Как работают солнечные батареи: принцип, устройство, материалы

Комбинированные солнечные электростанции (Комбинированные СЭС)

Комбинированные электростанции могут совмещать в себе несколько типов солнечных электростанций. Так например на одной территории станции будут запараллелены установки тарельчатого или параболического типа и солнечных батарей. Также, другим примером может служить то, когда на солнечной электростанции дополнительно устанавливают теплообменные конструкции для получения горячей воды, которая может быть использована для горячего водоснабжения, отопления или технических потребностей.

Часто на солнечных электростанциях (СЭС) различных типов дополнительно устанавливают теплообменные аппараты для получения горячей воды, которая используется как для технических нужд, так и для горячего водоснабжения и отопления. В этом и состоит суть комбинированных СЭС. Также на одной территории возможна параллельная установка концентраторов и фотобатарей, что тоже считается комбинированной СЭС.

Комплектующие для солнечной электростанции

Для надежной и экономной работы СЭС придется приобрести полный комплект оборудования. Минимальный набор включает в себя:

• солнечные фотомодули;
• инвертор;
• аккумулятор (или аккумуляторная батарея АКБ);
• контроллер.

Кроме того, понадобится периферия – соединительные кабели, разъемы, промежуточные предохранители, электроника для управления и контроля и двунаправленный счетчик для сетевых и гибридных солнечных электростанций.

Солнечные фотомодули

Специалисты различают четыре категории элементов фотовольтаики:

1. Кремниевые монокристаллические.
2. Кремниевые поликристаллические.
3. На основе аморфного кремния.
4. На базе пленок из комбинаций редкоземельных элементов.

Наивысший КПД имеют панели 1-го типа (до 22%). Наивысшая эффективность и годовая выработка, за счет способности извлекать энергию даже из слабого или рассеянного света, принадлежит последнему типу (средний КПД – 17%).

Для поликристаллических элементов применяется кремниевый расплав. Характерная особенность модулей – ярко синий оттенок. Фотоэлементы из поликристаллов обойдут дешевле, чем монокристаллические варианты, но их КПД составляет всего 15-18 % при аналогичной эффективности светового поглощения.

У тонкопленочных панелей на базе теллурида кадмия нет равных в уровне производительности. Этот полупроводник способен извлекать энергию из всего спектра излучения – ультрафиолетового, видимого и инфракрасного. Поэтому такие панели можно монтировать на более затененных участках и при больших углах наклона. Общая эффективность использования таких модулей при одинаковой мощности на 20 % превышает кремниевые аналоги.

Инвертор

Инвертор – это основной элемент СЭС, задача которого состоит в преобразовании постоянного тока от фотоэлектрических панелей в переменный, необходимый для работы электронных приборов. При выборе устройства важна его мощность и надежность. Мониторить работу прибора можно удаленно – с помощью компьютера, ноутбука или смартфона.

Инвертор для солнечной электростанции также контролирует работу аккумуляторов, не допуская так называемой обратной разрядки. Это увеличивает срок службы АКБ. Устройство защищает всю остальную технику от перепадов напряжения и перегрузок, которые возникают при запуске оборудования.

Инверторы бывают сетевыми и не сетевыми. Первый вариант передает ток от фотоэлементов сразу в сеть без «посредников», поэтому оборудование достаточно дорогое. Не сетевые инверторы работают в комплекте с аккумуляторами.

Аккумуляторы

Сейчас активно используют две разновидности АКБ – железно-никелевые и свинцово-кислотные. Аккумуляторы на базе свинцовых пластин подразделяют на абсорбирующие, гелевые и тяговые разновидности. Каждому виду присущи свои характеристики, требования к эксплуатации и стоимость. Для систем СЭС большой производительности лучше всего подходят дорогостоящие, но долговечные АКБ. В электростанциях средней ценовой категории рекомендуются гелевые варианты. Самый дешевый, но недолговечный выбор – свинцово-кислотные автомобильные накопители энергии.

