостатов, а также при их пролете области концентрированного лучистого потока в зоне парогенератора [6]. Отмечается незначительное влияние подобных случаев на локальную биологическую среду. Фауна на территории СЭС-5 очень разнообразна: большое количество зайцев, встречаются ежи, хорьки, ужи, змеи. На территории поля гелиостатов персоналом были построены кроликоферма и свиноферма. Животноводство на территории СЭС-5 не нарушает технологии, поэтому может быть рекомендовано, например, овцеводство. На территории СЭС-5 и вблизи нее обитает много птиц: это голуби, чибисы, синицы, чайки и редкий вид уток. При этом голуби живут в солнечном парогенераторе, периодически пролетая концентрированный поток света. Однако каких-либо повреждений у птиц не отмечалось. Бесшумность работы оптической системы, малое количество людей, высокая трава, наличие разводки питьевой воды и образующихся в протечках лужиц привлекают животных и птиц. В южном секторе поля гелиостатов проживала семья чибисов (рис. 2). Определенные неудобства в эксплуатации вызывают грызуны, повреждающие кабельную продукцию, а также насекомые, в частности: пауки, заплетающие своей паутиной зрачок оптического датчика, комары, своими укусами досаждающие персоналу СЭС, а также змеи, пугающие работников. Укусов змей не отмечалось. Рассматривая перспективы строительства СЭС в пустынных и полупустынных районах, например, в районе озера Эльтон (Россия, Волгоградская область), можно констатировать, что ее сооружение внесет изменение в окружающую среду, по своему характеру близкое к появлению в полупустыне перелеска. Очевидно, это имеет позитивные и негативные стороны, и сделать оценку приемлемости строительства СЭС для конкретной площадки — задача экологи- ческой части проекта. С точки зрения энергетических технологий, посадка под гелиостатами многолетних насаж-

Ðèñ. 2. В южном секторе поля гелиостатов проживала семья чибисов дений эфиро-масличных культур обеспечит закрепление почвы и снижение пылеобразования, что уменьшит загрязнение поверхности оптической системы СЭС и, как следствие, увеличит энерговыработку. В целом влияние СЭС на окружающую среду еще требует своего изучения. Список литературы 1. Салкин Ф. В., Копаев А. А., Копп И. З. Энегретика и окружающая среда. Л.: Энергоиздат, 1981. 2. Пат. РФ ¹ 2283985 МПК F21S9/02. Уличный светильник с питанием от солнечной è ветровой энергии/Галущак В. С. // Бюллетень ФИПС. 2006. ¹ 28. 3. Виссарионов В. И., Золотов Л. А. Экологические аспекты возобновляемых источников энергии, М.: МЭИ, 1996. 4. Галущак В. С. Первая в СССР солнечная электростанция // Энергетика и электрификация. 1985. ¹ 1. С. 20–21. 5. Галущак В. С., Лебедева Ю. В. Сравнительный анализ технико-экономических показателей традиционных и нетрадиционных энергоисточников // Всерос. науч.-техн. конф. «Приоритетные направления развития науки и технологий». Тула, ТулГУ, 2006. С. 24–26. 6. Ge Grary M., McKernan, Robert L., Schruber R. W., Wagner W. Seiarratta Terryc Avian mortality at a solar enrgy power plant // Field Orithol. 1986. No. 2. P. 135–141.

Москва, 1–2 ноября 2007 г. Московский энергетический институт (технический университет) приглашает Вас принять участие в работе II Международного Симпозиума по Водородной энергетике. Дата проведения Симпозиума: 1–2 ноября 2007 г. Место проведения: Россия, Москва, ул. Красноказарменная, 14., МЭИ (ТУ) .

Кечкин А.Ю. 1
1 ФГБОУ ВПО Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева
Работа в формате PDF

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Антропогенное загрязнение атмосферы и изменение климата являются следствием повсеместного использования топливной энергетики. Основные выбросы в секторе приходятся на долю сжигаемых нефти, природного и попутного газа, угля и, в меньшей степени, торфа и горючих сланцев. При сжигании органического топлива образуются углеводороды, соединения свинца, оксиды углерода, серы, азота и другие вредные вещества.

По обзорным данным Росгидромета, объем попавших в атмосферу парниковых газов в результате сжигания углеводородного топлива составляет 82,7% от общего объема [1]. Таким образом, использование топливно-энергетического комплекса на современном этапе развития является одной из главных причин наступающего экологического кризиса. Сложившуюся проблему, во многом, возможно решить за счет применения возобновляемых источников энергии (ВИЭ), выступающих альтернативным вариантом в поиске решения проблем энергетической безопасности и экологической обстановки в стране и регионах.

