Практический расчёт удельной мощности с квадратного километра и КИУМ солнечных электростанций по крупным американским проектам

Раздел

Страна

Решил немного написать про солнечную энергетику. Конечно, не за достоинства, о них вам любой адепт солнечной постоянной расскажет, а за недостатки. Ключевые, на мой взгляд, недостатки.

О недостатках

Недостаток первый. В силу рассеянности солнечной энергии, требуется достаточно большая площадь фотоэлементов для получения каждого установленного киловатта. Учёт суточного и сезонного непостоянства в разы увеличивает этот фактор в пересчете на реально вырабатываемую электроэнергию. СЭС в этом деле просто чемпионы по отжиранию пространства. Но мне всегда хотелось бы определить числовое значение этого параметра на уже работающих электростанциях. Сколько точно в квадратных километрах требует один солнечный гигаватт? Или сколько можно вырабатывать мегаватт с одного условного квадратного километра земли?

Недостаток второй. Солнечная энергетика - технология аддитивная. То есть увеличение мощности СЭС в 10 раз не приведёт к уменьшению расходов материала или площади на каждый мегаватт, а скорее увеличит их. Логически это мне понятно, но хотелось бы получить объективные данные.

Источники данных и расчеты

Источником данных послужила английская википедия и данные по работающим американским солнечным электростанциям. Меня интересовали цифры установленной мощности, площадь электростанции и её реальная выработка за промежуток более года. Всего было найдено 44 СЭС. Только для 28 были найдены нужные данные. Выработка реальной энергии за несколько лет усреднялась по данным Energy Information Administration.

Таблица 1. Рассчитанные технические характеристики по удельной мощности крупнейших СЭС США.
Солнечная электростанция Площадь техплощадки, км² Установленная мощность, МВт Средняя выработка за год, МВт·ч Средняя мощность, МВт КИУМ Средняя удельная мощность, МВт/км² Удельная площадь на 1 ГВт средней мощности, км² Примечание
Solar Star 13 747 1 663 593 189,9 25% 14,6 68 2015 (DC)
Mesquite 3,6 150 406 476 46,4 31% 12,9 78 2013-2015
Solar Energy Generating Systems 6,5 394 662 000 75,6 19% 11,6 86 -
Space Coast 0,2 10 18 150 2,1 21% 10,4 97 2011-2015
Solana 7,8 280 661 000 75,5 27% 9,7 103 2014-2015
Desert Sunlight 16 550 1 286 745 146,9 27% 9,2 109 2015 (DC)
Genesis Solar Energy Project 7,8 280 598 784 68,4 24% 8,8 114 2014-2015
Nevada Solar One 1,62 75 121 026 13,8 18% 8,5 117 2008-2015
Agua Caliente 9,71 290 723 726 82,6 28% 8,5 118 2013-2015
Antelope Valley 8,5 150 629 408 71,9 48% 8,5 118 2015 (AC)
Crescent Dunes 6,76 125 500 000 57,1 46% 8,4 118 -
Mojave 7 280 503 576 57,5 21% 8,2 122 2015
Alamosa 0,91 37 63 033 7,2 19% 7,9 126 2013-2015
Ivanpah 14,2 377 940 000 107,3 28% 7,6 132 -
Long Island 0,81 37 52 014 5,9 16% 7,3 136 2012-2015
Cimarron 1,01 37 64 774 7,4 20% 7,3 137 2011-2015
Catalina 4,45 143,2 283 938 32,4 23% 7,3 137 2014-2015
San Luis Valley 1,29 30 75 636 8,6 29% 6,7 149 2012-2015
Centinela 8,36 170 479 543 54,7 32% 6,5 153 2014-2015
Avra Valley 1,3 34 73 548 8,4 25% 6,5 155 2014-2015
DeSoto 0,95 25 50 753 5,8 23% 6,1 164 2010-2015
Nellis 0,6 14,2 31 864 3,6 26% 6,1 165 2008-2014
Martin 2,02 75 105 200 12,0 16% 5,9 168 2012-2015
Silver State North 2,43 60 120 622 13,8 23% 5,7 176 2013-2015
Avenal 2 45 98 194 11,2 25% 5,6 178 2013-2014 (AC)
Topaz 25 550 1 177 355 134,4 24% 5,4 186 2014-2015 (AC)
Wyandot 0,34 12 14 657 1,7 14% 4,9 203 2011-2014
Webberville 1,55 35 58 662 6,7 19% 4,3 231 2012-2015
ИТОГО 155,71 5012,4 11464275,5 1308,7 26% 8,4 119  

Все собранные данные были сведены в таблицу 1 и пересчитаны в требуемые параметры. В примечаниях указаны годы за которые усреднялась реальная выработка электроэнергии. Прочерк означает, что среднегодовая выработка энергии была указана просто цифрой без данных EIA. AC означает, что установленная мощность указана по переменному току. DC - по постоянному. В остальных случаях не было возможности установить, какая установленная мощность приведена.

По данным, внесённым и пересчитанным в таблице сразу видно, что реальная мощность СЭС от установленной отличается в разы. Среднее значение КИУМ (коэффициента использования установленной мощности) равно 26%. Средняя удельная мощность по всем СЭС составляет 8,4 МВт на кв. км. Или на установку одного солнечного гигаватта в среднем уходит 119 квадратных километров территории. Сурово. Это квадратик 11 на 11 километров. Можете использовать эти цифры.

Диаграмма 1. Удельная (на кв. км) и полная мощность крупных солнечных электростанций в США.
Диаграмма 1. Удельная (на кв. км) и полная мощность крупных солнечных электростанций в США.

На диаграмме 1 показано распределение СЭС по полной мощности и средней удельной. Хотя линия тренда и показывает некоторое увеличение удельной (на кв. км) мощности станций с увеличением её размера, но коэффициент детерминации в 29% говорит, что эта зависимость слабая и вряд ли объясняется этим фактором, поскольку разброс данных от линии регрессии слишком велик.

Результаты

1. Средний КИУМ (коэффициент использования установленной мощности) СЭС равен 26% и на эту цифру можно сразу корректировать очередные реляции о стомегаваттной солнечной электростанции. Т.е. делить на четыре.
2. На каждый реально производимый солнечный гигаватт придётся отвести 119 кв. км земли. Выработка электроэнергии с одного квадратного километра составляет 8,4 МВт.
3. Приведённые цифры мощности СЭС и их размера можно спокойно масштабировать в простой пропорции, поскольку эффект увеличения энергоёмкости от укрупнения СЭС практически незаметен.

Такие вот дела на солнечном фронте. 

Организации

Добавить комментарий

Ограниченный HTML

  • Допустимые HTML-теги: <a href hreflang> <em> <strong> <cite> <blockquote cite> <code> <ul type> <ol start type> <li> <dl> <dt> <dd> <h2 id> <h3 id> <h4 id> <h5 id> <h6 id>
  • Строки и абзацы переносятся автоматически.
  • Адреса веб-страниц и email-адреса преобразовываются в ссылки автоматически.
CAPTCHA
А не робот ли вы случайно?
8 + 4 =
Решите эту простую математическую задачу и введите результат. Например, для 1+3, введите 4.