Контроллер заряда

Между аккумулятором и солнечной панелью располагается контроллер. Наиболее распространенными являются МРРТ и ШИМ устройства. Отличительной особенностью первого варианта является возможность поиска точки оптимальной мощности, тогда как ШИМ-контроллеры только поддерживают постоянное напряжение заряда АКБ.

Ассортимент выбора этих устройств достаточно разнообразный – от простых элементов, автоматически отключающих и включающих панели, до сложных приборов с функцией увеличения показателей при низкой инсоляции. Когда аккумулятор полностью заряжается, контроллер снижает напряжение, чтобы предотвратить перезарядку.

altenergiya.ru, teplo.guru, greentechtrade.com.ua, mywatt.ru, www.gigavat.com, sovets24.ru

Комбинированные СЭС

Как понятно из названия, для выработки электроэнергии могут применяться оба вида генерации – фотоэлектрический и нагрев теплоносителя с дальнейшим его использованием или в качестве преобразователя механической и тепловой энергии в электрическую, или утилизируемый для обогрева помещений.

Проект Mohammed Bin Rashid Al Maktoum Solar Park — лучший пример комбинированной СЭС

Солнечная энергетика очень активно развивается не только в силу необходимости поиска альтернативных вариантов энергообеспечения, но и в силу регулярного появления новых технологических решений, позволяющих инженерам воплощать в жизнь смелые идеи изобретателей прошлого.

Что собой представляют СЭС

Портативные солнечные мини-электростанции непрерывно работают в течение 8 часов после четырехчасовой подзарядки светом

Принцип работы мини-электростанции основан на превращении энергии солнечного света в электрическую. Схема устройства предусматривает возможность ее накопления, благодаря наличию в комплекте аккумуляторов.

Основной поставщик источников альтернативного электроснабжения небольшой мощности – МПП «Квант». Это одна из научно-технических разработок Роскосмоса. В комплект отечественных солнечных электростанций входят фотоэлементы в виде пластин, вырабатывающие электрический ток мощностью до 33 Вт. При этом масса всей конструкции, включая аккумуляторы, всего 1,6 кг.

Кроме того, на отечественном рынке имеются компании, предлагающие инженерные решения и проекты сборки электростанций мощностью от 10 кВт. Такие компании выполняют не только расчеты соответствующих схем, но и осуществляют работы по сборке фотоэлектрических систем любой сложности.

Различают три вида электростанций большой мощности (от 10 кВт):

• станции, являющиеся составной частью традиционной сети электроснабжения,
• резервные (используются при отключении линии электропередачи),
• автономные (используются как самостоятельный источник электроснабжения).

Модули мощностью 10 кВт устанавливаются на южном скате крыши здания и используются или для полного его энергообеспечения, или для снижения затрат на электроэнергию, получаемую традиционным способом (от линии электропередачи). Расчеты показывают, что экономия весьма существенна, и за несколько лет компенсирует затраты на приобретение конструкции.

По расчетам, с учетом ежегодного повышения оплаты за потребляемую электроэнергию, высокая (но не заоблачная) цена такой электростанции будет полностью компенсирована через 15 17 лет ее использования. Но существуют расчеты и более оптимистичные. Их авторы обещают окупаемость установок мощностью 10 кВт за 2 года, ведь они вырабатывает ежегодно до 100 ГДж бесплатной электрической энергии.

ПОХОЖИЕ МАТЕРИАЛЫ

4,5

Домашняя солнечная электростанция: как узнать, что солнечный модуль не китайский

О качестве китайской продукции можно дискутировать долго, но в данном случае речь пойдет о другом …

Administrator
30 марта 2020

4

Можно ли отапливать помещение с помощью солнечной энергии?