Согласно с распоряжением Правительства РФ от 13 ноября 2009 года № 1715-р «Об утверждении Энергетической стратегии России на период до 2030 года» предусматривается рост доли нетопливных энергоресурсов до 13 – 14 % к 2030 году [2]. Предполагается реализация широкомасштабных мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности, а также развитие ВИЭ [3,4], как способа постепенного отказа от привычных традиционных путей развития энергетики.

Тем не менее, ВИЭ в процессе эксплуатации оказывают определенное воздействие на окружающую среду, проявляющееся в загрязнении атмосферы, гидросферы, почвы, акустическом (шумовом) воздействии, выбросе парниковых газов, влинии на флору и фауну.

В данной работе рассматриваются энергетические установки, использующие ветровую (ВЭУ) и солнечную энергию (СЭУ). Приведены результаты исследований экологического воздействия на окружающую среду электростанций мощностью 60 кВт, состоящих из солнечных и ветровых энергоустановок. На рисунке 1 показано возможное воздействие рассматриваемых ВИЭ на окружающую среду.

Рисунок 1 – Воздействие солнечных и ветровых ВИЭ на окружающую среду

Загрязнения атмосферы и гидросферы. Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются ВИЭ, на которых происходит процесс сжигания органического топлива. Загрязнение водного бассейна, в целом, осуществляется минигидроэлектростанциями. Ветровые и солнечные установки в процессе эксплуатации не производят отрицательного экологического воздействия на атмосферный воздух и гидросферу.

Загрязнение почвы. При эксплуатации солнечных и ветровых установок не образуется отходов, загрязняющих почву. Однако, при строительстве электростанций необходимо изъятие земель. Занимаемые территории, являющиеся естественными экосистемами, включают в себя ряд определенных (порой редких) представителей флоры и фауны. Таким образом, строительство станций может изменить ареал обитания животных и птиц и, как следствие, привести к изменению состава экологической системы.

Площадь станции зависит от вида возобновляемых источников энергии. Средние площади электростанций на базе солнечных и ветровых энергоустановок мощностью 60 кВт , а также удельные значения площади на киловатт установленной мощности представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Площади электростанций на базе СЭУ и ВЭУ мощностью 60 кВт

Вид энергоустановки на ВИЭ

Площадь электростанции, м 2

Текст научной работы на тему «Экологические последствия развития солнечной энергетики»

3. Богатырев Н.И., Григораш О.В., Темников В.Н., и др. Однофазнотрехфазный трансформатор с вращающимся магнитным полем / Патент на изобретение RUS 2335027. 29.06.2007.

4. Степура Ю.П., Григораш О.В., Власенко Е.А., и др. Преобразователи напряжения постоянного тока на реверсивном выпрямителе / Патент на изобретение RUS 2420855. 11.05.2010.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ РАЗВИТИЯ СОЛНЕЧНОЙ

‘Дашеев Сергей Сергеевич — магистр; 2Малышев Евгений Анатольевич — доктор экономических наук, профессор, кафедра экономики и бухгалтерского учета, Забайкальский государственный университет, г. Чита

Аннотация: данная статья посвящена вопросам изучения взаимосвязи развития солнечной энергетики и угрозы роста экологических проблем. В статье рассматриваются недостатки и характеристики электростанций и их влияние на окружающую среду. Так же в статьи раскрыты принципы работы существующих источников получения энергии. Произведена классификация. Приведены формулы и рассчитаны коэффициенты полезного действия. Выделены энергоемкие ресурсы для производства электроэнергии. Показаны преимущества и недостатки.

Ключевые слова: солнечная энергия, энергетика, экология, экологические проблемы, климат, окружающая среда.

ECOLOGICAL CONSEQUENCES OF THE DEVELOPMENT OF SOLAR ENERGY Dasheev S.S.1, Malyshev E.A.2

‘Dasheev Sergei Sergeevich — Master; Malyshev Evgeniy Anatolyevich — Doctor of Economics, Professor, DEPARTMENT OF Economics AND ACCOUNTING, TRANSBAIKAL STATE UNIVERSITY, CHITA

Abstract: this solar article is devoted to the issues of solar energy studies of the relationship between the development of solar energy systems and the eradication of the threat of economics to the growth of environmental system problems. The article discusses the shortcomings and characteristics of power plants and their impact on the environment. The article also describes the principles of operation of existing sources of energy. Produced a classification. The formulas are given and the efficiencies are calculated. Energy-intensive resources have been allocated for the production of electricity. The advantages and disadvantages are shown.

Keywords: solar energy, energy, ecology, environmental problems, climate, environment.

