1 / 37

Saules enerģijas izmantošanas iespējas

Saules enerģijas izmantošanas iespējas. Fizikālās Enerģētikas Institūts Enerģijas resursu laboratorija Laboratorijas vadītājs Akad.,Prof., Dr.habil.sc.ing. Pēteris Šipkovs. Energoresursu piegāde Latvijā.

eman
Télécharger la présentation

Saules enerģijas izmantošanas iespējas

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Saules enerģijas izmantošanas iespējas Fizikālās Enerģētikas Institūts Enerģijas resursu laboratorija Laboratorijas vadītājs Akad.,Prof., Dr.habil.sc.ing. Pēteris Šipkovs

  2. Energoresursu piegāde Latvijā Latvijas Republika nav bagāta ar dabiskajiem energoresursiem - ap 70% energoresursu tiek importēti, tāpēc vietējo un atjaunojamo energoresursu plašākas izmantošanas veicināšanai ir sevišķi būtiska nozīme Latvijas apstākļos.

  3. Primāro resursu piegādes struktūra un atjaunojamo resursu (AER) daļa* * dati no Latvijas Republikas Centrālās statistikas pārvaldes un Latvijas Republikas Ekonomikas ministrijas

  4. AER struktūra, 2008. gadā Elektroenerģijas ražošana no AER 2008. gadā bija 55,7 % no kopējas saražotās elektroenerģijas.

  5. Saules enerģijas izmantošanas veidi: • pasīva saules enerģijas izmantošana (ēku novietojums, speciālo materiālu izmantošana, kuri labi absorbē saules radiāciju); • saules starojuma izmantošana saules kolektoros; • saules starojuma pārveidošana tiešā elektriskajā enerģijā (PV – saules baterijas); • saules starojuma izmantošana Saules Enerģijas Stacijas (saule → tvaiks → tvaika turbīna → elektrība).

  6. Globālā saules radiācija Saules radiācijas ilgums un intensitāte ir atkarīga no gadalaika, klimatiskiem apstākļiem un ģeogrāfiskā stāvokļa. Gada globālais starojums uz horizontālas virsmas saules joslas reģionos var sasniegt 2200 kWst/m2. Ziemeļeiropā saules starojuma maksimālais lielums ir 1100 kWst/m2. Reāli, ņemot vērā siltuma pārvadi un lietderības koeficientu - 400 – 450 kWst/m2.

  7. Saules radiācijas enerģija Latvijā

  8. Mēneša un gada vidējās globālas saules radiācijas lielumi uz horizontālas plāksnes kWst/m² Ziemeļeiropā

  9. Saules spīdēšanas ilguma karte Avots: Latvijas Ģeogrāfijas atlants

  10. Saules enerģijas potenciāls Latvijā

  11. Saules kolektori Saules kolektori ir tehniskas iekārtas, kuras absorbē saules starojumu, pārvēršot to siltumā, ko pēc tam saņem patērētāji – karstā ūdens sagatavošanai un uzglabāšanai akumulatorā, telpu apkurei, peldbaseiniem, lauksaimniecības produktu žāvēšanai u.c. Kolektora konstrukcija, dizains, izmantotie materiāli, lietderības koeficients un efektivitāte varētu būt visdažādākie.

  12. Saules kolektora shēma (Vitosol 100)

  13. Saules kolektoru sastāvdaļas Saules kolektors sastāv no kolektora apvalka, absorbera, siltumizolācijas un caurspīdīgas virsmas. Apvalkā novietotas caurules, pa kurām plūst siltuma nesējs. Tās varētu būt ūdens (ūdens ziemas laikā jāizlaiž no sistēmas), etilenglikols (indīgs), propilēnglikols – nav indīgs, vai citi antifrīzi.