Отопление — самая большая статья расходов на содержание загородного дома, дачи для временного …

Administrator
7 апреля 2020

5

Как рассчитать мощность солнечной электростанции для дома и повысить КПД модулей

В этой статье мы будем говорить о выборе солнечной электростанции для дома и необходимых для этого …

Administrator
16 апреля 2020

С двигателем Стирлинга

СЭС с двигателем Стирлинга – это разновидность гелиостанций, тоже состоящих из параболических концентраторов. Разница здесь лишь в конструкции, которую помещают в их фокусе. Здесь это именно двигатель Стирлинга, представляющий собой двигатель с маховиком. Система представлена замкнутым рабочим контуром, по которому движется газ или жидкость. В частности, для СЭС применяют водород или гелий.

Главное отличие такой установки – суммарный КПД до 34%. Принцип действия солнечной электростанции:

1. Каждый концентратор благодаря альбедо в 95% отражает солнечные лучи.
2. Они попадают на двигатель, одна из сторон которого за счет этого нагревается.
3. Вторая сторона охлаждается окружающим воздухом, а система в это время двигает поршень Стирлинга туда-сюда, что обеспечивает генерацию до 40 кВт энергии.
4. Часть ее тратится на воздухообмен и перемещение зеркал концентраторов, которые поворачиваются вслед за Солнцем.
5. Вычтя эти затраты, можно получить величину «чистой» генерации в 33 кВт, что и обеспечивает указанный выше КПД в 34%.

Получается, что станция работает за счет колебаний поршня, которые преобразуются в электроэнергию. КПД оказывается примерно в 2 раза выше, чем у обычных гелиотермальных установок. Это обусловлено также и тем, что при сочетании двигателя Стирлинга и концентраторов параболической формы рабочий зазор будет совсем небольшим. В результате затраты на нагрев воздуха между генератором и зеркалом значительно снижаются.

Экономные солнечные генераторы: принцип работы

Для труднодоступных районов с перебойным обеспечением электроэнергией солнечные генераторы становятся спасением комфортного проживания. С помощью него можно решить проблемы энергоресурсов и обеспечить автономное энергообеспечение. В основном бытовые генераторы рассчитаны на 220 В. Устройства оснащены дисплеем, который отображает сообщение о работе батарей. Устанавливаются приборы на участках с большим поступлением солнечных лучей: крыша дома, стены здания, открытая местность.

Такой прибор сможет обеспечить работу бытового оборудования: холодильника, стиральной машины, зарядки компьютерных систем, работы отопительных приборов, электроинструментов и циркулярных насосов. Бесперебойная работа гарантирована на 10 – 12 часов.

Достоинства системы заключаются:

• В автономности;
• Не зависимости от центрального снабжения;
• Мобильности;
• Бесшумной работе;
• Экологической безопасности;
• Длительном сроке эксплуатации;
• Компактности;
• Возможности работать на непроветриваемых участках.

Единственным минусом является стоимость устройства, которая в последствии окупает затраты на электроэнергию.

Как работают фотоэлементы солнечной батареи

Еще Беккерель доказал, что энергию солнца можно преобразовать в электричество, освещая специальные полупроводники. Позднее эти полупроводники стали называть фотоэлементами. Фотоэлемент представляет собой два слоя полупроводника имеющих разную проводимость. С обеих сторон к этим полупроводникам припаиваются контакты для подключения в цепь. Слой полупроводника с n проводимостью является катодом, а слой с p проводником анодом.

Проводимость n называют электронной проводимостью, а слой p дырочной проводимостью. За счет передвижения «дырок» в p слое во время освещения, создается ток. Состояние атома потерявшего электрон называется «дырка». Таким образом, электрон перемещается по «дыркам» и создается иллюзия движения «дырок».

В действительности «дырки» не передвигаются. Граница соприкосновения проводников с разной проводимостью называется p-n переходом. Создается аналог диода, который выдает разность потенциалов при его освещении. Когда освещается n проводимость, то электроны, получая дополнительную энергию, начинают проникать сквозь барьер p-n перехода.

Число электронов и «дырок» меняется, что приводит к появлению разности потенциала, и при замыкании цепи появляется ток. Величина разности потенциала зависит от размеров фотоэлемента, силы света, температуры. Основной первого фотоэлемента стал кремний. Однако высокую чистоту кремния получить трудно, стоит это недешево.

