Фотоэлектрические системы: Фотоэлектрические системы

Фотоэлектрические системы

Солнечная энергетика является одним из видов нетрадиционной энергетики. Принцип заключается в использовании солнечного излучения для получения тепла и электричества. Экологическая чистота и отсутствие вредных отходов одно из преимуществ солнечной энергетики.

Солнечная энергетика является одним из видов нетрадиционной энергетики. Принцип заключается в использовании солнечного излучения для получения тепла и электричества. Экологическая чистота и отсутствие вредных отходов одно из преимуществ солнечной энергетики.

Фотоэлектрическая система – это совокупность специальных элементов, с помощью которых происходит преобразование потока солнечного излучения в электричество. Итак, типовая автономная фотоэлектрическая система может иметь такие структурные элементы:

• Фотоэлектрический преобразователь – это основной элемент. Он является полупроводниковым прибором и преобразует энергию Солнца (энергию фотонов) в электрическую.




• Солнечные панели. Все фотоэлементы между собой соединяются в фотоэлектрический модуль (иными словами, солнечную панель). Как правило, мощность солнечной панели может составлять 10-250 Ватт. Дальше солнечные панели соединяются между собой в солнечные батареи (последовательно и параллельно), тем самым, могут образовывать фотоэлектрические системы большей мощности (до нескольких кВатт).




• Инвертор. Солнечные вырабатывают только постоянный ток. Для питания электроприборов необходим переменный. За преобразование постоянного тока в переменный отвечает инвертор. И хотя потребителей постоянного тока много (например, радиоаппаратура или зарядка аккумуляторов), приборов, работающих от переменного тока (напряжение 220В), не меньше.




• Коллектор. Пультом управления энергетической системы является солнечный коллектор, который не допускает обратного тока ночью или перегрузки всей системы.




• Устройство автоматического ввода резерва. Если энергия солнца отсутствует или аккумуляторы разряжены полностью, это устройство автоматически переключает питание объекта на электросеть.




• Электросчетчик солнечной электростанции. Прибор показывает, сколько электроэнергии подается в общую сеть, при необходимости – сколько потребляется (в зимнее время, к примеру).




• Аккумулятор (один или несколько) — необходим системе для того, чтобы сохранять энергию, которую выработал солнечный модуль.

Виды фотоэлектрических систем

В зависимости от области применения и исполнения различают такие типы фотоэлектрических систем:

• автономные или системы, соединенные с сетью;
• стационарные или мобильные;
• с аккумуляторным питанием или без.

Естественно, каждая конкретная фотоэлектрическая система может по этим же признакам отличаться.

Что может влиять на выбор фотоэлектрической системы?

Схем работы солнечных электростанций может быть много, ведь в каждом отдельном случае для решения поставленной задачи составляется индивидуальный проект. Несколько самых популярных схем:

• Автономное обеспечение объекта с использованием аккумуляторов, при котором объект питается исключительно от солнечных батарей.
• Автономная система-гибрид «Солнце-ветер». К системе солнечной электростанции через гибридный контроллер (или через отдельный контроллер для ветроустановок) можно подключить ветрогенератор.

Работу всей системы определяют три основные величины:

• Пиковая выходная мощность (ед. изм. кВт). Эта величина определяется только мощностью инвертора, она не зависит от количества солнечных дней или емкости аккумуляторов. Пиковую выходную мощность еще называют «пиковой нагрузкой». Исходя из этого параметра, можно определить количество электроприборов, которые могут быть одновременно к системе. Нельзя потреблять электроэнергии больше, чем позволяет мощность инвертора. К примеру, если вы потребляете электроэнергию редко, но в то же время в больших количествах – нужно обратить внимание на более мощные инверторы. Увеличить выходную мощность можно также, если одновременно подключить несколько инверторов (внимание: элементы должны иметь функцию согласования, иначе придется делить сеть потребления).




