«Солнечная энергия школам» (Казахстана)
В 2019 году в Казахстане, в интеллектуальной школе физико-математического направления города Уральска (Широта Саратова и Воронежа) был запущен проект «Солнечная энергия школам», в рамках которого состоялось открытие солнечной станции на 100 кВт. Энергия солнца позволила снизить энергопотребление школы примерно на четверть. Вполне убедительные цифры доказывают глобальное значение «зеленой» экономики. К тому же идея установить солнечные системы в школах помогла также интегрировать «солнечную тему» в учебный процесс.
Эксперты прогнозируют, что к 2030 году разрабатываемые нефтегазовые месторождения в стране выйдут на свой пик, после этого объемы добычи начнут падать. Поэтому уже сейчас необходимо активно внедрять энергосберегающие технологии, снижать потребление энергоемких производств и увеличивать долю энергии, вырабатываемой из альтернативных источников. Важность «зеленой» экономики очевидна, нужно сохранить природный капитал, экосистемы и биоразнообразие и при этом обеспечить рост доходов и занятости. Устойчивое развитие государства, при котором удовлетворение потребностей нынешних поколений происходит без ущерба для возможностей поколений будущих, должно соблюдаться во взаимосвязанном и пропорциональном развитии трех компонентов государственного устройства: экономического, социального и экологического. Только в этом случае можно повысить уровень и качество жизни населения, сделать продукцию более конкурентоспособной за счет снижения энергозатрат и использования вторичной переработки. Необходимо научиться использовать альтернативные источники энергии взамен истощающихся природных. Только в этом направлении государство будет процветать.
Два в одном Проект «Солнечная энергия школам» берет свое начало с 2018 года, когда был заключен меморандум между Министерством энергетики РК, компанией Shell и автономной организацией образования «Назарбаев Интеллектуальные школы», при поддержке акиматов городов Астаны, Алматы, Мангистауской, Атырауской и Западно-Казахстанской областей. Социальный проект компании Shell позволил на практике показать реализацию инициативы государства по переходу к «зеленой» экономике. Это не только экономия средств, но и экологическая составляющая в использовании возобновляемых источников энергии.
В целом, проект «Солнечная энергия школам» стал примером успешного внедрения STEMобразования, воспитания экологической культуры и ответственного отношения учащихся к природе.
STEM-и STEAM-образование: что это? STEM (science, technology, engineering, math) — программа обучения, сочетающая занятия естественными науками,технологией, инженерией и математикой. Иногда к аббревиатуре добавляют букву А (arts) — искусство, гуманитарные науки. Подход основан на сочетании теоретических и прикладных навыков. Ребенок охватывает сразу несколько областей знания, получает шанс использовать информацию, проверять факты на собственном опыте.
В Уральске солнечный проект в сравнении с другими городами был технически усложнен и построен по принципу «два в одном» – солнечные модули для фотоэлектрической станции установлены на крыше автопарковки, которую специально для этих целей построили на территории школы. Сложная конструкция навеса для паркинга на 30 машин смотрится впечатляюще, а рядом с парковкой стоит стенд, где в режиме реального времени показывается выработка солнечной энергии. Проект был осуществлен казахстанской энергокомпанией «МЭК-Астана», которая предлагает на рынке Казахстана оптимальные решения в области электроснабжения и энергоэффективности. – Специализированная парковка оборудована солнечными фотоэлектрическими панелями мощностью 100 Квт/ч. Станция состоит из 324 фотоэлектрических модулей с пиковой мощностью 315 Вт каждый. Вырабатываемая солнечными панелями электроэнергия преобразуется из постоянного в переменный ток и подключена к внутренним сетям здания школы. Станция работает непрерывно и адаптирована к перепадам напряжения, климатическим условиям региона. Фотоэлектрические модули позволяют сэкономить до 25% годового энергопотребления школы и направлять излишки произведенной электроэнергии в городскую сеть, что существенно снизило затраты школы на потребление электроэнергии. – Школа потребляет достаточно много электроэнергии и экономия за счет работы солнечных панелей довольно ощутимая. Например, в прошлом году было много солнечных дней и в летний период бывало, что выработка солнечной энергии покрывала почти полностью затраты на электроэнергию. В среднем, в сутки солнечная станция вырабатывает 267 кВт, среднемесячные показатели чуть более 8 тысяч кВт. Например, в 2020 году выработка собственной энергии составила 28% от количества потребляемой электроэнергии, соответственно, и экономия средств была хорошая. Затрат на содержание солнечной станции нет, световые панели работают круглый год. Зимой выработки энергии практически нет, так как панели стоят под снегом, чистить их мы не рискуем, чтобы не повредить. Если в солнечные дни снег тает, то энергия есть, но в минимальных количествах.
