Obecnie świat stoi przed poważnym wyzwaniem transformacji energetycznej. Aby zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych i zależność od paliw kopalnych, rozwój energii odnawialnej stał się kluczowy.
Już w 2008 roku Katar opublikował "National Vision 2030 ", którego celem jest przekształcenie Kataru w kraj o zrównoważonym rozwoju, silnej konkurencyjności międzynarodowej i wysokim standardzie życia. Można powiedzieć, że jest to światowy konsensus na rzecz redukcji emisji dwutlenku węgla i osiągnięcia neutralności węglowej.
Podczas Mistrzostw Świata FIFA Katar 2022™ Katar stworzył precedens w dziedzinie nowej energii fotowoltaicznej! Według Najwyższego Komitetu ds. Realizacji i Dziedzictwa (SC) redukcja emisji dwutlenku węgla z elektrowni słonecznej Al Kharsaah zostanie wykorzystana do zrównoważenia około połowy emisji powstałych w związku z organizacją Mistrzostw Świata FIFA przez kraj. Przyjrzyjmy się, jak działa energia słoneczna i jak realizuje cel zrównoważonego rozwoju.
Czym jest elektrownia słoneczna?
Wytwarzanie energii słonecznej dzieli się na fototermiczne i fotowoltaiczne.
Elektrownia słoneczna termiczna
System fototermiczny przekształca energię słoneczną w energię cieplną, koncentrując światło słoneczne za pomocą zakrzywionych (w kształcie litery U) luster. Po serii synergicznych działań wymienników ciepła, turbin gazowych, generatorów, urządzeń chłodzących, urządzeń monitorujących obwody i rur zbierających ciepło, zgromadzona energia słoneczna jest przekształcana w energię cieplną.
Proces ten prowadzi do powstania produktu pośredniego, czyli pary wodnej, która umożliwia działanie systemu obiegu cieplnego, przekształcając energię cieplną w energię elektryczną, dostarczając prąd do odbiorców.
Elektrownia słoneczna fotowoltaiczna
Elektrownia fotowoltaiczna bezpośrednio przekształca energię słoneczną w elektryczność bez potrzeby procesu termicznego.
Systemy fotowoltaiczne zwykle składają się z zestawów paneli fotowoltaicznych, banków baterii, kontrolerów, falowników oraz urządzeń do dystrybucji prądu przemiennego.
Wytwarzanie energii fotowoltaicznej opiera się na zasadzie efektu fotowoltaicznego, gdzie fotony powodują przeskok elektronów i powstanie różnicy potencjałów. Następnie ogniwa słoneczne bezpośrednio przekształcają energię słoneczną w prąd elektryczny, generując prąd stały.
System fotowoltaiczny charakteryzuje się wysoką niezawodnością, łatwą konserwacją, długą żywotnością oraz brakiem zanieczyszczeń środowiska. Wynika to z faktu, że systemy PV są bardzo proste, składają się głównie z komponentów elektronicznych i nie zawierają części mechanicznych.
Dlatego farmy fotowoltaiczne są bardziej popularne niż elektrownie termiczne. Na przykład połowa energii elektrycznej na Mistrzostwach Świata w Katarze pochodziła z elektrowni fotowoltaicznych.
Jak działają elektrownie słoneczne?
Katar jest typowym krajem półwyspowym o klimacie tropikalnej pustyni z niskimi rocznymi opadami i bardzo wysokimi temperaturami. Większość jego powierzchni to płaskie, nisko położone pustynie, co czyni go idealnym miejscem do budowy elektrowni słonecznej.
Elektrownia słoneczna Al-Kharsaah działa na tej samej zasadzie co zwykła elektrownia słoneczna i farma fotowoltaiczna w społeczności.
Różni się jedynie bardzo dużą skalą, zajmując obszar 10 kilometrów kwadratowych (co odpowiada około 1400 boiskom piłkarskim), wykorzystując łącznie 2 miliony dwustronnych modułów fotowoltaicznych half-cut zamontowanych na dodatkowych jednoosiowych trackerach fotowoltaicznych, które wychwytują zarówno bezpośrednie światło słoneczne, jak i odbite od ziemi. Następnie wytworzony prąd stały jest przekształcany na prąd przemienny przez 3240 zainstalowanych falowników łańcuchowych, które są podłączone do sieci na pełną moc.
Najczęściej zadawane pytania o elektrownie słoneczne
Ile kosztuje farma słoneczna?
Według raportu U.S. Solar Market Insight Report, koszt budowy farmy słonecznej zwykle wynosi od 0,89 do 1,01 USD za wat. Oznacza to, że budowa farmy o mocy 1 megawata (MW) kosztuje od 890 000 do 1,01 miliona dolarów.
Farma słoneczna nie tylko pomaga zmniejszyć ślad węglowy, ale także pozwala zaoszczędzić na rachunkach za prąd. Dodatkowo, ulgi i zachęty, takie jak federalny kredyt podatkowy na energię słoneczną, obniżają koszty budowy farmy. Jednak zależy to od wielu czynników, w tym od zużycia energii, lokalnych stawek za prąd oraz wielkości systemu słonecznego.
Jak utrzymywać elektrownię słoneczną?
Prawidłowa konserwacja nie tylko zapewnia efektywność elektrowni słonecznej, ale także wydłuża jej żywotność. Środki konserwacyjne elektrowni fotowoltaicznej można podsumować następująco:
-
Konserwacja paneli słonecznych i uchwytów:
Powierzchnia paneli powinna być utrzymywana w czystości i czyszczona suchą lub wilgotną, miękką i czystą szmatką. Należy regularnie sprawdzać stabilność uchwytów i na czas wymieniać uszkodzone części.
-
Konserwacja falownika:
Inspekcja przy wyłączonym zasilaniu, aby upewnić się, że moduły, reaktory, wyłączniki obwodu po stronie AC (sieci) oraz wentylatory chłodzące transformatora w falowniku mogą automatycznie się włączać i wyłączać w zależności od temperatury. Jeśli kondensator szyny DC przekroczył swoją żywotność, należy go wymienić na czas.
-
Konserwacja kabli:
Poprawne podłączenie kabli do urządzeń. Izolacja kabli nie powinna mieć przebicia, pęknięć ani widocznych nierówności, a temperatura kabli nie powinna być zbyt wysoka.
Ile akrów potrzebuję na elektrownię słoneczną o mocy 5 MW?
Zazwyczaj potrzebujemy przestrzeni co najmniej 30 do 40 akrów na elektrownię słoneczną o mocy 5 MW, ale zaleca się zwiększenie rozmiaru systemu o 15-20%, aby uniknąć niedoboru źródeł światła słonecznego i strat energii podczas przesyłu prądu, co mogłoby skutkować niewystarczającą ilością energii do zaspokojenia potrzeb gospodarstwa domowego.