Солнечная энергетика — это направление альтернативной энергетики, которое основано на непосредственном применении солнечного излучения в целях получения энергии. Солнечная энергетика применяет возобновляемые источники энергии, она является «экологически чистой», не производящей отходов в процессе использования. Производство энергии при помощи солнечных электростанций отлично сочетается с концепцией распределяемого производства энергии [4, с. 71].

В процессе производства фотоэлементов объем загрязнений не превышает допустимый уровень для производственных предприятий микроэлектронной промышленности. Фотоэлементы имеют заданный срок службы, который составляет 30-50 лет. Использование кадмия, при производстве некоторых видов фотоэлементов в целях повышения эффективности преобразования, образует сложный вопрос их обезвреживания и утилизации, который не имеет

приемлемого решения с экологической точки зрения, хотя такие элементы распространены незначительно, и при современном производстве соединениям кадмия уже найдена достойная альтернатива [5, с. 102].

С учетом последних данных негативного влияния энергетики на окружающую среду, прирост потребления энергии особой тревоги у общественности не вызывал. Так продолжалось до 70-х годов, когда специалисты объявили о многочисленных данных, свидетельствующих о значительном антропогенном давлении на климат, что таит угрозу катастрофы при неконтролируемом возрастании уровня энергопотребления. С тех времен ни одна другая проблема такого пристального внимания не привлекает, как проблема настоящих и предстоящих изменений климата.

Подобный упрощенный подход наносит реальный вред экономике всего мира и может нанести особенно сильный удар по экономике стран, которые не достигли требуемого для окончания индустриальной стадии развития уровня использования энергии. Россия относится в число этих государств. При этом на самом деле все обстоит сложнее. Кроме парникового эффекта, проблема которого по большему счету основывается на энергетике, на климат нашей планеты оказывает влияние множество естественных причин, к которым относятся в особенности солнечная активность, параметры орбиты Земли, вулканическая деятельность, автоколебания в системе «атмосфера и океан». Корректный анализ проблемы можно провести только с учетом целого комплекса факторов, при этом, конечно, необходимо уточнить вопрос, как будет реагировать мировое энергопотребление в будущем, на самом ли деле человечеству следует установить самоограничения в использовании энергии для того, чтобы избежать глобального потепления [1, с. 387].

Большинство объемов электроэнергии производится на ТЭС (тепловых электростанциях). Далее идут ГЭС (гидроэлектростанции) и АЭС (атомные электростанции).

В большинстве стран доля электроэнергии, вырабатываемой с помощью ТЭС, более 50 %. На ТЭС в качестве топлива обычно используются мазут, газ, уголь, сланцы. Ископаемое топливо можно отнести к невозобновимым ресурсам. В соответствии с оценками экспертов угля на планете может хватить только на 100-300 лет, природного газа на 40-120 лет, нефти на 50-80 лет [3, с. 388].

Параллельно с топливом ТЭС использует значительное количество воды. Коэффициент полезного действия (КПД) ТЭС составляет 36-39 %. Типичная ТЭС мощностью в 2 млн. кВт каждые сутки потребляет 18 000 тонн угля, 150 000 м3 воды, 2500 тонн мазута. На охлаждение обработанного пара на ТЭС применяется 7 млн. м3 воды (каждые сутки), что приводит к загрязнению водоема-охладителя [2, с. 388].

ТЭС свойственно высокое токсичное и радиационное загрязнение окружающей среды. Обусловлено это тем, что самый обычный уголь и его зола содержат примеси ряда токсичных элементов, в том числе урана, причем в значительных концентрациях [4, с. 389].

Из источников топлива самым перспективным является уголь (запасы угля огромны, если сравнивать с запасами газа и нефти). Основные запасы угля находятся в России, США и Китае. При этом в настоящее время большая часть энергии вырабатывается на ТЭС благодаря использованию нефтепродуктов. Так, структура запасов топлива не соответствует объемам его современного потребления. В перспективе — полный переход на новую структуру использования ископаемого топлива (угля) начнет вызывать значительные экологические проблемы, изменения в промышленности и материальные затраты. Ряд государств уже начал базовую перестройку энергетики [5, с. 45].

Однако даже при полном применении потенциала всех рек планеты можно обеспечить максимум четверть современных потребностей человечества. На территории России используется не более 20 % гидроэнергетического потенциала. При этом в развитых странах эффективность применения гидроресурсов в 3 раза выше, то есть здесь у России видны определенные резервы. Однако строительство ГЭС (в особенности на равнинных реках) приведет ко многим проблемам с экологией. Водохранилища, необходимые для равномерной работы ГЭС, создают условия для изменения климата на территориях на расстоянии до сотен километров [1, с. 97].

