Cолнечные электростанции против снегопада: кто кого заборет, или Как альтернативная энергетика работает зимой
Все хорошо знают, что ветряки и солнечные панели очень сильно зависят от погоды.
А еще все знают, что электроэнергия больше всего нужна в те времена, когда погода изрядно портится – во времена экстремальных морозов или зверской жары, штормов и снегопадов.
Так не будет ли отказ от ископаемого топлива и атомной энергии катастрофой?
А сегодня взглянем пристальнее на солнечные электростанции (СЭС).
Чем зима страшна для СЭС
Как вы понимаете, для них это тоже сложное время. Когда снег укрывает панели от солнца, они перестают производить электричество. Иней и конденсат грозит замкнуть проводку и сжечь тонкие микросхемы. Тяжесть обледенения может сломать сами панели.
Наконец, зимой солнечного света становится меньше, поэтому производство электроэнергии объективно снижается.
Энергетический кризис в Техасе: СЭС побеждают
Все, что сказано выше – это теория, хотя и очень логичная. Теперь хотелось бы понять, насколько она подтверждается практикой.
И возможность такая есть: в истории энергетики было событие, наглядно показавшее, какие из видов генерации более или менее устойчивы к погодным происшествиям – Техасский энергетический кризис 2021 года.
В феврале того года на тропический штат обрушились сильнейшие снегопады и морозы, каких техасцы не видели уже много лет. Энергетика штата оказалась серьезно неподготовленной к этому событию: начались веерные отключения электроэнергии, которые привели к большому экономическому ущербу и даже множество смертей.
Больше половины отключений электроэнергии произошли из-за сбоев в работе тепловых электростанций, питаемых природным газом. Из-за поломок насосов на морозе остановились производство и транспортировка газа, так что газовые ТЭС элементарно остались без топлива. Даже атомные электростанции на 6% уменьшили генерацию из-за замерзающих насосов в системах охлаждения реакторов.
А самый стабильной оказалась – приготовьтесь удивиться – солнечная энергетика. Электростанции штата в пике кризиса давали в сеть всего на 2,8% меньше электричества, чем прогнозировалось.
Почему солнцескептики ошиблись
Причиной живучести солнечных панелей в столь трудных условиях оказались несколько неочевидных технических вещей, неочевидных стороннему наблюдателю, малознакомому с принципами их работы.
Как вы, наверное, догадываетесь, для солнечных панелей можно создать климатическую защиту. Панели обрабатывают специальным покрытием от обмерзания, по возможности очищают от снега. Их даже можно покрыть пленкой с нагревательными элементами.
Однако на практике панели и сами себя неплохо очищают от снега и льда. Как правило, их устанавливают с большим наклоном – учитывая гладкость их поверхности, снег и вода плохо на ней держатся. Даже легкий ветер быстро очищает их. А кроме того, при генерации электричества происходит выделение тепла, так что панели греют сами себя – достаточно, чтобы ее небольшая часть была подставлена лучам солнца, и этот эффект начнет работать.
Как справиться с нехваткой солнца
Конечно, солнце зимой светит не так ярко, а облачные дни бывают чаще. Это объективно снижает производительность солнечных электростанций.
Отчасти оно компенсируется более высокой эффективностью – чем холоднее панель, тем выше ее КПД.
Но главные способы борьбы с сезонным снижением мощности все же другие. Первый способ – создание запаса мощности с расчетом, что зимой панели работают с меньшей мощностью. Второй – компенсировать дефицит электроэнергии за счет других источников. Например, зимой во многих регионах из-за сильных ветров ветряные электростанции работают более производительно.
В конечном итоге, переход на возобновляемую энергетику вряд ли сделает человечество более уязвимым, чем сейчас. Скорее, наоборот. Однако и риски учитывать по-прежнему надо.