ВИЭ в школьных проектах Специалисты НИШ на базе солнечной станции развивают научный потенциал учащихся и педагогов школы, проводя различные тренинги с использованием новых технологий. Школьники активно внедряют свои идеи по использованию возобновляемых источниковэнергии, созданию искусственного интеллекта, развитию биотехнологий. Например, проект учеников Дильназ Басеровой и Аниса Баймуканова «Smart GreenHouse» в рамках конкурса «CaspianStart-Up 2022» – это проект полуавтоматизированной школьной теплицы, предназначенной для выращивания тюльпанов. В теплице установлены прозрачные солнечные панели для выработки электроэнергии. Органические солнечные элементы позволяют вырабатывать энергию из той части светового спектра, который минимально используется растениями. В результате энергия полностью компенсирует необходимые энергозатраты. Специальное приложение, используемое в проекте, помогает отслеживать и строить графики изменения таких параметров, как температура, освещенность, влажность воздуха и других, благодаря этому выращивание цветов будет осуществляться быстрее, качественнее и успешнее. В процессе работ в теплице ученики получают ценные навыки практического применения теоретических знаний, которые они получают на уроках. Таким образом, помимо дохода от реализации тюльпанов, теплица развивает нематериальные активы. Учитель-модератор физики НИШ ФМН г.Уральска Умыргали Бекешев считает, что солнечный проект, помимо экономической важности, дает ученикам вдохновение для творческих идей в «зеленой» экономике, экологии. – У наших учеников уже есть успехи. Недавно выпускник школы, студент Назарбаев Университета Азиз Талапов, который разработал систему непрерывного использования электроэнергии на автобусных остановках через альтернативные источники, получил патент на свой проект. Вообще, проект «Солнечная энергия школам» оказал особое влияние на научно-исследовательскую деятельность учащихся. Проблематика альтернативных источников энергии была актуальной в школьных проектах с самого открытия школы. Учащиеся увлекались методами получения энергии из биотоплива, из заряженных частиц атмосферного воздуха (проект Талгата Мулдаша), из энергии движения транспорта (проект Азиза Талапова). Эти темы были отражены в школьных проектах, удостоенных призовых мест на престижных конкурсах INNOVA-2015, INNOVA-2016, Наурызовских встречах. Поэтому запуск солнечной станции три года назад привлек к теме альтернативных источников энергии еще больше учеников, превратив ее в самую популярную тему научных проектов. Учителя физики постоянно пробуждают интерес школьников к данной теме, знакомя их на уроках с принципами работы всей системы. Работая в небольших группах, ученики уже могут сами собирать миниатюрные модели солнечных электростанций. Учителя химии разъясняют химический состав солнечной батареи, состоящей из кремния, в который добавляют также фосфор, бор, тем самым вызывая у учащихся интерес к исследованиям в области химии. Таким образом, солнечный проект позволяет юным интеллектуалам на практике видеть законы сохранения энергии, следить за работой энергии из возобновляемого источника и быть всегда популярной темой их научных изысканий.
Солнечные панели помогают фермерам повысить урожай
Солнечные панели помогают фермерам повысить урожай. Показываем, как именно это происходит.
Фабиан Картхаус пять лет назад перенял фермерское хозяйство от своего отца. Первые солнечные батареи появились на амбаре, когда Фабиан еще был подростком. Сегодня немецкий фермер из Падерборна вовсю использует солнечную энергию - не только для производства электричества, но и для выращивания черники и малины.
Прокормить семью только за счет урожая с 80 гектаров будет сложно, понял 33-летний фермер. Аномальная жара и засуха в последние годы уже приводили к серьезным потерям урожая. Поэтому Фабиан с женой решили воспользоваться технологией двойного использования земель, когда солнечные электростанции располагают над полем.
Тень от солнечных батарей позволяет сохранить влажность. Как отмечает немецкий фермер, испарение влаги на таких участках составляет примерно четверть от объемов в открытом поле. Пока площадь "солнечных плантаций" - примерно 0,4 гектара, но Фабиан хочет увеличить ее до 10 гектаров. Правда, реализовать этот план пока не так просто: на пути фермеров в Германии стоят бюрократические барьеры.