Рассмотрим атомные электростанции, которые во время работы не вырабатывают углекислый газ. При этом, уровень загрязнения атмосферы другими элементами низкий, по сравнению с ТЭС. Можно отметить, что количество радиоактивных веществ, которые будут образовываться во время работы ничтожно мало. Уже длительный период времени АЭС считались полноценной заменой ТЭС, в плане экологичности и влияния на глобальное потепление. Но в тоже время, вопрос безопасности использования АЭС еще не до конца решен.

Можно отметить, что процесс замены ТЭС на АЭС невозможно выполнить в массовом формате, ведь это сопровождается большим количеством финансовых затрат [3, с. 187].

Однако, Чернобыльская катастрофа значительно изменила понимание большинства население касательно безопасности проживания и использования АЭС. Именно поэтому, перспектива последовательной замены ТЭС на АЭС сошла на нет. Можно выделить несколько основных проблем использования АЭС:

1. Безопасность работы реакторов.

2. При использовании АЭС всегда будет оставаться определенная неопределенность в вопросе безопасности, а решить их все заранее будет достаточно трудно.

3. Снижении уровня эмиссии углекислого газа.

4. Вывод из эксплуатации некоторых реакторов АЭС.

Опасность использования АЭС из-за возможного распространения ядерного оружия. За год работы один реактор будет производить то количество плутония, которого хватит для создания нескольких атомных бомб. В отработанном ядерном топливе, которое обязательно образуется после работы содержится множество других элементов. Именно поэтому МАГАТЭ прилагает максимум усилий, чтобы контролировать процесс использования отработанного ядерного топлива во всех странах, где работают АЭС [1, с. 70-71].

Таким образом, считают, что возобновляемые источники энергии, такие, как ветровые источники энергии, геотермальные, солнечные, волновые и пр., модульные станции при использовании природного газа или топливных элементов, утилизированные отработанного пара, а также сбросного тепла — являются реальными способами защиты от климатических изменений без возникновения новых угроз для современного мира.

Список литературы / References

1. Да Роза а. Возобновляемые источники энергии. Физико-технические основы. М.: Интеллект, МЭИ, 2010. 704 с.

2. Кашкаров А.П. Ветрогенераторы, солнечные батареи и другие полезные конструкции. М.: ДМК Пресс, 2011. 144 с.

3. Минат В.И., Коломеец Н.В. Причины экологических бедствий. М.: Реноме, 2010. 220 с.

4. Панич Н.В., Тюкина Т.А. Экологические проблемы современности. М.: МГИМО-Университет, 2012. 102 с.

5. Смил В. Энергетика. Мифы и реальность. Научный подход к анализу мировой энергетической политики. М.: АСТ-Пресс Книга, 2012. 272 с.

‘Блинов Александр Олегович — кандидат технических наук, доцент; 2Якимец Юлия Викторовна — магистрант, кафедра прикладной математики и информатики, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский государственный социальный университет, г. Москва

Аннотация: в статье рассматривается вопрос взаимоотношений с клиентами как основа эффективного управления деятельностью предприятия, а именно: тенденции и способы создания взаимоотношений с клиентами, обоснование расчетных показателей эффективности внедрения CRM-систем на предприятии, возможности CRM-программ при грамотном использовании. Сформулированы причины возникновения проблем и сбоев при работе с клиентами, предпосылки к внедрению CRM-систем, а также ключевые возможности, открывающиеся для предприятия, при использовании CRM-систем. Ключевые слова: CRM-система, издержки, документооборот, внутренняя среда организации, сфера услуг, конкурентоспособность.

3. Жизненный цикл солнечных элементов

Напомним, что минимальный срок эксплуатации солнечной панели равен 25 лет. Производители работают над этом вопросом, планируя этот срок увеличить. Разумеется, одной панели будет недостаточно, поэтому понадобится несколько. Сколько? Зависит от площади, где будет производиться монтаж и от мощности, которую хочет получить будущий владелец. Остановимся на затратах для станции:

• оборудование (вы приобретаете не только солнечные панели, а инвертор, конструкции, кабели);
• комплекс дополнительных мероприятий (документы, интернет, видеонаблюдение, сигнализация, подведение мощности и другие моменты).

Во всех каталогах указана только стоимость фотопанели, а все остальное упущено. Покупатель узнает о дополнительных расходах уже во время приобретения продукта.

Таким образом, небольшая СЭС (30 кВт) окупиться только через 5-6 лет, при собственном потреблении электроэнергии срок увеличивается. Довольно часто проект окупается как к окончанию службы оборудования.