  14. Jaunā tipa saules kolektors (Vitosol 200)

  15. Apkures un siltā ūdens apgādes sistēma

  16. Saules kolektori privātmājām Ņemot vērā, ka saules kolektori dod iespēju segt līdz 2/3 karstā ūdens ikgadējā patēriņa ģimenes mājai un apmaksa par karstā ūdens sagatavošanu patērētāju rēķinos, kopsummā no mājas saimniecības izmaksām ieņem salīdzinoši lielu daļu – no 10 – 20%, saules enerģijas izmantošana var dot ievērojamu naudas ietaupījumu. Izmantojot saules enerģiju vasaras sezonā, naftas produktu, gāzes vai elektriskos katlus var neizmantot, tāpēc ka saules sistēma var saražot visu nepieciešamo silto ūdeni. Saules enerģijas sistēma var būt savienota ar naftas produktu, malkas vai gāzes katlu, elektrisko apkuri, izmantojot kopējo akumulācijas tvertni, veidojot kombinētās siltumapgādes sistēmas.

  17. 12 1 1. Saules kolektors 2. Caurules 3. Katls (boilers) 4. Siltummainis 5. Papildsildītājs (elektriskais) 6. Cirkulācijas sūknis 7. Vadības iekārta 8. Termometrs 9. Izplešanās trauks 10. Spiediena ventilis 11. Gravitācijas reduktors 12. Gaisa noplūdes ventilis 2 10 11 9 7 5 4 6 8 3 Dzīvojamā mājā ar kombinēto (saule/elektrība) siltumapgādes sistēmu • Saules kolektorus var izmantot dažādās kombinētās sistēmas: • Saules kolektori + biomasas katls (granulu, brikešu u.c.); • Saules kolektori + gāzes vai dīzeļdegvielas katls; • Saules kolektori + siltumsūkņi utt.

  18. Saules radiācijas enerģijas izmantošana Latvijā Kolektori strādā sistēmā ar boileru, kur ūdens var tikt uzsildīts arī ar katla palīdzību. Kolektori silda ūdeni ne tikai tiešos saules staros, bet arī apmākušās dienās. Kolektora izmēriem jābūt pietiekamiem siltā ūdens apgādei. Rēķinot 60 litrus 35 – 45°C siltā ūdens uz cilvēku, savrupmājai jāparedz 6 – 8 m² kolektoru platība (1,5 – 2 m² personai). Tos novieto uz jumta zem 45° - 60º pret dienvidiem. Daudzu gadu pieredze rāda, ka šāda sistēma nodrošina 70 -80% siltā ūdens patēriņu. Saules kolektoru izmantošana Latvijā, kā parādīja eksperimentālie pētījumi, ir iespējama ar labiem rezultātiem. Saules radiācijas enerģiju Latvijā var izmantot 1700-1900 stundas gadā. Saules globālā radiācija mūsu platuma grādos mainās atbilstoši laika sezonām no maija līdz septembrim no 1 m² saules kolektora var iegūt 700-740 kWst/m ², no oktobra līdz aprīlim – 200-240 kWst/m ², no novembra līdz februārim - 40-50 kWst/m².

  19. Latvijā ir aktuāli nosacījumi, kuri padara saules kolektoru izmantošanu pievilcīgāku un piemērotāku: • Augsts karstā ūdens patēriņš vasaras laikā. Tas ietver dzīvojamās ēkas un tādas iestādes, kā piemēram, slimnīcas, viesnīcas un kempingi, sporta un vasaras nometnes u.c.. • Energoresusru cenu paaugstināšanās tendence. • Notiek plaša jauno ēku celtniecība, kurās jau no arhitektoniskā viedokļa var tikt izmatotas saules enerģijas iekārtas un kurās saules kolektorus un PV baterijas varētu iemontēt celtniecības laikā. • Daudzas ēkas tagad remontē vai pilnīgi atjauno un notiek siltumsistēmas renovācija.