Солнечные батареи помогают не только увеличить объемы урожая, но и накопить электроэнергию, которую Фабиан использует в своем же хозяйстве, а также продает. Весь комплекс солнечных батарей на ферме вырабатывает в год примерно 640 тысяч киловатт-часов, что хватило бы на 160 домашних хозяйства. За киловатт-час Фабиан получает примерно 6 евро-центов.
А эта плантация расположена в северных провинциях Китая. Площадь - примерно 10 гектаров. Выращивают тут в основном злаковые культуры. А сами панели и другие комплектующие производят по соседству.
Солнечные батареи в сельском хозяйстве устанавливают и таким образом - вертикально. Это экономит место, а по эффективности сбора электроэнергии не уступает горизонтальным установкам. При таком расположении панелей в поле может работать и тяжелая техника.
Автор: Геро Рютер, Марина Борисова
https://www.dw.com/ru/solnechnaya-energetika-na-poljah-ferme...
Поиграем в бизнесменов?
Одна вакансия, два кандидата. Сможете выбрать лучшего? И так пять раз.
Солнечная черепица может быть дешевле керамической
Солнечную черепицу от Илона Маска мы не рассматриваем там $220(16500р.) за квадрат, порядок цен нам не подходит, хотя идея абсолютно правильная.
Зачем использовать в 2021-ом обычный кровельный материал, а потом думать о том, что солнечные батареи не окупаются если их разместить на готовую крышу, когда солнечные панели и должны быть кровельным материалом?
На этом этапе, на обычный кровельный материал, вы уже потратили как минимум 30-50тыр зря. Что естественно не добавляет никакой окупаемости для солнечных батарей.
Цены на солнечные панели снижались много лет подряд и сейчас цена по тонкопленочной технологии достигла 3200р. за квадрат. Это только в 4 раза дороже обычного кровельного материала за 800 рублей квадрат. При этом, на рынке России присутствует итальянская черепица за 5000р. квадрат.
То есть, можно достичь мгновенной окупаемости, если решить вместо итальянской черепицы использовать солнечные панели)
Далее я просто добавил к солнечной панели "крылышки" для герметичной стыковки и накидал такой черновик:
За основу взят один из типичных для России формат мансарды.
Просто добавлены панельки.
Здесь на южной стороне, получается 36м2 солнечных панелей с общей мощностью 3кВт и с затратами в каких-то 115т.р!
На другую сторону(северную), одна немецкая фирма(о которой будет ниже), предлагает ставить фальш-панели без солнечных элементов, ну думаю и обычный кровельный материал подойдет приблизительно в цвет.
Из 115 000р. надо вычесть стоимость 28800р. и переплата за солнечные панели получается всего 86200р! Это все равно что скидка на панели в 25%! (А за такой маленький объем скидки никто не даст. Но если это поселок на сотню коттеджей, то можно получить оптовую скидку в 20% (Итоговая экономия может выйти и в 45%!)) На экономию в 25% можно как раз купить сетевой инвертор.
Теперь об окупаемости. Расчеты приблизительные, но в них заложены -25% на различные потери. Данные по инсоляции взяты с этого ресурса globalsolaratlas.info
(ВНИМАНИЕ: в данной схеме не используются никакие аккумуляторы)
Окупаемость для Тюмени -
18 лет окупаемость и 5.5% годовых,
это если на готовую крышу ставить панельки и без оптовой скидки.
Если сразу делать нормально, как по схеме выше, то получается -
15 лет окупаемость и рентабельность 6.7% годовых.
Если еще каким-то образом получится обеспечить скидку в 20% на панели, (либо цена сама снизится на столько за 2 года), то получается -
12 лет окупаемость и рентабельность 8.2 годовых.
Но это только при самостоятельном монтаже. Если у вас в семье нет электрика, то потребуется заказать еще и профессиональный монтаж системы, а это например 2000р. за квадрат = 72 000 рублей, что существенно ухудшает экономические показатели
1 вариант: окупаемость 26 лет 3.8% годовых)
2 вариант: окупаемость 22 лет 4.4% годовых)
3 вариант: окупаемость 20 лет 5% годовых)
Разницы существенные...
Цифры не очень красивые получаются, при цене 3 рубля за кВт*ч для физиков.