Чтобы выйти на 25% рентабельности, следует уменьшить стоимость самой станции или позаботится, о том, чтобы увеличить ее производительность.

Это важно! На целесообразность установки фотопанелей влияет расположение местности, где будет производиться установка. Логично предположить, что там, где солнца больше, там и выгодно.

4. Накопления отходов солнечной энергетики

Солнечные модули, которые отработали свой срок, называются электронным мусором (e-waste). Каждый год мировой рынок фиксирует возрастание доли солнечной энергетики, поэтому мировые объемы e-waste тоже возрастают. Например, в 2018 году объем e-waste равнялся 50 миллионам тоннам. Таким образом, вопрос про утилизацию отработанных модулей очень актуален. Ведь через 20 -30 лет количество e-waste возрастет, поэтому чтобы планета не задохнулась от новых отходов, стоит уже сегодня побеспокоится о строительстве заводов по переработке мусора. В противном случае появится еще один «мусорный остров» Гигантский остров мусора посреди Тихого океана .

Напомним, что в фотоэлементы содержат ядовитые вещества: кадмий, мышьяк, свинец, галлий и другие. В новостях науки неоднократно упоминается, что ведутся разработки по усовершенствованию полупроводников (использовать висмут с сурьмой) для солнечных модулей, но данная технология все еще на этапе разработки.

Интенсивность выбросов углерода из солнечных панелей и других видов топлива

Интенсивность выбросов — это совокупные выбросы углерода за весь срок службы, рассчитанные на единицу энергии. Это выражается в граммах эквивалента диоксида углерода на киловатт-час (gC02e / кВтч) или эквивалентном значении в тоннах эквивалента углекислого газа на мегаватт-час (tC02 / МВтч). Чем ниже интенсивность выбросов, тем лучше воздействие на окружающую среду, поскольку меньше CO2 выделяется для выработки того же количества энергии. Выбросы углерода от солнечной энергии в течение всего срока службы чтобы нарисовать четкую картину углеродного следа солнечной энергии, за последние пару десятилетий были проведены сотни исследований по оценке жизненного цикла профиля выбросов солнечной энергии. Эти оценки включали этапы добычи, эксплуатации и переработки электроэнергии из различных источников топлива, таких как солнечные фотоэлектрические, солнечные тепловые, ветровые, ядерные, природный газ и уголь. В 2014 году Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) Министерства энергетики США проверила 400 из этих исследований с учетом расхождений, выбросов и других переменных факторов, влияющих на данные. Затем данные были согласованы с использованием дискретного набора допущений для целей сравнения. Результаты показали, что солнечным панелям требуется от 60% до 70% энергии на начальном этапе, примерно 25% во время работы и примерно от 5% до 20% после их продуктивного срока службы. С другой стороны, уголь генерирует ~ 98% выбросов в процессе эксплуатации (добыча, транспортировка, сжигание и т. Д.) И только 1% во время процессов добычи и переработки.

Солнечные панели сегодня почти на 50% эффективнее, чем когда проводилось это исследование. Как и следовало ожидать, методы производства энергии на основе ископаемого топлива производят больше CO2, чем возобновляемые источники на 1 кВтч. Чего нельзя было с начала ожидать, так как сразу не видно насколько велик разрыв между видами топлива.

Интенсивность выбросов в течение жизненного цикла солнечных фотоэлектрических систем составляет примерно 40 гСО2 / кВтч. Интенсивность выбросов угля в течение жизненного цикла составляет приблизительно 1 000 г CO2 / кВтч. Уголь производит в 25 раз больше углекислого газа, чем солнечная энергия, что позволяет производить такое же количество энергии.

Изменение интенсивности поглощения излучения как одно из предостережений не в пользу возобновляемых источников энергии заключалось в том, что кремниевые солнечные панели в гармонизации NREL были эффективны от 13,2% до 14,0%. Это было точно до 2014 года, но сегодня поликристаллические солнечные модули регулярно достигают КПД> 19,5%. Солнечные панели сегодня почти на 50% эффективнее, чем когда проводилось это исследование. Создание большего количества кВтч чистой энергии за счет того же производственного цикла, что еще больше снизит интенсивность выбросов солнечных фотоэлектрических систем. Даже худшие оценки для солнечных фотоэлектрических систем все еще в 3 раза лучше лучших оценок для угля. Средние и согласованные значения дают более точную картину интенсивности выбросов от различных видов топлива (с учетом статистических выбросов). Гармонизированное значение также учитывает значение солнечного излучения 1700 кВтч / м2, что примерно равно уровням, наблюдаемым в Альберте и Саскачеване.