• Время непрерывной работы при отсутствии солнца (А*ч). Этот параметр определяется исходя из емкости аккумуляторных батарей, зависит от мощности включенных электроприборов в сеть и длительности потребления ими электроэнергии. Если вам приходится потреблять электроэнергию часто и в больших количествах – следует выбирать аккумуляторы большей емкости. Примите к сведению, что если солнечная батарея является единственным источником энергии, следует помнить, что общая емкость аккумуляторов ограничивается — батарея большой емкости быстро выйдет из строя в состоянии постоянного «недозаряда».




• Скорость заряда солнечной батареи (кВТ/час) – этот параметр зависит от мощности солнечной батареи. Чем выше мощность солнечной батареи, тем больше требуется места для ее установки. Поскольку освещение батареи солнцем ограничивается временем суток, возможно, следует задуматься об использовании солнечной батареи, которая имеет ускоренный зарядный ток. Величина этого параметра находится в пределах 0,15-0,3 от емкости аккумуляторов системы. Если солнечная батарея производит ток, величина которого ниже номинального зарядного тока (меньше 0,08 от емкости аккумуляторов), в таком случае речь идет лишь о подзарядке аккумуляторов. Чтобы обеспечить полный заряд аккумуляторов солнечные элементы в батарее должны обеспечивать напряжение больше на 50% чем рабочее напряжение аккумуляторной станции.




То есть, чтобы подобрать солнечные батареи и вспомогательное оборудование, нужно знать:




• Количество электроэнергии, которое необходимо вашему объекту в месяц (кВт).
• Необходимое время автономной работы в пасмурные (без солнечные) дни или когда потребление энергии будет превышать скорость зарядки аккумуляторов солнечными батареями.
• Максимальную нагрузку сети в пиковые моменты.

Сегодня фотоэлектрические системы нашли свое широкое применение среди дачников, владельцев удаленных объектов, а также на метрологических станциях. То есть там, где не представляется возможность подключения к центральным сетям электроснабжения.

Виды фотоэлектрических солнечных систем

Монтаж динамической фотоэлектрической системы. Такого в России еще не было!!!

Цивилизация находится на рубеже смены эпох – от использования ископаемых ресурсов к использованию альтернативных источников энергии, как например солнечной. Мы занимаемся исследованием альтернативных источников энергии и развитием направления фотоэлектрических солнечных систем в частности.

Фото-электрическая солнечная система состоит из принимающей части (светочуствительные панели), преобразователь постоянного тока в переменный, совмещенный со стабилизатором и блоком управления (инвертор), и аккумулирующие емкости.

Что такое статическая фотоэлектрическая солнечная система?

В этой системе расположение солнечных панелей фиксировано. Они не перемещаются в пространстве. Как правило, они направлены на юг и под углом 40-45˚ к горизонту. Во время светового дня солнце меняет положение, и наклон лучей к плоскости панелей меняется и тем самым проходит потеря мощности. Но стоит отметить и плюсы. Это простота сборки и финансово менее затратнее, чем динамическая фотоэлектрическая солнечная система той же мощности.

Что такое динамическая адаптивная фотоэлектрическая солнечная система?

Благодаря поворотным механизмам плоскость панелей меняется в зависимости от движения солнца по заранее запрограммированной траектории. И тем самым обеспечивается постоянный угол наклона панелей к солнечным лучам 90˚. При таком угле наклона пучок фотонов полностью попадает на поверхность панели, обеспечивая максимальный коэффициент полезного действия. Минусы динамической системы: это сложность конструкции, требует значительных финансовых затрат относительно статической системы.

Исследования фотоэлектрических солнечных систем показали, что наибольшей эффективностью обладают адаптивные динамические фотоэлектрические системы. Почему же? Как уже отмечалось выше увеличение коэффициента полезного действия динамической системы относительно статической системы на 40% достигается за счет постоянного прямого угла наклона к солнечным лучам. Этот показатель был получен по результату анализа данных NASA. Ниже приведен график, где Din – это вырабатываемая мощность динамической системы, а Stat – это вырабатываемая мощность статической системы. Количество панелей одинаково в обоих случаях. Потребляемая мощность обозначена красной линией. По графику видно, что ранние и поздние часы дефицит мощности статической системы необходимо покрывать, например, аккумуляторами, генератором либо из сети, в случае если это гибридная система.

