Saules enerģijas izmantošanas iespējas Latvijā

Saules enerģijas izmantošanas iespējas Latvijā

Aigars Laizāns Asoc.prof.,Dr.sci.ing., MBA,

LLU Lauksaimniecības enerģētikas institūts

Saule - pamatinformācija

• Tuvākā zvaigzne • Hromosfēras un fotosfēras temperatūra - ap 5000

K (tas, ko redzam…) • Enerģijas avots – kodolsintēze (H→He), ik sekundi

reaģē ap 650 milj. tonnu ūdeņraža • Līdz Zemes atmosfērai nonāk 1370 ± 50 W/m2

(teorētiskais aprēķins - Saules konstante) • Saules konstantes svārstības ±0,1% vidēji gadā

(Saules aktivitātes izmaiņas) • Vainīga gandrīz pie visa, kas notiek uz Zemes

Saules konstante (147..152 milj.km)

Saules konstante un Latvija

Sezonalitāte

Vidējā Saules starojuma enerģija gadā – Zemes virsma

Vidējā Saules starojuma enerģija gadā – Zemes virsma, Latvija

Saules starojuma izmantošana – kopējās problēmas

• Sezonalitāte (nevis tad, kad vajag, bet tad, kad ir…):

– Vasara – Ziema


• Sezonalitāte (nevis tad, kad vajag, bet tad, kad ir…):

– Gads (Vasara – Ziema)

– Diena (diennakts režīms)


• Neprognozējami faktori – mākoņi, nokrišņi


• Neprognozējami faktori – absorbcija (uz virsmas…)


• Neprognozējami faktori – absorbcija atmosfērā - putekļi, tvaiki…

Saules starojuma absorbcija

Saules starojuma izmantošana - kopējās problēmas

– Fiksēts stāvoklis vai sekošanas sistēma

Saules starojuma izmantošana

• Pasīvās sistēmas (arhitektoniskie risinājumi apgaismojumam un apsildei/dzesēšanai)

• Aktīvās sistēmas (saules kolektori siltuma enerģijas ieguvei, saules baterijas elektroenerģijas ieguvei)

• Bioloģiskā vide – Latvija boreālajā zonā (koksne, zālaugi, aļģes…)

Saules starojuma izmantošana - Pasīvās sistēmas



• Problēmas:

– Nepieciešami energoefektīvi domājoši un zinoši arhitekti un būvnieki;

– Nepieciešama iespēja būvēt atbilstoši energoefektivitātes un saules izmantošanas principiem (gan finanses, gan materiāli, gan plānojums)

Saules starojuma izmantošana - Aktīvās sistēmas

• Tehnoloģiju problēmas – Saules kolektori – siltuma enerģijas ieguvei

• Siltuma enerģija jāuzkrāj, jo izmantošana un ieguve – pretfāzē (siltuma akumulācija)

• Latvijas problēma – temperatūru diapazons – no -30°C līdz +30°C: – Ūdens/Ledus fāze (ledus tilpums par 11% lielāks nekā ūdens

tilpums) – plēš pat akmeni;

– Antifrīzs sistēmā, ja izmanto augu gadu;

– Temperatūra saules kolektorā var sasniegt pat +200°C – nepieciešama kompensācija konstruktīvo parametru izmaiņām.


• Tehnoloģiju problēmas – Saules fotoelektriskie pārveidotāji –

elektroenerģijas ieguvei • Elektronu plūsmu pusvadītājā iniciē tikai neliela daļa

Saules spektra

• Efektivitāte – no 10 ..15% (Si) līdz 16…22% (CdTe, CiInSe2) – tātad no 1 kv.m. (Saules konstante 1370W/kv.m) tiek iegūti max 140…300W elektroenerģijas

• Efektivitāte samazinās līdz ar temperatūras pieaugumu (pieaug iekšējā pretestība) – nepieciešama dzesēšana?


• Tehnoloģiju problēmas – Saules fotoelektriskie pārveidotāji – elektroenerģijas

ieguvei • Tiek iegūta līdzstrāva – ierobežota izmantošana,

nepieciešama pārveidošana, lai pieslēgtu kopējam tīklam (papildus zudumi)

• Zemsprieguma elementi – ievērojamas jaudas iegūšanai jāslēdz virknē, kas mazina kopējo bezatteices darba varbūtību (vājākā ķēdes posma princips)

• Elektroenerģija jāuzkrāj, jo izmantošana un ieguve – pretfāzē (nepieciešama akumulācija, ir zudumi)

• Neoficiāli dati – nav skaidrs dzīves ilgums (termiskā deformācija, plaisas kristālos, vadītājos)

Daži ieteikumi/spriedumi/lozungi

• Tehnoloģiski/tehniski viss* ir iespējams!!!

• Ekonomika nosaka enerģijas veida izmantošanu!!!

• Atjaunojamo energoresursu ražošana un izmantošana nav bezmaksas – kāds par to maksā!!!

Pārdomām

• Autonoms vai tīklā?

• Pelnīt naudu vai tērēt mazāk?

• Megavati vai kilovati?

• Biomasa nākotnei vai tūlītējai izmantošanai?

• Ilgtspējība (sustainability)??

[email protected]

Labāk 10% no kaut kā, nekā 100% no nekā!!!

Environment

Saules enerģijas izmantošanas iespējas Latvijā