Интенсивность выбросов — невероятно важный показатель, который необходимо учитывать при оценке воздействия солнечной энергии на окружающую среду. Были проведены другие исследования и мета-анализ, которые подтверждают влияние солнечных панелей на окружающую среду по сравнению с другими источниками топлива, обнаруженными NREL.

Дополнительный анализ в Брукхейвенской национальной лаборатории, Исследовательском центре окружающей среды PV, и в исследованиях энергетической политики.

Срок окупаемости солнечных панелей, если для создания солнечных панелей требуется больше энергии, чем они будут производить в течение своего срока службы, или аналогичным образом, если исходные эффекты производства солнечных панелей хуже, чем эксплуатационные преимущества, эта технология оценки в корне ошибочна. Люди часто смотрят на окупаемость инвестиций (ROI) или период окупаемости, чтобы оценить стоимость финансовых вложений. Как скоро я верну свои деньги? 25-летний период окупаемости не радует большинство людей, но трехлетний период окупаемости привлечет внимание большинства инвесторов. Тот же вопрос можно сформулировать для выработки энергии и оценки воздействия солнечных панелей на окружающую среду — сколько времени пройдет, пока солнечная энергетическая система вырабатывает достаточно энергии, чтобы компенсировать затраты на производство энергии? Срок окупаемости солнечной энергии зависит от вашего местоположения, поскольку различные погодные условия влияют на выработку солнечной энергии. Солнечная панель, установленная в пустыне Сахара, будет производить больше энергии и окупаться намного быстрее, чем такая же панель, установленная над полярным кругом. И снова NREL предоставляет некоторые заслуживающие внимания данные. Эти данные включают изготовление модуля, рамы и баланс компонентов системы.

Срок окупаемости монокристаллических солнечных батарей составляет всего 2 года. Еще одно важное предостережение, которое следует отметить, заключается в том, что значение основано на предполагаемой эффективности солнечной панели в 14%. Сегодня солнечные панели на 40-50% эффективнее. Имея это в виду, разумно предположить, что солнечные панели имеют приблизительный период окупаемости энергии от 1 до 2 лет. Если бы вам предложили инвестицию со сроком окупаемости 2 года, вы бы ее приняли?

Электроэнергетика. Источники топлива. Воздействие на окружающую среду

Экологические преимущества солнечной энергии также различаются в зависимости от того, какая форма энергии вытесняется. Как следует из приведенного ранее рисунка, производство солнечной энергии вместо использования электроэнергии из угольных электростанций будет гораздо более выгодным, чем если бы вы устанавливали солнечные панели, чтобы компенсировать в первую очередь гидро- или ветровую электроэнергию из сети. Существует ряд других причин для установки солнечных панелей, даже если ваша сеть питается от возобновляемых источников (например, снижение нагрузки на сеть, и снижение стоимости владения электроэнергией в течение всего срока службы), но они не будут здесь подробно описаны.

Такие провинции, как Новая Шотландия, Саскачеван и Альберта, больше всего выиграют от солнечной энергии, поскольку энергия в этих провинциях поступает в основном из ископаемого топлива. Квебек меньше всего выиграет от использования солнечной энергии, поскольку их сеть уже почти полностью избавлена ​​от выбросов.

Солнечная энергия не идеальна, но в целом она оказывает положительное чистое воздействие на окружающую среду и финансовые последствия. Да, для добычи / производства солнечных панелей требуется огромное количество энергии, и да, в процессе производства используются химические вещества. Эти два неопровержимых факта не означают, что солнечные панели имеют чистое негативное воздействие, как показывают данные. Энергия, необходимая для создания солнечной панели, окупится менее чем за 2 года. Даже с учетом стадии производства и обработки солнечной энергии, генерируемые выбросы в 3–25 раз меньше, чем при производстве того же количества энергии из ископаемого топлива. Снижение выбросов от использования солнечной энергии по сравнению с любым ископаемым топливом (особенно углем) делает эту технологию чрезвычайно выгодной.

• воздействие
• окружающая среда
• негативное
• положительное
• солнечные панели
• расчет

• Научно-популярное
• Энергия и элементы питания
• Экология
• Будущее здесь

Экология солнечных электростанций

Солнечные электростанции (СЭС) являются еще недостаточно изученными объектами с точки зрения экологии, поэтому отнесение их к экологически чистым электростанциям нельзя назвать полностью обоснованным. В лучшем случае к экологически чистой можно отнести конечную стадию — стадию эксплуатации СЭС, и то относительно.