Экономика

Немаловажна экономическая составляющая. После завершения периода окупаемости динамическая система позволяет получать на 40% больше мощности по сравнению со статической. Тем самым увеличивается доход от реализации электроэнергии. Период окупаемости же обеих систем примерно совпадает, поскольку вырабатываемая мощность динамической системы выше пропорционально затратам на строительство.

Вывод

Резюмируя все вышесказанное можно сделать вывод о большей эффективности динамической адаптивной фотоэлектрической солнечной системы по сравнению со статической. Для практического подтверждения расчетов было принято решение о строительстве динамической системы. Результаты и ход работ буду освещать в своем инстаграм @azat.f.s и на YouTube канале «Дневник Предпринимателя».

Энергосберегающие системы, тепловые насосы, солнечные коллекторы, инженерная сантехника, отопление, водоснабжение — Дзержинск, Нижний Новгород, Москва, Россия

Наша компания предлагает  3 основные конфигурации солнечных фотоэлектрических систем электроснабжения, которые описаны ниже.

Разновидности фотоэлектрических энергосистем

1. Автономная фотоэлектрическая система полностью независима от сетей централизованного электроснабжения. За исключением некоторых специальных применений, в которых энергия от солнечных батарей напрямую используется потребителями (например, водоподъемные установки, солнечная вентиляция и т.п.), все автономные системы должны иметь в своем составе аккумуляторные батареи. Энергия от аккумуляторов используется во время недостаточного прихода солнечной радиации или когда нагрузка превышает генерацию солнечных батарей.

2. Батарейная соединенная с сетью фотоэлектрическая система похожа на автономную систему. В ней также используются аккумуляторные батареи, но такая система одновременно подключена к сетям централизованного электроснабжения. Поэтому излишки, генерируемые солнечными батареями могут направляться в нагрузку или сеть (для этого необходимы специальные инверторы, которые могут работать параллельно с сетью, их часто называют «гибридными»). Если потребление превышает генерацию электричества солнечными батареями, то недостающая энергия берется от сети. Некоторые модели таких инверторов с зарядными устройствам могут давать приоритет для заряда аккумуляторов от источника постоянного тока (например, солнечного контроллера), тем самым снижая потребление энергии от сети для заряда аккумуляторов.
Существует разновидность батарейной соединенной с сетью системы, в которой вместо контроллеров заряда солнечных батарей применяются сетевые фотоэлектрические инверторы, соединенных к выходу ББП. Такую возможность имеют всего несколько моделей ББП, но общая эффективность системы за счет применения сетевых фотоэлектрических инверторов может быть намного выше, чем при применении контроллеров заряда АБ.

3. Безаккумуляторная соединенная с сетью фотоэлектрическая система является самой простой из всех систем. Она состоит из солнечных батарей (или ветроустановки, или микроГЭС) и специального инвертора, подключенного к сети. В такой системе нет аккумуляторов, поэтому они не могут использоваться в качестве резервных систем. Когда сеть пропадает, то и выработка электроэнергии солнечными батареями также прекращается. Это может быть ограничением такой системы, но основное ее преимущество — высокая эффективность, низкая цена (за счет отсутствия аккумуляторов и менее дорогого сетевого инвертора) и высокая надежность.

Наши выполненные работы по солнечным электростанциям

Компания «Энергосберегающие системы» предлагает услуги проектирования,
поставки, монтажа, сервисного обслуживания солнечных электростанций

Услуги включают в себя:

1. Проработку и согласование с клиентом инженерного решения.
2. Проработку несколько вариантов проектов (инженерных решений).
3. Технико-экономическое обоснование выбранного инженерного решения.
4. Подробные чертежи, планы, схемы, разрезы.
5. Необходимые узлы, деталировки.
6. Схема автоматизации инженерного оборудования с подробным описанием алгоритма работы и с возможностью интеграции в общую систему управления зданием (центральная диспетчеризация, умный дом).
7. Подробные спецификации на оборудование и материалы (отдельно по каждому виду инженерных систем).
8. Смету на материалы, работу.
9. Сетевой график производства работ.
10. Поставка оборудования.
11. Монтаж.
12. Сервисное и гарантийное обслуживания.