Но на Тюмени солнечный свет клином не сошелся и лучше посмотреть что там выйдет в Сочи, при их 6 рублей за кВт*ч.
Если в Сочи на готовую крышу коттеджа ставить панели, то окупаемость получается -
8 лет с рентабельностью 12.5% годовых.
Нормальный вариант получает -
7 лет окупаемости и 14.3% годовых рентабельности.
При дополнительной скидке на панели в 20% получается -
6 лет окупаемость и 16.3% годовых.
И это включая стоимость монтажа - 72000р!
А сочинский электрик, который сам может все смонтировать на свой дом, может достичь окупаемости за -
5.5 лет с рентабельностью 18.5% годовых!
А те электрики, кто только проектируют свой дом могут достичь окупаемости солнечных панелей за -
4 года с рентабельностью в 23% годовых!
А если еще получить скидку 20%, то будет -
3.5 года окупаемость и рентабельность 28% годовых!
Скидку для электриков могли бы предоставить российские производители солнечных батарей за онлайн-сертификацию раз в год, например.
Кроме выработки электричества, которое кстати говоря выходит: для Тюмени - 2840 кВт*ч в год, а для Сочи - 4600 кВт*ч в год, можно получать и тепловую энергию.
Одна фирма из Германии предлагает такую схему:
Панели нагреваются на солнце и нагревают воздух под ними. Горячий воздух поднимается вверх и может быть использован через теплообменник для отопления дома, например для подогрева входящего вентиляционного воздуха. При этом солнечные панели охлаждаются, а это в свою очередь повышает выработку электричества. Вряд ли, от такой схемы, можно ожидать высокий КПД по теплу как у солнечных коллекторов (до 80% от 1000 ватт). Но даже 100 ватт с квадрата, как в нашем случае в сумме выдают мощность 3.5 кВт.
Такой мультифункциональный, системный подход позволяет ускорить окупаемость и сократить отопительный сезон на 2 месяца в средней полосе.
Сделать формат солнечной черепицы можно очень просто, и это сразу значительно улучшит все экологические и экономические показатели, но почему-то российские производители солнечных панелей тормозят и этого не делают.
UPD:
Так как у тонкопленочной технологии не очень понятен срок службы, я решил пересчитать все на Гетероструктурные панели у которых более надежный срок службы 30 лет и более и мощность в 2.5 раза выше, при цене в 2.8 раз выше.
Окупаемость для Тюмени -
Самостоятельная установка на готовую крышу без оптовой скидки
21.5 лет окупаемость - рентабельность 4.6% годовых
Самостоятельная установка в правильно спроектированную крышу без оптовой скидки -
20 лет окупаемость - рентабельность 5% годовых.
Самостоятельная установка в правильно спроектированную крышу с оптовой скидкой -
16 лет окупаемость - рентабельность 6% годовых.
Заказ установки(72 000р.) на готовую крышу без оптовой скидки
25 лет окупаемость - рентабельность 4% годовых
Заказ установки в правильно спроектированную крышу без оптовой скидки -
23 года окупаемость - рентабельность 4.3% годовых.
Заказ установки в правильно спроектированную крышу с оптовой скидкой -
20 лет окупаемость - рентабельность 5% годовых.
То есть, в любом случае окупаемость ниже срока службы.
Окупаемость для Сочи -
Самостоятельная установка на готовую крышу без оптовой скидки
6 лет окупаемость - рентабельность 16.3% годовых
Самостоятельная установка в правильно спроектированную крышу без оптовой скидки -
5.5 лет окупаемость - рентабельность 17.7% годовых.
Самостоятельная установка в правильно спроектированную крышу с оптовой скидкой -
4.5 лет окупаемость - рентабельность 21.4% годовых.
Заказ установки(72 000р.) на готовую крышу без оптовой скидки
7 лет окупаемость - рентабельность 14% годовых
Заказ установки в правильно спроектированную крышу без оптовой скидки -
6.5 лет окупаемость - рентабельность 15% годовых.
Заказ установки в правильно спроектированную крышу с оптовой скидкой -
5.5 лет окупаемость - рентабельность 17.8% годовых.
Получается что, солнечная энергетика вполне выгодна для установки на крышу в Сочи, если есть куда потратить 11 000 кВт*ч в год.
Кот в помощь
*Как еще я мог бы держать свои солнечные панели на солнце весь день?