Солнечные станции являются достаточно землеемкими. Удельная землеемкость СЭС изменяется от 0,001 до 0,006 га/кВт с наиболее вероятными значениями 0,003-0,004 га/кВт. Это меньше, чем для ГЭС, но больше, чем для ТЭС и АЭС. При этом надо учесть, что солнечные станции весьма материалоемки (металл, стекло, бетон и т. д.), к тому же в приведенных значениях землеемкости не учитывается изъятие земли на стадиях добычи и обработки сырья. В случае создания СЭС с солнечными прудами удельная землеемкость повысится и увеличится опасность загрязнения подземных вод рассолами.

Солнечные концентраторы вызывают большие по площади затенения земель, что приводит к сильным изменениям почвенных условий, растительности и т. д. Нежелательное экологическое действие в районе расположения станции вызывает нагрев воздуха при прохождении через него солнечного излучения, сконцентрированного зеркальными отражателями. Это приводит к изменению теплового баланса, влажности, направления ветров; в некоторых случаях возможны перегрев и возгорание систем, использующих концентраторы. Применение низкокипящих жидкостей и неизбежные их утечки в солнечных энергетических системах во время длительной эксплуатации могут привести к значительному загрязнению питьевой воды. Особую опасность представляют жидкости, содержащие хроматы и нитриты, являющиеся высокотоксичпыми веществами.

Гелиотехника косвенным образом оказывает влияние на окружающую среду. В районах ее развития должны возводиться крупные комплексы по производству бетона, стекла и стали. Во время изготовления кремниевых, кадмиевых и арсенидогаллиевых фотоэлектрических элементов в воздухе производственных помещений появляются кремниевая пыль, кадмиевые и арсенидные соединения, опасные для здоровья людей.

Космические СЭС за счет СВЧ-излучения могут оказывать влияние на климат, создавать помехи теле- и радиосвязи, воздействовать на незащищенные живые организмы, попавшие в зону его влияния. В связи с этим необходимо использовать экологически чистый диапазон волн для передачи энергии на Землю.

Неблагоприятные воздействия солнечной энергии на окружающую среду могут проявляться:

• — в отчуждении земельных площадей, их возможной деградации;
• — большой материалоемкости;
• — возможности утечки рабочих жидкостей, содержащих хлораты и нитриты;
• — опасности перегрева и возгорания систем, заражения продуктов токсичными веществами при использовании солнечных систем в сельском хозяйстве;
• — изменении теплового баланса, влажности, направления ветра в районе расположения станции;
• — затемнении больших территорий солнечными концентраторами, возможной деградации земель;
• — воздействии на климат космических СЭС;
• — создании помех телевизионной и радиосвязи;
• — передаче энергии на Землю в виде микроволнового излучения, опасного для живых организмов и человека [20].

Основные виды источников энергии

Таких видов существует несколько и, возможно, в ходе технического прогресса к ним добавятся новые. Их классификации могут иметь в своей основе разные принципы. Наиболее глобальным из таких принципов является конечность источника либо способность его к возобновлению. На этой основе все они делятся на две большие группы:

• возобновляемые;
• невозобновляемые.

К возобновляемым источникам принято относить:

• Солнце;
• воздух (ветер);
• воду;
• гравитацию;
• геотермальные источники (вулканы, гейзеры и другие, основанные на термических процессах внутри Земли);
• биосфера планеты (как источник биологической массы растений).

Строго говоря, практически все перечисленные источники правильнее было бы назвать условно-возобновляемыми, так как не существует ничего вечного. Ядерные процессы, идущие на Солнце и в недрах Земли, которые сегодня являются мощнейшим источником энергии, безусловно конечны. Движение воды и воздуха возможно лишь при наличии таковых. О возобновляемости биомассы растений и говорить не приходится. Однако в обозримом будущем при отсутствии глобальных катастроф данные источники действительно представляются неистощимыми. По крайней мере, в результате деятельности человека.

С невозобновляемыми источниками дело обстоит совсем иначе. Их истощение в процессе эксплуатации людьми происходит на наших глазах. Основные их виды:

• дерево;
• уголь;
• нефть;
• газ;
• химические элементы, являющиеся источником радиоактивного излучения.

Использование дерева давно перестало быть актуальным ввиду катастрофического оскудения его запасов. Уничтожение лесов, наверное, самый первый значимый ущерб, который был нанесён природе энергетической деятельностью человека. Ещё в XX веке стало понятно, что истощение запасов нефти, газа и угля – перспектива не только реальная, но и достаточно близкая. Некоторые учёные уже пытаются точно рассчитать, когда это произойдёт. В качестве реального источника энергии в обозримом будущем остаются процессы ядерного распада, лежащие в основе атомной энергетики, где источникам в ближайшее время истощение не грозит. К сожалению, современный уровень развития технологий и достижения ядерной физики пока не могут гарантировать полную безопасность подобных процессов.