В рамках одной организации Вы получаете разработку проекта, все необходимое оборудование, профессиональный монтаж и сервисное обслуживание.

ПОДРОБНЕЕ ПРО СОЛНЕЧНЫЕ СИСТЕМЫ

Основной причиной, по которой люди хотят иметь автономную систему и отключиться от существующих сетей централизованного электроснабжения, является желание получить энергетическую независимость и не зависеть от аварий на электросетях, повышения тарифов на электроэнергию и т.п.

Пока еще немного людей готовы жить без подключения к сетям. Если вы только собираетесь покупать землю и дом или строить новый дом, то нужно учитывать, что цена на такие участки и дома, не присоединенные к сетям централизованного электроснабжения, гораздо ниже.

Если вы уже имеете подключение к электрическим сетям, то не имеет смысла от них отключаться. Если у вас есть перерывы в электроснабжении, можно выделить в отдельную группу ответственных потребителей — например, насосы и электроника системы отопления, холодильник, дежурное освещение, радио, телевизор и т.п. — и обеспечить их бесперебойное электропитание за счет аккумуляторных батарей. Если перерывы в электроснабжении не превышают нескольких часов, то обычно этого достаточно, чтобы решить эту проблему. Солнечные батареи будут использоваться для уменьшения потребления от сетей, а сети будут являться вашим бесплатным аккумулятором бесконечной емкости.

В случае частых аварий и отключений в сетях, а также если отключения длительные (более суток), вам нужно поставить батарейную фотоэлектрическую систему электроснабжения. Большинство загородных домов нуждается именно в батарейной фотоэлектрической системе, так как вероятность перерывов в электроснабжении велика — по разным причинам, начиная от перегрузки и изношенности оборудования электросетей, до падения деревьев на ЛЭП, ледяных дождей, ураганов и т.п.

Введение в систему аккумуляторов дает возможным работу системы при различных нагрузках и при отсутствии сети. Есть специально разработанные батарейные инверторы, которые могут регулировать потребление энергии от сети в зависимости от состояния и степени заряженности аккумуляторов. Такие инверторы также не перенаправляют энергию в сеть, если пропало напряжение в сети, тем самым обеспечивая безопасность при проведении ремонтных работ на линии электропередачи.

Для того, чтобы не тратить лишние деньги на неоправданно мощную систему, вам необходимо тщательно посчитать, какая именно нагрузка и в течение какого времени должна будет работать в случае аварии на ЛЭП. Очень часто нужно бывает обеспечить примерно 1/10 часть от общей мощности потребителей во время перерывов в электроснабжении. Остальная нагрузка может быть выключена или ее работа сведена к минимуму до восстановления работы сетей. Это позволит существенно снизить стоимость вашей резервной системы электроснабжения. Также, как уже упоминалось на других страницах нашего сайта, все меры по улучшению энергоэффективности и уменьшению потребления должны быть сделаны до того, как мы с вами начнем рассчитывать систему резервного электроснабжения. Обычно это делается в несколько этапов — мы предлагаем вам систему, вы оцениваете ее бюджет, уменьшаете в случае необходимости ваши запросы, и мы корректируем состав (и стоимость) системы.

Безаккумуляторные фотоэлектрические системы

Большинство соединенных c сетью фотоэлектрических систем являются безаккумуляторными и требуют наличия напряжения в сети для своей работы. Сеть дает опорное напряжение для сетевых инверторов, которые синхронизируются с ним и выдают идентичное сетевому напряжение. Если такого сигнала нет, или он начинает сильно отличаться от нормального (по величине напряжения, частоте и т.п.), сетевой инвертор перестает работать.

Преимуществом такой системы является максимально эффективное использование солнечных батарей, которые всегда работают в точке максимальной мощности. Сетевые инверторы начинают выдавать энергию от солнечных батарей в сеть начиная с минимального значения

Прекращение генерации сетевых инверторов при пропадании напряжения в сети также связано с обеспечением безопасности при ремонтных работах в сетях. Необходимо обеспечить отсутствие напряжения на линии, если подача напряжения отключена электриком на подстанции.