Когда освещается n проводимость, то электроны, получая дополнительную энергию, начинают проникать сквозь барьер p-n перехода. Число электронов и «дырок» меняется, что приводит к появлению разности потенциала, и при замыкании цепи появляется ток

Поэтому сейчас ищут замену кремнию. В новых разработках кремний заменен на многослойный полимер с высоким КПД до 30%. Но такие солнечные панели дорогие, и пока отсутствуют на рынке. КПД солнечных батарей можно повысить, если устанавливать их на южной стороне и под углом не меньше 30 градусов.

Рекомендуется, солнечные батареи устанавливать на устройство слежения за движением солнца. Это устройство передвигает панели таким образом, чтобы они получали максимально возможное освещение лучами солнца от восхода до заката. При этом КПД солнечных панелей возрастает достаточно сильно.

Солнечные батареи считаются очень эффективным и экологически чистым источником электроэнергии. В последние десятилетия данная технология набирает популярность по всему миру, мотивируя многих людей переходить на дешевую возобновляемую энергию. Задача этого устройства заключается в преобразовании энергии световых лучей в электрический ток, который может использоваться для питания разнообразных бытовых и промышленных устройств.

Правительства многих стран выделяют колоссальные суммы бюджетных средств, спонсируя проекты, которые направлены на разработку солнечных электростанций. Некоторые города полностью используют электроэнергию, полученную от солнца. В России эти устройства часто используются для обеспечения электроэнергией загородных и частных домов в качестве отличной альтернативы услугам централизованного энергоснабжения. Стоит отметить, что принцип работы солнечных батарей для дома достаточно сложный. Далее рассмотрим подробнее, как работают солнечные батареи для дома подробно.

Первые попытки использования энергии солнца для получения электричества были предприняты еще в середине двадцатого века. Тогда ведущие страны мира предпринимали попытки строительства эффективных термальных электростанций. Концепция термальной электростанции подразумевает использование концентрированных солнечных лучей для нагревания воды до состояния пара, который, в свою очередь, вращал турбины электрического генератора.

Поскольку, в такой электростанции использовалось понятие трансформации энергии, их эффективность была минимальной. Современные устройства напрямую преобразуют солнечные лучи в ток благодаря понятию фотоэлектрический эффект.

Современный принцип работы солнечной батареи был открыт еще в 1839 году физиком по имени Александр Беккерель. В 1873 году был изобретен первый полупроводник, который сделал возможным реализовать принцип работы солнечной батареи на практике.

Разновидности солнечных электростанций

Многие страны мира в течение длительного времени пользуются солнечными электростанциями, способными преобразовывать энергию солнца в электрический ток. Они представляют собой различные виды инженерных сооружений, конструктивно различающихся между собой и работающих по собственным принципам.

Наибольшее распространение получили установки, работающие на основе фотоэлектрических элементов. Их основными компонентами являются солнечные панели, нередко занимающие довольно значительные площади. Они используются не только в производственной сфере, но и в частном секторе, обеспечивая электричеством все домашнее хозяйство. Принцип работы этих устройств основан на прямом преобразовании солнечного света в электрический ток.

Наряду с ними используются и другие солнечные электростанции, имеющие свои плюсы и минусы, с помощью которых электричество может производиться в промышленных объемах. В отличие от фотоэлементов, процесс преобразования включает в себя несколько этапов. Вначале энергия Солнца превращается в тепловую и нагревает рабочую жидкость, используемую в качестве теплоносителя. Далее, эта жидкость превращается в пар, поступающий в парогенератор и обеспечивающий вращение вала. Таким образом, получается электроэнергия, вырабатываемая примерно по такой же схеме, как на тепловых или атомных электростанциях.

