Ученые из Лейпцигского университета прикладных наук изучили потенциальное влияние крупномасштабного развертывания вертикально устанавливаемых фотоэлектрических систем с двусторонними (bifacial) панелями, ориентированными на запад и восток, на энергосистему ФРГ. Статья «Интеграция вертикальных солнечных электростанций в будущую энергетическую систему Германии» опубликована в научном журнале Smart Energy.
Они пришли к выводу, что такие установки могут оказывать стабилизирующее влияние на энергосистему страны, обеспечивая при этом большую интеграцию с сельскохозяйственной деятельностью по сравнению с обычными наземными фотоэлектрическими установками.
Вывод, в общем-то очевидный. Максимально потребление электроэнергии отмечается обычно в утренние и вечерние часы, а ориентированные на запад и восток вертикально установленные модули позволяют как раз повысить выработку утром и вечером, сдвигают пик выработки. Это хорошо видно на приведённом графике (зеленая линия). Кроме того, вертикально установленные модули практически не занимают места, и земельный участок можно использовать для сельского хозяйства. Соответствующие эксперименты уже проводятся.
Но этот очевидный вывод подтверждается учеными с использованием научного инструментария.
Исследователи применили модель EnergyPLAN, разработанную Ольборгским университетом в Дании. Она обычно используется для моделирования работы национальных энергетических систем на почасовой основе.
Ученые рассматривали два сценария — с интеграцией крупномасштабных систем накопления электроэнергии и без.
Для сравнения с обычными наземными солнечными установками авторы рассматривали для последних угол наклона 20 градусов и средний расчетный выход энергии 1020 Вт*ч/Вт. Для двусторонних вертикальных систем, ориентированных с запада на восток, они приняли коэффициент двусторонности 90% и годовой выход энергии 999 Вт*ч/Вт. Для вертикальных систем с ориентацией север–юг годовой выход энергии был бы на уровне 926 Вт*ч/Вт.
Они также учли более высокую стоимость двусторонних панелей, а также то, что установленная мощность на площадь вертикальной установки ниже из-за эффекта затенения, и требуемое расстояние между рядами модулей обычно составляет от 8 до 12 метров, что, в свою очередь, увеличивает расходы на прокладку кабелей. Но эти дополнительные (относительно незначительные) затраты могут быть компенсированы сохранением сельхоз. оборота земли или биоразнообразия, отмечается в работе
В модели также предполагается, что спрос на электроэнергию в ФРГ к 2030 году увеличивается в два раза до 1214 ТВт*ч/год в связи с электрификацией таких секторов как промышленность, теплоснабжение и транспорт.
Результаты показывают, что в будущей (модельной) энергосистеме Германии в 2030 году (с предполагаемым сокращением выбросов CO2 на 80% по сравнению с 1990 годом) можно избежать 10,2 МтCO2/год без использования систем хранения электроэнергии, ориентируя 80% установленной фотоэлектрической мощности (эквивалентно 280 ГВт) на восток- запад с вертикальным расположением модулей.
В сценарии с накопителями энергии оптимумом является 70% доля вертикально размещенных фотоэлектрических панелей, и в данном сценарии объём экономии выбросов снижается.
В любом случае вертикальное расположение солнечных установок с ориентацией модулей на восток-запад снижает потребность в системах накопления энергии и сокращает время работы газовых электростанций, используемых для регулирования характеристик энергосистемы, подсчитали авторы.
Также показано, что вертикальное размещение модулей с ориентацией на восток-запад сокращает разницу между зимней и летней выработкой, то есть годовой профиль генерации получается более ровным. От себя добавлю, что для условий России вертикальное размещение солнечных панелей в значительной степени снимает проблему снеговой нагрузки.
Авторы отмечают, что они не предлагают «устанавливать вертикально все фотоэлектрические системы», но подчеркивают новые возможности для поддержания стабильности энергетической системы.
Уважаемые читатели !!
Ваша поддержка очень важна для существования и развития RenEn, ведущего русскоязычного Интернет-сайта в области «новой энергетики». Помогите, чем можете, пожалуйста.
Яндекс Кошелёк (ЮMoney)
Карта Сбербанка: 4276 3801 2452 1241