Перспективы использования гелиоэлектростанций для электроснабжения энергодефицитных регионов Южной Сибири

Введение. Удаленные и труднодоступные районы Южной Сибири (Тыва, Хакасия, Алтай) характеризуются хроническим дефицитом электроэнергии из-за отсутствия централизованного электроснабжения, что вынуждает население использовать дорогие дизельные генераторы.
Цель. Обосновать перспективы использования гибридных энергосистем на базе солнечных электростанций (СЭС) с учетом специфики зимней генерации, в частности, применения технологии утилизации отраженного от снега света для повышения эффективности в зимний период.
Материалы и методы. В работе использованы методы сравнительного и картографического анализа. Проанализированы статистические данные по инсоляции и продолжительности солнечного сияния, характеристики снежного покрова в Республике Тыва, технико-экономические показатели дизельной генерации и зарубежный опыт (Норвегия) по эксплуатации СЭС с вертикальным расположением панелей.
Результаты и обсуждение. Установлено, что себестоимость электроэнергии от дизель-генераторов в удаленных поселках Тывы достигает 50 руб./кВт·ч и более. При этом потенциал солнечной энергии в южных районах республики превышает 5 кВт·ч/м² в день. Показано, что применение технологии использования света, отраженного от снежного покрова (альбедо до 96 %), теоретически позволяет увеличить зимнюю выработку СЭС на 30–50 %, компенсируя сезонный минимум инсоляции. Это делает гибридные системы (СЭС + накопители энергии) экономически целесообразной альтернативой.
Заключение. Развитие гелиоэнергетики на основе предложенного подхода способно обеспечить надежное и более дешевое, по сравнению с дизельной генерацией, электроснабжение энергодефицитных районов Южной Сибири, что создаст условия для социально-экономического развития территорий и повысит их энергетическую безопасность. Выполнена предварительная технико-экономическая оценка применения таких систем, а также приведены результаты натурного эксперимента, подтверждающие возможность компенсации зимнего провала генерации за счет улавливания отраженного от снега света.

1. Гладков И. Н., Носков М. Ф. Обзор технологий распределенной генерации и их сравнительный анализ // Вестник Кыргызско-Российского Славянского университета. 2025. № 25(8). С. 18–24. https://doi.org/10.36979/1694-500X-2025-25-8-18-24

2. Митрофанов С. В. Выбор оптимального угла наклона солнечных панелей для размещения их в произвольном регионе // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2023. № 23(1). С. 5–11. https://doi.org/10.14529/power230101

3. Митрофанов С. В., Байкасенов Д. К. Состояние и перспективы развития фотоэлектрических станций с системами слежения за солнцем // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2023. № 23(3). С. 19–33. https://doi.org/10.14529/power230302

4. Митрофанов С. В., Байкасенов Д. К. Исследование способов повышения энергетической эффективности сетевой фотоэлектрической станции в программном обеспечении PVsyst // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2021. № 21(2). С. 85–93. https://doi.org/10.14529/power210209

5. Mitrofanov S. V., Baykasenov D. K., Nemaltsev A. U. Operational experience of a solar power plant with a dual-axis solar tracking system in the conditions of the Southern Urals // E3S Web of Conferences. 2019. Vol. 124. P. 5. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201912401005

6. Design and prototyping of dual axis solar tracking system for performance enhancement of solar photo-voltaic power plant / A. Patil, M. Dhavalikar, S. Dingare, V. Bhojwani // E3S Web of Conferences. 2020. Vol. 170. P. 7. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202017001007

7. Митрофанов С. В., Перепелкин К. А. Математическое моделирование гибридной ветро-солнечной станции для электроснабжения собственных нужд // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2022. № 22(3). С. 18–26. https://doi.org/10.14529/power220302

8. Митрофанов С. В., Темиргалиев Р. Р. Методы оптимизации размеров гибридных энергетических комплексов, работающих на возобновляемых источниках энергии // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2025. № 25(1). С. 5–16. https://doi.org/10.14529/power250101

9. Местников Н. П., Манусов В. З., Васильев П. Ф. Оценка применимости ручных трекерных установок в фотоэлектрических станциях микро-мощности в условиях Севера // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2025. № 336(6). С. 7–18.