Принцип работы солнечной электростанции является одинаковым для всех типов данных устройств. Они различаются между собой лишь разновидностями теплоприемников, где концентрируется солнечная энергия. В результате концентрации возникает тепло с температурой 200-1000 градусов, в зависимости от конструкции. Далее в работу включается паровая или газовая турбина, вращающаяся под действием полученного пара. Излишки тепловой энергии применяются в других производственных процессах или используются в системах отопления.

Каждая солнечная электростанция оборудована следящей системой, обеспечивающей максимальную концентрацию солнечных лучей в течение всего светового дня. Конструктивно типы солнечных электростанций могут быть башенными, тарельчатыми, параболическими, солнечно-вакуумными и другими. Для того чтобы понять, как они функционируют, рассмотрим их более подробно.

Принцип работы солнечной электростанции

Солнечная электростанция – это инженерное сооружение, которое служит для преобразования солнечного излучения в электрическую энергию. Методы зависят от характеристик и особенностей станции:

1. конструктивных;
2. аппаратных.

В основу принципа работы сооружений заложен сбор концентрированной энергии лучей, которые отражаются от зеркал к приемникам, накапливающим такую энергию и преобразующую ее в тепловую. Полученный запас используется для получения электрической энергии, путем прогонки ее через определенное оборудование – паровую турбину, тепловой двигатель, заставляющий работать генератор.

Экономные солнечные генераторы: принцип работы

Для труднодоступных районов с перебойным обеспечением электроэнергией солнечные генераторы становятся спасением комфортного проживания. С помощью него можно решить проблемы энергоресурсов и обеспечить автономное энергообеспечение. В основном бытовые генераторы рассчитаны на 220 В. Устройства оснащены дисплеем, который отображает сообщение о работе батарей. Устанавливаются приборы на участках с большим поступлением солнечных лучей: крыша дома, стены здания, открытая местность.

Такой прибор сможет обеспечить работу бытового оборудования: холодильника, стиральной машины, зарядки компьютерных систем, работы отопительных приборов, электроинструментов и циркулярных насосов. Бесперебойная работа гарантирована на 10 – 12 часов.

Достоинства системы заключаются:

• В автономности;
• Не зависимости от центрального снабжения;
• Мобильности;
• Бесшумной работе;
• Экологической безопасности;
• Длительном сроке эксплуатации;
• Компактности;
• Возможности работать на непроветриваемых участках.

Единственным минусом является стоимость устройства, которая в последствии окупает затраты на электроэнергию.

СЭС на фотоэлектрических модулях

Фотоэлектрические гелиостанции считают классическими. В их основе лежит применение солнечных батарей и модулей. Если электроснабжение требуется для небольших объектов, применяют модули без кремниевых элементов. Их устанавливают на крышах или участке земли.

Для промышленных объектов предусмотрены более мощные фотобатареи, которые занимают значительные площади. Принцип работы такой гелиоэлектростанции прост. Для получения электричества преобразуют энергию фотонов света. Станция может работать на отдельный насос или снабжать электричеством целый поселок. Все зависит от количества и мощности панелей. Они особенно распространены в частном секторе. Правильно выбрать солнечную батарею для дома совсем несложно.

Сколько стоит солнечная электростанция

Основным фактором, влияющим на стоимость СЭС, является ее будущая совокупная мощность. С учетом расходов на установку, пуско-наладку и оформление документов она колеблется в пределах $0,8-1,0 за 1 кВт. Плавающий диапазон цен образуется за счет второстепенных факторов – «брендовости» и качества оборудования и сложности монтажных работ.

Наиболее дешевым вариантом считается покупка б/у обрудования из Европы. Недостаток такого приобретения очевиден, и связан с невозможностью объективной оценки реальной эффективности станции и оставшийся срок службы панелей.

Вторым по уровню затрат является приобретение бюджетных комплектующих от малоизвестных китайских фирм. Их оборудование на 20-30% дешевле батарей, инверторов, аккумуляторов и периферии от компаний из всемирно известного рейтинга TIER-1 Bloomberg, но уступает качеством и долговечностью.

