Земля обогащена большим запасом природных не возобновляемых источников энергии.  Их точное количество подсчитать сложно, поскольку некоторые виды ископаемого топлива трудноизвлекаемые или экономически дороги. Такие известные источники энергии, как нефть, газ и уголь являются первичными и составляют основу энергетики большинства стран мира. Однако, если затронуть экологический аспект, то продукты их преобразования наносят большой вред окружающей среде.

Эти факты заставляют задуматься об альтернативных способах добычи энергии и введении в ряде стран «углеродного налога», созданного для снижения выбросов углекислого газа в атмосферу [1]. Этот налог не запрещает использование традиционных методов получения электроэнергии, а является шагом к сокращению выбросов токсичных веществ в атмосферу, которые негативно влияют на многие сферы жизнедеятельности человека. Самыми очевидными проблемами, которые возникают в следствии углеродных выбросов, является загрязнение атмосферы и нарушение теплового баланса в мире.

На протяжении многих веков человек придумывал, улучшал и модернизировал технологии для своей жизни и повышения её уровня. Анализируя прогноз развития и интеграции установок возобновляемых источников энергии (ВИЭ), исследователи заявили, что к 2030 году они могут достичь 20% в мировом энергобалансе, без учета энергии, добываемой на гидроэлектростанциях [2]. Такого рода прогнозы смогут сбываться при условии большего и более частого внедрения новых способов добычи электроэнергии посредством возобновляемых источников электроэнергии.

На сегодняшний день, возобновляемая энергетика в Европе начала разгружать существующие генерирующие электростанции, снабжая большое количество мелких потребителей электроэнергией. Основным фактором активного развития альтернативных, возобновляемых источников энергии является их экологические преимущества, постоянное увеличение коэффициента полезного действия в установках на основе ВИЭ.

В многих странах потребительская цена на энергию, произведенную традиционными и возобновляемыми энергоустановками, одинакова [3]. Это связано с более высокими экологическими налогами и более высокими ценами на электроэнергию, производимую углеродными устройствами. Такая зависимость наиболее ярко проявляется на электростанциях, в то время как стоимость установок на возобновляемых источниках энергии снижается по мере технологического развития.

Сравнивая Россию с другими развитыми странами, можно заметить, что наша страна не находиться в числе первых по использованию установок на базе ВИЭ. На данный момент объем добычи электроэнергии с помощью ВИЭ в РФ составляет менее 2%. Энергетическая стратегия Российской Федерации на период до 2035 года от 09.06.20 № 1523-р предполагает «совершенствование механизмов стимулирования развития возобновляемой энергетики на среднесрочную и долгосрочную перспективу» и «стимулирование добровольного спроса на электрическую энергию, выработанную на основе возобновляемых источников энергии».

Сегодня можно сказать, что рынок ВИЭ в РФ созрел для более массового внедрения в различные сферы жизни человека. Им начали интересоваться разные отрасли, которые хотят получить экологичную альтернативу привычной системе получения электроэнергии.  Как и в любой другой отрасли, сегмент ВИЭ имеет свои недостатки, над которыми постоянно работают. В неё будут вносить свои коррективы, менять принципы регулирования в нормативных документах, но в итоге, не смотря на все минусы, экологичная энергетика будет развиваться во всех своих ответвлениях: экономических, технических и информационных [4]. Одной из возможностью предать импульс развитию возобновляемой энергетике в России и расширить спектр использования отдельного сегмента — является использование солнечных панелей для электроснабжения отдельных объектов инфраструктуры города.

Солнечные панели являются одним из наиболее эффективных способов получения энергии из возобновляемых источников. Они могут использоваться для освещения труднодоступных мест, таких как парки, сады, дороги и другие общественные места. Солнечные панели — это устройства, которые используют солнечный свет для производства электроэнергии. Они состоят из множества солнечных элементов, которые преобразуют энергию солнечного света в электрическую энергию. Эта энергия затем хранится в батарее, которая может использоваться для питания различных устройств. Когда солнечные панели получают достаточное количество энергии, они начинают производить электрическую энергию, которая может использоваться для питания светодиодных ламп.