При работе параллельно с сетью солнечная батарея использует сеть как аккумулятор и источник энергии, который обеспечивает недостатки энергии. Например, если ваш холодильник потребляет 5 ампер, и солнечная батарея вырабатывает 5 ампер, то практически это значит, что ваш холодильник питается от солнечных батарей. Однако не все так просто. Если при старте компрессора мотор потребляет 10 ампер, то только от солнечной батареи он не запустится. Также, он может не работать при облачной или пасмурной погоде. В этом случае все, что не хватает для нормальной работы холодильника, будет браться из сети. Также, в сеть будут направляться все излишки генерируемой солнечными батареями энергии.

Аккумуляторные фотоэлектрические системы резервного электроснабжения

Проектирование системы с аккумуляторами является более сложным и более ответственным, чем проектирование безбатарейной системы. Если вы ошибетесь при выборе мощности соединенной с сетью безбатарейной системы, недостающая энергию будет взята из сети. Однако, если вы рассчитаете неправильно систему с аккумуляторами, то во время перерывов в электроснабжении вы можете оказаться без электроэнергии, несмотря на то, что вы имеете комплект «бесперебойного электроснабжения».

Мощность инвертора определяется по суммарной мощности нагрузки, которую нужно питать во время аварий на сети. Длительность отсутствия подачи энергии от ЛЭП определяет емкость АБ, мощность солнечной батареи, ветроустановки, резервного генератора и т.д. В конечном итоге, ошибки в проектировании системы приводят либо к излишней стоимости системы, либо к неспособности системы обеспечить вас бесперебойным электроснабжением. В любом случае, модификации системы — это дополнительные затраты.

Для максимально эффективной работы аккумуляторная фотоэлектрическая система, соединенная с сетью, требует использования специализированного инвертора. Возможны 3 варианта работы системы:

1. Солнечные батареи заряжают АБ через контроллер заряда, а затем энергию через инвертор передается в нагрузку или сеть
2. Солнечные батареи работают на сетевой фотоэлектрический инвертор, от него питается нагрузка, излишки энергии идут на заряд аккумуляторов, а если АБ заряжены, то направляются в сеть.
3. Гибридная система, включающая элементы обоих вышеперечисленных типов.

1. Сетевая фотоэлектрическая система электроснабжения с контроллером заряда постоянного тока. Самым простым и распространенным вариантом является заряд аккумуляторов от солнечных батарей через контроллер заряда постоянного тока. Если использовать обычный ББП, то при наличии сети заряд происходит от сети, и солнечные батареи практически не используются. Для того, чтобы максимально использовать энергию, вырабатываемую солнечными батареями, нужно применять контроллер MPPT и специальный ББП с функцией передачи электроэнергии в нагрузку или сеть при напряжения на АБ выше заданного. В этом случае, даже если АБ заряжены полностью от сети, энергию от СБ направляется в нагрузку, тем самым уменьшая потребление от сети. Если нагрузка потребляет меньше энергии, чем вырабатывают солнечные батареи, такой ББП может или направлять излишки в сеть, или уменьшать выработку солнечных батарей за счет повышения напряжения на аккумуляторах.

При авариях на сетях централизованного электроснабжения инвертор начинает генерировать энергию от аккумуляторов. Если солнечные батареи подключены через контроллер заряда к аккумуляторам, то инвертор использует солнечное электричество, и, если его не хватает, то и энергию из аккумуляторов. Если солнечной энергии больше, чем нужно для потребителей, она идет на заряд аккумуляторов.

Достоинства

1. Возможность использования энергии солнца как при наличии сети, так и во время отключений
2. При длительных перерывах в электроснабжении — возможность восстановления работы при глубоком разряде аккумуляторов путем заряда АБ от СБ

Недостатки

Потери на двойное преобразование солнечного электричества — потери в контроллере, в инверторе, частично в аккумуляторах

1. Циклирование аккумуляторов приводит к их износу, однако такой режим имеет место только при перерывах в централизованном электроснабжении, в обычном режиме аккумуляторы работают в буферном режиме со сроком службы близком к сервисному.