Поэтому перед покупкой специалисты советуют рассматривать только третий вариант и строить расчет на том, сколько будет стоить солнечная электростанция для дома от проверенных производителей.

Приведем несколько наиболее востребованных примеров.

Сколько стоит солнечная электростанция на 5 кВт

Ориентировочно вам понадобится приобрести следующий комплект для наиболее дешевой сетевой СЭС:

Таблица ориентировочной стоимости СЭС на 5 кВТ С учетом расходов на сдачу «под ключ», куда войдет оформление «зеленого тарифа» и мульти тарифный счетчик с АСКУЭ, общая сумма составит примерно $ 4800.

Автономная станция обойдется немного дороже, поскольку потребует включения в список качественных АКБ, но исключение из него счетчика и оформления разрешений на «зеленый тариф».

Сколько будет стоить солнечная электростанция на 10 кВт

Принцип расчета здесь почти аналогичен. Вам потребуется приобрести:

Таблица ориентировочной стоимости СЭС на 10 кВТ

Сколько стоит солнечная электростанция на 30 кВт

Никаких принципиальных изменений при определении общей стоимости такой, второе более мощной СЭС, делать не нужно

Однако необходимо принять во внимание следующее соображение

Для такой станции потребуется более 100 батарей на 250-275 ватт, или около 200 кв. метров свободного пространства. Замена на более производительные 300-400 ваттные панели несколько сэкономит место, но южных скатов крыши даже большого дома может оказаться недостаточно. Поэтому необходимо будет рассмотреть вариант с установкой на земле. Но площадь свободного участка придется увеличить почти вдвое, чтобы не допустить падения тени от одних наклонно установленных модулей на другие, соседние.

Если это не проблема, понадобится выделить на покупку около $25-26 тыс., или почти 700 тыс. гривен.

Впрочем, окупаемость такой СЭС не превысит 5 лет, а далее начнет приносить постоянный доход более $4000 ежегодно.

Принцип работы

Как было сказано раньше, принцип работы заключается в эффекте полупроводников. Кремний является одним из самых эффективных полупроводников, из известных человечеству на данный момент.

При нагревании фотоэлемента (верхней кремниевой пластины блока преобразователя) электроны из атомов кремния высвобождаются, после чего их захватывают атомы нижней пластины. Согласно законам физики, электроны стремятся вернуться в свое первоначальное положение. Соответственно, с нижней пластины электроны двигаются по проводникам (соединительным проводам), отдавая свою энергию на зарядку аккумуляторов и возвращаясь в верхнюю пластину.

Виды СЭС

Проектирование солнечных электростанций осуществляется ведущими производителями энергетической сферы  России. Создание мощной СЭС требует много знаний и умений, сложного расчета, но такие станции способны обеспечить электроэнергией не только дом, но и целый поселок.

Существуют такие виды СЭС:

1. Башенного типа – высокая башня, наверху которой расположен резервуар с водой.
2. Модульного типа, состоит из нескольких модулей, ее следует располагать на возвышенностях.
3. С конденсаторами. Используются там, где энергии лучей мало и требуется увеличение КПД.
4. Космического типа.
5. Комбинированного типа.
6. С солнечными батареями – наиболее распространенный вид.

Самая большая солнечная электростанция в мире расположена в Индии.

Здесь наибольший показатель мощности, который достигает 856 МВт, тип СЭС – солнечные панели. Пока что РФ далеко до такого уровня развития альтернативной энергетики, солнечные электростанции России не способны генерировать высокую мощность.

Самая большая солнечная электростанция в мире, расположена в Индии

СЭС на фотоэлектрических модулях

Фотоэлектрические гелиостанции считают классическими. В их основе лежит применение солнечных батарей и модулей. Если электроснабжение требуется для небольших объектов, применяют модули без кремниевых элементов. Их устанавливают на крышах или участке земли.

