Проблемы, затрудняющие строительство солнечных электростанций
В 2018 году в Соединенных Штатах было произведено около 4,18 трлн кВтч электроэнергии на объектах электроэнергетики общего пользования, а около 17% было получено из возобновляемых источников. Статистические данные, недавно опубликованные Управлением энергетической информации США, показывают, что около 67 млрд. КВтч общего объема электроэнергии, произведенной в стране в прошлом году, было получено от солнечной энергии, на долю которой приходится всего 1,6%. Аналогичная картина наблюдается в европейских странах, где около 17,5% всей энергии, потребленной в Европейском союзе в 2017 году, поступило из возобновляемых источников. Тем не менее, доля солнечной энергии остается значительно низкой.
Осведомленность о преимуществах использования солнечной энергии для компенсации выбросов углекислого газа и других вредных выбросов быстро растет, что повышает прибыльный потенциал создания солнечных ферм не только в США, но и во всем мире. Тем не менее, существуют некоторые практические проблемы в коммерциализации солнечных установок и создании солнечной фермы, такие как снижение цен на нефть и газ и технические трудности в интеграции электрических сетей с солнечной энергией менее дорогим способом.
Несмотря на такие проблемы, у солнечной энергетики огромные возможности; однако при создании солнечной фермы и сборе солнечной энергии необходимо учитывать некоторые важные проблемы.
Строительство солнечных ферм, хотя и намного дешевле, стало «дорогостоящим» бизнесом с точки зрения навыков. Хотя стоимость создания солнечной фермы резко снижается, другие проблемы, такие как нехватка рабочей силы, обладающей соответствующими навыками и опытом, и синхронизация с постоянно развивающимися технологиями в условиях постоянного стремления к чистой энергии, делают бизнес в области солнечной энергетики менее эффективным.
Кроме того, другие проблемы, такие как изменяющиеся требования к площадке, быстро множащиеся поставщики оборудования, отсутствие инструментов оценки производительности предприятия и низкий уровень проникновения эффективных инструментов, по-прежнему ограничивают использование солнечной энергии в качестве потенциального источника производства электроэнергии. Тем не менее, есть несколько основных ограничений, которыми обладает природа солнечной энергии, которые сегодня остаются главными препятствиями.
Первая проблема заключается в поддержании надежности и управляемости электричества. Хотя мир движется к экологически чистым источникам энергии, цель полностью полагаться на солнечную энергию считается нереальной. Спрос и потребности потребителей в отношении электроэнергии меняются каждый день в течение каждого сезона, а неопределенность в отношении солнечных ресурсов в различных регионах затрудняет обеспечение 100% надежного энергоснабжения. Поэтому важно обеспечить, чтобы поставка электроэнергии с помощью солнечной энергетики соответствовала высокодинамичному спросу конечного пользователя, с тем чтобы сократить вероятность отключения электроэнергии. Поскольку возможность распределения электричества, генерируемого с помощью солнечной энергии, полностью зависит от того, сколько солнца светит в разные сезоны и географические регионы, солнечная энергия продолжает оставаться менее надежной энергией, чем энергия, полученная из ископаемого топлива. Это делает обязательным для компаний, занимающихся солнечной энергетикой, приобретение диспетчеризируемых генераторов, которые могут усиливать или снижать подачу электроэнергии в зависимости от доступности солнечной энергии, которая обычно меняется каждый день.
Втоой проблемой является «разбавленность» и «перемежаемость» источника солнечной энергии. В ясный яркий день почти 1 кВт солнечного света достигает площади в один квадратный метр на земле, только когда солнце находится прямо над головой, и этот показатель может сильно отличаться географически. Поскольку солнечные элементы могут преобразовывать около 15-20% солнечной энергии, которая достигает Земли, в электричество, прерывистость солнечного света снижает эффективность выработки солнечной энергии. Кроме того, наряду с проблемой перемежаемости проблема разбавления солнечного света всегда была и будет оставаться гордиевым узлом для солнечных фермеров. Ископаемое топливо является наиболее концентрированной формой источников для выработки электроэнергии, с другой стороны, солнечная энергия разбавлена. Плотность энергии источника топлива оказывает непосредственное влияние на другие аспекты создания солнечной фермы, включая площадь земли, которую он занимал. Чем ниже плотность, тем больше земли, необходимой для удовлетворения спроса потребителей на электроэнергию. Это отражает возросшую потребность в дополнительных ресурсах для выработки одной единицы электроэнергии из солнечной энергии по сравнению с ископаемым топливом. Достижение цели полной замены ископаемого топлива солнечной энергией в качестве источника для 100% возобновляемой энергосистемы в первую очередь усиливает необходимость создания солнечных ферм на больших площадях. Поскольку плотность солнечной энергии значительно ниже, это будет иметь первостепенное влияние на требования к землепользованию для солнечных электростанций, что делает ее главной задачей для энергетических компаний при создании солнечной фермы общего назначения.
Третьей проблемой можно считать инфраструктурные сложности, связанные с близостью солнечных ферм. В то время как периодичность, надежность и проблемы, связанные с созданием солнечной фермы, остаются крайне важными, солнечные энергетические компании должны учитывать инфраструктурные и транспортные барьеры бизнеса. Поскольку солнечные фермы занимают огромное количество пространства для выработки электроэнергии, которая может удовлетворить постоянно растущий спрос, эти фермы расположены в отдаленных районах, далеко от того места, где энергия фактически потребляется. В конце концов, солнечные энергетические компании должны иметь дело с дорогостоящей инфраструктурой и громоздкой линией электропередачи для транспортировки электроэнергии от электростанций к потребителям в городских или сельских районах. Хотя малые предприятия или конечные пользователи жилых домов, у которых достаточно земли для создания небольшой солнечной фермы, могут производить свое собственное электричество с помощью солнечной энергии, улучшение близости их источников на промышленном или коммерческом уровне становится огромной проблемой при создании крупномасштабной солнечной электростанции. В современной экономике, которая в основном использует оборудование и инфраструктуру, которые поглощают огромное количество электроэнергии, фермеры, работающие на солнечной энергии, должны принять стратегии для оптимизации эффективности землепользования и использовать более производительные способы транспортировки электроэнергии на большие расстояния, чтобы иметь прибыльный доход.