  20. Saules enerģijas izmatošana piemēri Latvijā Aizkrauklē tika realizēts pirmais lielākais saules kolektoru projekts Baltijā ar kopējo saules kolektoru platību 155 kv.m. – uz skolas 35 kv.m un uz katlumājas 120 kv.m. Latvijā saules kolektori ir uzstādīti Iecavas internātskolā (9,2 kv.m). Saules kolektori nodrošina silto ūdeni virtuvei un paralēli darbojas arī koka granulu katls. Saules kolektori uzstādīti Īslīces SOS bērnu ciematā 80 kv.m. Saules kolektori uzstādīti arī Valmieras Valsts ģimnāzijā 6 kv.m kopā ar PV, galvenokārt skolēnu apmācībai.

  21. Saules kolektori uz Aizkraukles novada ģimnāzijas jumta un Aizkraukles katlu mājas jumta

  22. Saules kolektori Iecavas internātskolā Kombinācijā ar koka granulu katlu

  23. Saules kolektori Īslīces SOS bērnu ciematā

  24. Saules kolektori Valmierā

  25. Saules kolektoru uzstādītā jauda Eiropā un pasaulē ( 126 GWth), 2007 ES valstīs saules kolektoru uzstādīta jauda ir 27 kWth/1000 iedzīvot.

  26. FEI saules enerģijas izmantošanas poligons Uz FEI jumta veidots saules kolektoru un saules bateriju izmēģinājumu poligons, kurā uzstādīti labākie firmas “Viessmann” izstrādātie kolektori, mūsu pašu firmas “Energi-R” kolektori, kā arī firmas “Buderus” ražotie kolektori un citu firmu kolektori, lai salīdzinātu to jaudas un darbību Latvijas apstākļos. Uzstādītas saules baterijas, lai noteiktu to darbības efektivitāti Latvijā. Bez tam poligonā uzstādīta jaunākā hidrometeoaparatūra, kā arī saules radiācijas un iradiācijas mēriekārtas u.c.. Poligons domāts galvenokārt zinātniskiem mērķiem, tas ļauj realizēt lietišķos un fundamentālos pētījumus saules enerģijas izmantošanas jomā.

  27. Saules kolektoru un saules bateriju izmēģinājumu poligons Laika novērošanas sensori Laboratorija Kolektoru sistēma Autonoma PV sistēma Kvaziautonoma PV sistēma

  28. Iekārtas FEI poligonā: • Piranometrs – saules radiācijas mērīšanas iekārta; • Saules spīdēšanas ilguma mērīšanas iekārta; • Radiācijas mērītājs – ieejošās un izejošās radiācijas mērīšanas iekārta; • Pirheliometrs – tiešā saules izstarojuma mērīšanas iekārta; • Pirgeometrs – infrasarkanā saules starojuma mērīšanas iekārta; • Saules enerģijas izmantošanas sistēma silta ūdens iegūšanai; • Datu apkopošanas komplekts no saules kolektoriem ar programmnodrošinājumu; • Automātikas komplekts saules kolektoru sistēmai ar 16 ieejām un 8 izejām; • Metroloģiskā stacija u.c.

  29. FEI poligonā uzstādītā sistēma ir paredzēta saules radiācijas datu apkopošanai un analīzei arī no citām kolektoru iekārtām Aizkrauklē, Valmierā, Rīgā un varbūt vēl kādā pilsētā, un tie tiks nosūtīti uz FEI apkopošanai analīzei un salīdzināšanai.

  30. Saules baterijas (PV) Saules bateriju (PV) pamatā ir solārās šūnas - elektriskās sistēmas ierīces, kas Saules enerģiju pārvērš elektrībā. Šūnas ir visbiežāk zilā vai melnā krāsā, segtas ar neatstarojošu pārklājumu, kas uzlabo gaismas absorbēšanu. Solārās šūnas spēj pievadīt elektrību autonomiem patērētājiem vai elektrotīklam, tās apkopotas solārajā panelī, kas iekapsulēts stiklā un plastikātā. Panelis lielākoties tiek ietverts alumīnija ietvarā. Solārā moduļa ģenerētās enerģijas daudzums atkarīgs no tā virsmas, moduļa efektivitātes, novietojuma pret Sauli un Saules radiācijas. Vismodernākās šūnas spēj panākt 22-24% efektivitāti, komerciāli ražotās – 16-18 %. No kvadrātmetra vidēji var iegūt 80-85 W, iekārtām ar augstāku efektivitāti - līdz 130 W. PV moduļi ražo līdzstrāvu, ko pēc tam nepieciešams pārvērst maiņstrāvā - šim nolūkam izmanto inventorus