Для промышленных объектов предусмотрены более мощные фотобатареи, которые занимают значительные площади. Принцип работы такой гелиоэлектростанции прост. Для получения электричества преобразуют энергию фотонов света. Станция может работать на отдельный насос или снабжать электричеством целый поселок. Все зависит от количества и мощности панелей. Они особенно распространены в частном секторе. Правильно выбрать солнечную батарею для дома совсем несложно.

Минусы использования

Из недостатков системы можно отметить несколько пунктов:

Главный недостаток солнечных электростанций

• Зависимость от внешних обстоятельств. На стабильность работы влияют ночное время суток, пасмурная, дождливая погода.
• Обеспечение защиты фотоэлементов в случае непогоды.
• Необходимость использования аккумуляторных солнечных батарей, способных накапливать энергоресурсы.
• Периодическое обслуживание оборудования системы.
• Высокая стоимость комплекта на начальном этапе установки.
• Наличие большого пространства, чтобы разместить элементы устройства.
• Недостаточная мощность по сравнению с нефтью, газом, углем, атомной энергией.

Поэтому производители советуют предпочесть гибридную систему с поэтапным преобразованием солнечных потоков.

Что необходимо знать при подборе солнечной электростанции

Обязательному расчету и определению подлежат такие параметры и характеристики, как:

• максимальная потребляемая мощность;
• пусковая мощность;
• сколько требуется энергии в сутки;
• площадь для размещения;
• периоды, когда установка будет работать на протяжении года.

После этого можно приступать к выбору и приобретению элементов конструкции. По минимуму это будут следующие компоненты:

• Батареи из пластин фотоэлементов, преобразующих энергию солнца.
• Контроллер, ускоряющий заряд, обеспечивающий долговечность аккумулятора, а также сигнализирующий по поводу состояния.
• Аккумуляторы, сохраняющие выработанную энергию для применения.
• Инвертор (или преобразователь), превращающий постоянный ток в переменный 50 Гц и 220 В для питания приборов.

Чтобы посчитать пусковую и потребляемую мощность, а также нужный расход, нужно произвести умножение мощности потребителя (прибора) на часы его работы в течение суток. Данные от всех устройств складываются.

Характеристики солнечных электростанций, обеспечивающих все нужды хозяйства, это величина порядка 1700Вт*ч ежесуточно.

Сетевая солнечная электростанция

Установка станции сетевого типа преследует цель совместить использование электроэнергии из централизованной сети и выработанной панелями. Для домохозяйств, где основное потребление э/э приходиться на светлое время суток это хороший вариант экономии и возможность заработать на солнце на «зеленом тарифе». Согласно принятым в России нормам, в определенных случаях часть выработанной энергии сетевыми СЭС мощностью до 15 кВт можно продавать государству. Наконец, установка такого типа является наиболее дешевой, поскольку дорогостоящие аккумуляторы  и контроллер заряда для сетевой солнечной электростанции не используются.

Схема работы сетевой СЭС

Состав комплекта:

• панели – могут соединяться параллельно, последовательно или комбинированно;
• сетевой инвертор – преобразовывает ток DC/AC, направляет электроэнергию на потребляющие устройства и/или во внешнюю сеть;
• двунаправленный счетчик – ведет учет полученной и отправленной в сеть энергии;
• периферия – в большинстве, аналогичная автономной станции.

С двигателем Стирлинга

СЭС с двигателем Стирлинга – это разновидность гелиостанций, тоже состоящих из параболических концентраторов. Разница здесь лишь в конструкции, которую помещают в их фокусе. Здесь это именно двигатель Стирлинга, представляющий собой двигатель с маховиком. Система представлена замкнутым рабочим контуром, по которому движется газ или жидкость. В частности, для СЭС применяют водород или гелий.

Главное отличие такой установки – суммарный КПД до 34%. Принцип действия солнечной электростанции:

Типы солнечных электростанций, распространенных в России

1. Каждый концентратор благодаря альбедо в 95% отражает солнечные лучи.
2. Они попадают на двигатель, одна из сторон которого за счет этого нагревается.
3. Вторая сторона охлаждается окружающим воздухом, а система в это время двигает поршень Стирлинга туда-сюда, что обеспечивает генерацию до 40 кВт энергии.
4. Часть ее тратится на воздухообмен и перемещение зеркал концентраторов, которые поворачиваются вслед за Солнцем.
5. Вычтя эти затраты, можно получить величину «чистой» генерации в 33 кВт, что и обеспечивает указанный выше КПД в 34%.