2.Фотоэлектрическая система электроснабжения с сетевым инвертором на входе ББП. В этой схеме применен высокоэффективный сетевой инвертор. Если основное потребление солнечного электричества имеет место днем, и отключения централизованного электроснабжения редкие и недолгие, то такая схема является наиболее дешевой и эффективной. В такой схеме может использоваться любой бесперебойник, даже самый простой. Когда светит солнце, сетевой инвертор снабжает энергией нагрузку во всем доме, в том числе и резервируемую. Излишки энергии направляются в общую сеть только если потребление в доме меньше, чем генерируют солнечные батареи. Энергия солнца используется и на заряд аккумуляторов. Эффективность сетевого инвертора более 90%. Единственным недостатком является прекращение использования энергии солнца при авариях в сетях.

Достоинства

1. В такой схеме могут работать любой ББП и любой сетевой фотоэлектрический инвертор
2. Мощность ББП выбирается по мощности резервируемой нагрузки и не зависит от мощности солнечных батарей. Мощность сетевого инвертора может быть как больше мощности ББП, так и меньше.
3. Возможность восстановления при глубоком разряде аккумуляторов при использовании небольшой СБ, подключенной к АБ через контроллер заряда (показаны пунктиром). Это необязательный элемент, если отключения кратковременные.
4. Аккумуляторы все время находятся в заряженном состоянии и практически работают в буферном режиме и используются только при отключениях сетевого электричества

Недостатки

1. Прекращение использования энергии солнца при авариях в сетях

2.Фотоэлектрическая система электроснабжения с сетевым инвертором на выходе ББП. В этой схеме также применен высокоэффективный сетевой инвертор. Отличие от предыдущей схемы состоит в том, что при пропадании напряжения при отключения сети, солнечные батареи продолжают питать резервируемую нагрузку и заряжать аккумуляторы. В нормальном режиме, при наличии напряжения в сети, сетевой инвертор снабжает энергией резервируемую нагрузку, при этом КПД преобразования инвертора очень высокий — более 90-95%. Если нагрузка потребляет меньше, чем вырабатывают солнечные батареи, излишки энергии идут на заряд аккумуляторов. Если нагрузка потребляет больше — то недостающая энергия берется из сети. После полного заряда аккумуляторов излишки энергии направляются в общую сеть и питают остальную нагрузку в доме (до ББП).

При аварии в сети ББП переключается на работу от аккумуляторов, и обеспечивает одновременно опорное напряжение для сетевого инвертора. Поэтому энергия солнца продолжает использоваться и при авариях в сетях. Как и при наличии сети, излишки солнечного электричества сначала направляются на заряд аккумуляторов. После того, как аккумуляторы полностью зарядятся, возможны 2 варианта:
1) ББП дает сигнал для выключения сетевого инвертора, и он остается выключенным до тех пор, пока напряжение на АКБ не снизится до заданного уровня.
2) При использовании сетевых инверторов SMA Sunny Boy совместно с ББП Xtender или SMA возможно постепенное снижение мощности сетевого инвертора в зависимости от напряжения на АКБ.

При авариях в сети батарейный инвертор обеспечивает для сетевого инвертора опорное напряжение, что позволяет продолжать питать нагрузку переменного тока напрямую от солнечного сетевого инвертора. Естественно, вся нагрузка, подключенная до батарейного инвертора, не получает энергию — ни от аккумуляторов, ни от солнечных батарей.

Если напряжение в сети не пропало, но вышло за пределы допустимого, то инвертор отключается от такой сети и продолжает питать ответственную нагрузку качественным током — от СБ и от АБ. Нагрузка, подключенная до инвертора, питается тем напряжением, которое есть в сети.