Так, например, сегодня на дорогах общего пользования широко используют солнечные панели для электроснабжения указателей с мигающими светодиодами (рис.1). Дорожный знак «Пешеходный переход» подсвечивается благодаря солнечной панели, в течении светового дня и последующих 2-ух суток без солнца. Подобные установки работают уже сегодня практически в каждом районе Санкт-Петербурга, Москвы, Екатеринбурга. Еще один вид указателей со светодиодной подсветкой – это установленный над знаком светофор Т.7, постоянно мигающий в импульсном режиме оранжевым цветом (рис.2).

На некоторых участках дороги, где снабжение электричеством существенно затруднено по каким-либо причинам, применяют солнечные панели для подсветки пешеходных переходов или остановочных пунктов (рис.3).

Рисунок 3. Организация наружного освещения с использованием солнечных панелей

Как можно заметить «экологическая» энергия с каждым годом набирает все больше оборотов, развивается и находит применение в разных ответвлениях инфраструктуры. Обращая внимание на тенденцию развития в других странах, Россия тоже будет двигаться в этом направлении [5]. Поэтому сейчас отечественные компании, начинают адаптировать свою отрасль под возобновляемые источники энергии и развивают эту тему.

Сравнивая территориальное расположение России, и количество генерирующих объектов ВИЭ, можно сказать, что существующий потенциал реализуется очень слабо, из-за маленькой заинтересованности и скудного спонсирования в области разработки. Продвигаются мысли перевода малых потребителей энергии на возобновляемые генераторы электроэнергии, на пример: ночная подсветка гостиниц, парков, фасадов зданий, рекламных щитов и подобных агрегатов. Преобладающее большинство предпринимателей относятся скептически к подобным технологиям и не охотно воспринимают такого рода новшества. Ведь для монтажа и использования оборудования нужно быть уверенным, что все установки будут иметь достаточно электроэнергии для полноценной работы.

Неотъемлемая часть городской транспортной инфраструктуры — это остановки общественного транспорта, которые тоже могут быть с использованием солнечных панелей, давая возможность пользователям зарядить смартфоны и другие устройства. Подобная остановка (рис. 4) имеет автономное освещение, интерактивное табло и бесплатный Wi-fi — и все это используя лишь солнечную энергию [6].

Рисунок 4. Умная остановка в микрорайоне Новая Боровая в Минске

Солнечные панели также могут быть установлены на крышах зданий и использованы для получения энергии в труднодоступных местах, где нет доступа к электричеству от линий электропередач.

Кроме установки солнечных панелей на открытых участках земли, всё больше компаний и частных лиц устанавливают их на крышах зданий (рис.5). Это не только экологически чистое решение, но и экономически выгодное, так как солнечные панели на крышах могут обеспечивать энергией все здание, а избыток энергии можно продавать общественной электросети. Такой подход к использованию солнечной энергии становится все более популярным, многие активно внедряют эту технологию на своих объектах.

Рисунок 5. Солнечные панели на крыше здания

Для того чтобы организовать подачу солнечной энергии, необходимо определить ряд узлов:

— правильное подбор и расположение в пространстве панели (высота, ориентация панели относительно Солнца);

— КПД панели;

— подходящий накопитель энергии и их количество;

— удобство в эксплуатации оборудования;

— подходящее оборудование для подключения устройств между собой (токопровод, предохранитель, инвертор).

На протяжении последних пятидесяти лет правительства ведущих развивающихся государств потратили миллионы долларов на разработку и совершенствования технологий солнечной генерации энергии. Исследования в данной сфере за последнее десятилетие позволила изобрести технологию производства фотоэлектрических преобразователей той же КПД и меньшей стоимости. Самым ярким представителем является Доминиканская республика, в которой около 82,1% от всех домов имеют собственную солнечную установку, примерная стоимость комплекта на отдельный дом составляет около ста восьмидесяти тысяч рублей [7]. А в доминиканском отеле «Dominican Fiesta» было смонтировано 1088 солнечных панелей разом и их суммарная мощность почти 400 тысяч киловатт-часов электричества в год. На презентации этого события Президент Национальной энергетической комиссии Энрике Рамирес отметил, что «сейчас это крупнейшая в гостиничной индустрии установка».

Конечно, в статье далеко не полный список возможностей солнечной энергетики в городской среде. Панели на солнечной энергии могут размещаться на крышах магазинов, офисных зданий, школ, рынков, стадионов, аэропортов и вокзалов. Что примечательно, все эти устройства эффективно могут работать и в наших широтах, что подтверждено многими странами-соседями.