Получается, что станция работает за счет колебаний поршня, которые преобразуются в электроэнергию. КПД оказывается примерно в 2 раза выше, чем у обычных гелиотермальных установок. Это обусловлено также и тем, что при сочетании двигателя Стирлинга и концентраторов параболической формы рабочий зазор будет совсем небольшим. В результате затраты на нагрев воздуха между генератором и зеркалом значительно снижаются.

Может ли рынок солнечной энергетики развиваться в холодном российском климате?

Эксперты практически единогласны во мнении, что получать электроэнергию благодаря солнцу возможно в любом климате: как в Саудовской Аравии, так и в России.

Важно отметить, что солнечная энергетика развивается далеко не только в южных странах. Например, в 2019 году 8,2% всей выработанной электроэнергии в Германии пришлось на фотовольтаику

Развитие ВИЭ, включая солнечную энергетику, происходит также и в северных нефтедобывающих странах. По прогнозам Canada Energy Regulator, установленная мощность солнечных и ветровых электростанций в стране вырастет до 27-28 ГВт к 2035 году.

По словам Татьяны Андреевой, с технической точки зрения большое количество солнечных дней в сочетании с холодной температурой позволяет фотоэлектрическим модулям вырабатывать даже больше энергии, чем в жару.

Этот принцип пока мало применим в морозе ниже минус 30 °С. Хотя, как утверждает эксперт eclareon, уже существуют сверхпрочные фотовольтаические компоненты, которые способны работать даже в условиях крайне низких температур. Например, в Якутии существует около двух десятков солнечно-дизельных станций, которые особенно эффективны во время полярного дня. Они вырабатывают энергию даже когда на несколько месяцев температура опускается до минус 50 °С.

Так что регионов, где невозможно развитие солнечной энергетики, в России нет, — заявляет Антон Усачев. К наименее благоприятным он относит территории за Полярным кругом.

Сергей Пикин делится, что в Фонд энергетического развития часто обращаются за консультацией компании из этих регионов. Предпринимателей интересует, что будет дальше с ценами и с загрузкой по отношению к традиционным источникам энергии.

Как работает солнечная электростанция

Теплоэлектростанция на параболоцилиндрических концентраторах работает по иному принципу. На железную опору установлены параболоцилиндрические зеркала, сконцентрированные на максимальный прием солнечных лучей. В их фокусе расположена светопоглощающая трубка, в которой циркулирует масляный носитель, поступающий в теплообменник с водой. Жидкость быстро нагревается, превращаясь в пар, который вращает турбогенератор. Вакуумные СЭС используют энергию потоков воздуха, за счет разных температур.

Конструкция состоит:

• Из высокой башни;
• Встроенной турбиной с электрогенератором;
• Участком земли, накрытым зеркалами.

Мощность увеличивается по мере нагревания потоков воздуха. Благодаря прогреву земли башня может вырабатывать энергию круглосуточно, что является важным преимуществом в сравнении с другими солнечными аналогами. Для солнечных генераторов основной частью конструкции являются батареи, состоящие из множества тонких пластин кремния, которые преобразовывают солнечные лучи в электроэнергию. Чтобы обеспечить достаточную мощность, необходимо устанавливать несколько батарей. Такие системы обычно применяют для домашнего хозяйства, освещения оранжерей и выставок.

Похожие записи:

Как выставить зажигание с помощью стробоскопа? Сигнализация действия защиты и автоматики Подключение потолочного светильника со светодиодами Маркировка smd компонентов: кодовые обозначения Как сделать веб-приложение для вашего собственного bluetooth low energy девайса? Как подключить усилитель в машине