Достоинства

1. Продолжение использования солнечной энергии при авариях на централизованной сети электроснабжения. т.е. возможность использования энергии солнца как при наличии сети, так и во время отключений.
2. Высокий КПД использования энергии от солнечных батарей за счет применения высокоэффективных сетевых инверторов и снижения потерь на стороне постоянного тока за счет повышенного напряжения СБ
3. Возможность восстановления при глубоком разряде аккумуляторов при использовании небольшой СБ, подключенной к АБ через контроллер заряда (показаны пунктиром). Это необязательный элемент, если отключения кратковременные.
4. Аккумуляторы все время находятся в заряженном состоянии и практически работают в буферном режиме и используются только при отключениях сетевого электричества и отсутствии солнечной энергии

Недостатки

1. Необходимость применения специальных ББП, которые могут заряжать АБ с выхода, а также направлять излишки солнечной энергии в сеть. Также, такой ББП должен или давать сигнал на отключение сетевого инвертора, или повышать частоту на выходе для управления сетевым инвертором (большинство сетевых инверторов прекращают работу при выходе параметров частоты за заданные пределы)
2. Суммарная мощность сетевых инверторов, подключенных к такому ББП, должна быть меньше или равна мощности зарядного устройства ББП. Это необходимо для того, чтобы утилизировать энергию от СБ при отключениях сети и разряженных аккумуляторах.
3. При длительных перерывах в электроснабжении и отсутствии солнечной энергии ББП может выключиться по низкому уровню заряда АБ. Восстановить их возможно только когда появится напряжение в сети, или путем установки дополнительного небольшого фотоэлектрического модуля с контроллером заряда. Такой случай возможен, но вероятность его очень небольшая.

В вариантах 1 и 3 в обычном режиме работы инвертор использует солнечную энергию для заряда аккумуляторов и для питания нагрузки в доме. Если есть излишки энергии, он направляет их в общую сеть (если разрешить ему это делать), или снижает выработку энергии солнечными батареями. При этом совсем необязательно направленная на вход инвертора энергия теряется — она может быть использована другими потребителями в доме, которые не резервируются этим инвертором. Т.е. например, вы зарезервировали холодильник, резервное освещение, систему отопления, телевизор и т.п. инвертором. Но в доме у вас есть еще другая нагрузка, которая может и не работать, когда пропадает сеть — например, стиральная машина, электроинструмент, электрочайник и еще много чего.

Когда есть сеть, солнечная энергия используется как для питания этой нагрузки, так и (если она полностью не потребляется резервируемой нагрузкой) для питания другой нагрузки в доме. Таким образом вы максимально используете свои солнечные батареи и полностью потребляете все, что они вырабатывают. В автономной системе такого нет — если АБ заряжены и нагрузки нет, то генерация солнечными батареями уменьшается или прекращается вовсе.

Применение сетевых инверторов и схем включения рис. 2 и 3 в большинстве случаев повышает эффективность системы. 

Далеко не каждый инвертор может обеспечить работу системы в таких режимах. Такой специализированный инвертор выполняет 3 функции

1. обеспечение резервного электроснабжения во время аварий в сети,
2. заряд аккумуляторов от сети, а в некоторых случаях и от сетевого инвертора
3. и передачу излишков энергии в сеть

Несмотря на сложность батарейной фотоэлектрической системы, преимущества, которые она дает — неоспоримы. Ни один из наших клиентов, установивших такую систему, не пожалел об этом.

Выводы

1. Фотоэлектрические системы очень надежны, и безаккумуляторные системы практически не требуют обслуживания. Также, такие системы обладают максимальной эффективностью использования энергии от солнечных батарей — от 90 до 98%. При этом сеть может использоваться как бесплатный аккумулятор практически бесконечной емкости. Обычные аккумуляторные батареи требуют регулярной замены и специальной утилизации, иначе будет нанесен вред окружающей среде. Потребитель несет ответственность за правильную утилизацию АБ. К счастью, сейчас очень много фирм, которые принимают отработанные аккумуляторы, и даже платят за них (небольшие) деньги.