Именно системный кризис энергетики, а также сложная экологическая обстановка заставляют сегодня человечество всё чаще задумываться о возвращении к возобновляемым природным источникам.

Влияние на окружающую среду

Вторжение человека в природную энергетическую и экологическую системы планеты не может не отражаться на состоянии окружающей среды. Где-то такое воздействие почти незаметно, но где-то оно носит катастрофический характер. Принято считать, что практически все возобновляемые источники энергии являются экологически безопасными. Это не совсем верно. Да, большинство из них действительно не наносят вреда окружающей среде, и в этом их огромное преимущество. Многие учёные считают, что само выживание человечества будет зависеть от того, сумеет ли оно полностью заменить ими виды, наносящие вред экологии.

Солнце, воздух, гравитация и тепловая энергия Земли действительно являются «чистыми» источниками энергии, использование которых абсолютно безопасно для окружающей среды. Однако практически все они в настоящее время имеют слишком низкий КПД для того, чтобы полностью заменить собой экологически «вредные» источники. Большое будущее пророчат солнечным электростанциям после того как люди научатся более эффективно преобразовывать энергию звезды в электрическую на любых широтах и при любой погоде. Надо отметить, что положительные сдвиги в этом направлении наблюдаются уже сейчас. Солнечные панели, бывшие очень дорогими эксклюзивными установками для научных и государственных нужд, уже стали доступны для рядового потребителя, всё чаще выбирающего данный вариант электроснабжения для своего дома.

К сожалению, всё сказанное о возобновляемых источниках не относится к гидроэлектростанциям и установкам, работающим на биологическом топливе. Влияние последних пока недостаточно изучено, однако не вызывает сомнений, что любое вторжение человека в структуру биосферы, нарушающее биобаланс в природе, может иметь самые печальные последствия. С последствиями же использования рек для строительства гидроэлектростанций человечество знакомо достаточно хорошо.

Всплеск популярности данного вида электростанций относится к первой половине XX века. Тогда казалось, что вращающая турбины вода из естественного источника (перекрытой шлюзами и, как правило, сильно изменившей русло реки) является оптимальным вариантом экологически чистого и практически вечного источника энергии. То, что при таком вольном обращении с реками разрушается экосистема целых регионов, лежащих вверх и вниз по течению, люди заметили не сразу. Тревогу забили, когда в результате обезвоживания или, наоборот, заболачивания огромных территорий началась массовая гибель сначала рыбы, затем — животных и птиц, выветривание почв из-за потери лесов, истощение сельскохозяйственных земель из-за недостатка воды в засушливых районах и многое другое. Сегодня к строительству гидросооружений подходят с гораздо большей осторожностью, стараясь грубо не нарушать сложившуюся экосистему рек. Однако полностью избежать неблагоприятных воздействий очень трудно.

Но все остальные опасности блекнут на фоне того, что происходит с окружающей средой в результате эксплуатации тепловых электростанций. Основанные на энергии, получаемой в результате сжигания того или иного вида топлива, они по сей день представляют собой главный источник электроэнергии на планете. Они действительно эффективны и неприхотливы в использовании, могут работать на нефтепродуктах, газе, угле и любых других горючих материалах, что позволяет вырабатывать максимально дешевое электричество. Однако вред, наносимый теплоэлектростанциями окружающей среде, не сопоставим с причиняемым всеми остальными их видами вместе взятыми.

Безусловно, свою долю в загрязнение вносит также применение перечисленных энергоносителей и продуктов их переработки в других областях, прежде всего на транспорте и в промышленности. Сжигание угля, нефти, газа и других видов топлива, независимо от сферы их применения, кроме прямого загрязнения атмосферы, почвы и воды, приводит к колоссальным выбросам углекислого газа, которые, по мнению специалистов, являются главной причиной так называемого парникового эффекта. В более долгосрочной перспективе запускаемые ими процессы ведут к катастрофическим изменениям климата на планете со всеми вытекающими из этого последствиями.

На атомные электростанции многие сегодня возлагают большие надежды. При правильной работе они эффективны, безопасны для людей и окружающей среды, дают относительно недорогую электроэнергию. Если учёным удастся полностью взять под контроль процесс распада атомного ядра и поставить его на службу людям, человечество будет обеспечено чистым, доступным и дешевым источником энергии на много веков вперёд. К сожалению, пока огромным минусом данного вида электростанций являются катастрофические неподвластные человеку последствия, которые может повлечь за собой любая их авария.