  31. Sadārdzinoties tradicionālajiem energoresursiem arvien vairāk tiek runāts par saules enerģijas izmantošanu. Saules baterijas jeb PV sākotnēji uzskatīja par samērā eksotisku tehnoloģiju, ko pielietoja galvenokārt kosmosā vai ļoti attālos apvidos. Tomēr 20. gadsimta pēdējā desmitgadē strauji pieauga šo tehnoloģiju izmantošana elektroenerģijas ražošanā, un ir parādījušās perspektīvas nākamo 20 gadu laikā samazināt izmaksas un panākt vēl lielāku to izplatību. Statistika rāda, ka laika posmā no 1990.-2000. gadam PV izaugsme bijusi vidēji 20% gadā, pēc 1997. gada sasniedzot pat 30%. Plānots, ka šī tendence saglabāsies arī turpmāk. Līdz 2000. gadam kopējā uzstādīto PV jauda pasaulē tika rēķināta ap 1000 MWp (iegūtās solārās enerģijas mērvienība).

  32. Kopējā PV uzstādītā jauda Eiropas jaunās dalībvalstīs 2009.gadā 2009.gadā PV Eiropā uzstādīta jauda bija 16071,2MWp.

  33. Elektroenerģijas tarifu struktūra (Ls/kWh) bez PVN 0,08030 Sistēmas pakalpojumi Obligātās iepirkuma komponentes Elektroenerģija 0,03292 0,03292 0,05100 0.01559 0,01170 0,00563 0,03568 0,02978 Līdzšinējā tarifa struktūra Jaunā regulēto tarifu struktūra

  34. FEI veic fundamentālos pētījumus par organisko materiālu izmantošanu saules bateriju (PV) izstrādei. Institūta izstrādāti jauni organisko saules elementu paraugi, kuri spēj pārvērst no saules nākošo gaismas enerģijas jaudu elektriskās enerģijas jaudā ar lielāku efektivitāti, nekā patreiz pasaulē esošajiem labākajiem optoelektroniskajiem elementiem, saules starojuma 330-800 nm spektra diapazonā. Veikti darbi šo elementu lietderības koeficientu tuvināšanai 10%, lai būtu ekonomiski izdevīgi tos ieviest rūpnieciskajā ražošanā un izmantot kā alternatīvu esošajiem dārgajiem silīcija optoelektroniskajiem elementiem, kuru ražošanai tiek patērēta liela enerģija.

  35. Saules baterijas izmantošana Latvijā Saules baterijas ikdienā tiek izmantotas: • kalkulatoriem; • pulksteņiem; • rotaļlietām; • uz bākām un bojām Baltijas jūrā; • ielu apgaismojumam u.c. saules baterijas var izmantot energotīklam pievienotās vai autonomās sistēmās (autonomās sistēmas parasti papildina dīzeļa ģeneratora vai vēja spēkstacijas ražotu elektroenerģiju, kas var būt aktuāli lauku apvidos, atpūtas mājās u.c.) tāpēc iespējas ir plašas, piemēram, Saules akmens – Swedbankas galvenā ēka, Parex bankas galvenā ēka u.c. objekti.

  36. Paldies par uzmanību! Prof., Dr.habil.sc.ing., LZA kol.loc. Pēteris Šipkovs Fizikālās Enerģētikas institūts Enerģijas resursu laboratorijas vadītājs Aizkraukles iela 21, Rīga, LV-1006, Latvija Tel./Fax: + 371 67 553537 E-mail- shipkovs@edi.lv http:/www.innovation.lv/fei http:/www.lza.lv/scientists/shipkovs.htm

More Related