10. Лапин В. А. История Тувы: в 2 т. 3-е изд. Новосибирск: Наука, 2015. Т. II. 430 с.

11. Проблемы и перспективы развития энергетики Республики Тыва / Ю. Ч. Ондар [и др.] // Вестник Тувинского государственного университета. Серия: Технические и физико-математические науки. 2022. № 2(94). С. 51–64. https://doi.org/10.24411/2221-0458-2022-94-51-64

12. Иванов А. В., Складчиков А. А., Хренников А. Ю. Развитие электроэнергетики арктических регионов Российской Федерации с учётом использования возобновляемых источников энергии // Российская Арктика. 2021. № 13. С. 62–80. https://doi.org/10.24412/2658-4255-2021-2-62-80

13. Методика оценки потенциала возобновляемых источников энергии. URL: http://www.cleandex.ru/news/2017/05/11/v_rossii_opredeleny_perspektivnye_regiony_dlya_razvitiya_vetro_i_solnechnoi_energetiki (дата обращения: 01.10.2025).

14. Кенден К. В., Тремясов В. А. Оценка мощности фотоэлектрических преобразователей в системах автономного электроснабжения Республики Тыва // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Технические науки. 2014. № 17(3). С. 402–415.

15. Кенден К. В. Ресурсы гелиоэнергетики в республике Тыва // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. 2015. № 4(231). С. 7–13. https://doi.org/10.5862/JEST.231.1

16. Кенден К. В. Многоцелевая оптимизация состава и мощности изолированной энергосистемы Тувы с использованием фотоэлектрических преобразователей // Вестник Тувинского государственного университета. Серия: Технические и физико-математические науки. 2022. № 2(94). С. 65–79. https://doi.org/10.24411/2221-0458-2022-94-65-79

17. Тремясов В. А., Григорьева О. А., Кенден К. В. Многокритериальный подход к выбору площадок для размещения солнечно-дизельных систем генерации // iPolytech Journal. 2021. № 25(5). С. 601–610. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2021-5-601-610

18. Компоновка гелиоэлектростанции с вертикальным расположением панелей. URL: https://www.ferra.ru/news/techlife/v-norvegii-nachali-dobyvat-elektrichestvo-solnechnymi-batareyami-no-ochen-meshaet-sneg-09-04-2023.htm (дата обращения: 01.10.2025).

19. Динамика изменения снежного покрова в республике Тува. URL: https://ozlib.com/1004263/agro/dinamika_izmeneniya_snezhnogo_pokrova_respublike (дата обращения: 01.10.2025).

20. Мокаев А. Р., Носков М. Ф., Курленко К. П. Перспективность использования гибридных энергетических комплексов на базе возобновляемых источников энергии // Успехи современного естествознания. 2023. № 7. С. 97–102.

21. Druzhinin V. A., Tatarnikov V. I., Noskov M. F. Prospects of Hybrid Market for Electric Power Generation and Storage // 14th International Scientific-Technical Conference on Actual Problems of Electronic Instrument Engineering (APEIE 2018). Novosibirsk, Russia, 2018. P. 169–173. https://doi.org/10.1109/APEIE.2018.8545297

22. Noskov M. F. Seam welds quality control improvement using method of pseudo-color coding images // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 2094. P. 022058. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2094/2/022058

23. Noskov M. F. Optic-Electronic Processing of Images // 14th International Scientific-Technical Conference on Actual Problems of Electronic Instrument Engineering (APEIE 2018). Novosibirsk, Russia. 2018. Vol. 1. Part 1. P. 140–142. https://doi.org/10.1109/APEIE.2018.8545785