2. Если отключения сети частые, то необходимо добавить в систему аккумуляторы и блок бесперебойного питания. Добавление в систему аккумуляторов, с одной стороны, повышает надежность электроснабжения, но, с другой стороны, требует обслуживания аккумуляторов. Также, за счет использования аккумуляторов и батарейного инвертора снижается КПД системы. КПД батарейных инверторов примерно 85-92%, а КПД заряд-разряда свинцово-кислотных АБ — около 80% (20% теряется на нагрев АБ во время химических реакций). Можно немного повысить КПД заряда-разряда, если использовать АБ в режиме малых токов. Но как только АБ заряжены, вся энергия от солнечных батарей направляется в сеть или на питание нагрузок до батарейного инвертора — именно за счет этого повышается эффективность работы соединенной с сетью системы.

3. Применение сетевых инверторов повышает эффективность работы системы в целом, особенно если большая часть солнечной энергии потребляется в дневное время. Применение специальных ББП с возможностью заряда АБ с выхода позволяет использовать сетевые фотоэлектрические инверторы даже во время перерывов в электроснабжении от централизованной сети.

Солнечная энергетика, фотоэлектрические системы, коллекторы

Солнечная энергетика, фотоэлектрические системы, солнечные коллекторы и другие устройства.

Энергия Солнца является бесплатной и экологически чистой. Солнечное излучение проходит через атмосферу Земли. Часть его отражается назад в космос. Другая часть (не рассеянная – прямые лучи) излучения достигает поверхности Земли, которую можно достаточно эффективно использовать.

Энергия Солнца и системы на основе солнечной энергии

Солнечные коллекторы и их виды

Фотоэлектрические системы, их устройство и типы

Бытовая солнечная электростанция и ее устройство

Другие виды солнечных устройств

Энергия Солнца и системы на основе солнечной энергии:

Одно из основных преимуществ солнечной энергии – это то, что она является природным возобновляемым ресурсом, который не зависит от использования. Солнечный свет доступен везде и он бесплатный. Солнечная энергия не способствует загрязнению, и таким образом считается чистым источником энергии. Недостатком же в использовании солнечных систем является высокая стоимость оборудования для преобразования света. Однако, благодаря современным технологиям, новым материалам и способам производства есть возможность снижать стоимость солнечного оборудования. Другая основная проблема с солнечными батареями состоит в том, что солнечная энергия не всегда доступна по требованию в определенном расположении на Земле.

Имея дело с солнечной энергией, есть два основного пути ее применения. Первый – прямое преобразование солнечного излучения в электричество, и направление в аккумуляторы для сохранения. Второй – преобразование энергии Солнца для создания тепловой энергии, которую можно хранить и использовать для нагревания чего-либо и производства электроэнергии.

Системы, в которых применяется солнечная энергия, можно разделить на активные и пассивные. Пассивные системы используют только солнечный свет, а активные – используют дополнительные элементы.

К активным системам относятся солнечные коллекторы и фотоэлектрические системы. А к пассивным солнечным системам относятся конструкции зданий, при которых максимизируется потенциал солнечной энергии для нагревания и охлаждения. В северных странах, где солнечный свет не так силён, пассивное солнечное нагревание – одна из самых простых форм солнечных технологий для такого использования.

Солнечные коллекторы: 

Солнечный коллектор — устройство, которое получает энергию тепла от Солнца и передает ее на теплоноситель, в роли которого может быть жидкость или газообразное вещество, подходящее для эффективной передачи тепловой энергии. Циркуляция теплоносителя в солнечном коллекторе может быть принудительной и естественной (конвекция).

Солнечные коллекторы применяются для отопления и горячего водоснабжения, как в быту, так и в промышленных масштабах.

Для эффективной работы коллектора, его нужно располагать и ориентировать таким образом, чтобы получить максимальное количество солнечной энергии наибольшей температуры. Он должен быть расположен на пространстве без затенения от ближайших объектов под правильным углом, иначе могут возникнуть оптические потери энергии. А с помощью устройств для отслеживания Солнца, можно еще больше повысить эффективность работы солнечных коллекторов.

Виды солнечных коллекторов:

Плоские коллекторы состоят из термоизолирующего слоя сзади и по сторонам панели, абсорбирующей пластины темного цвета с проходами для трубок с циркуляционной жидкостью и прозрачной защитной крышки.

Абсорбирующее покрытие обычно представляет собой покрытие со специальным оптическим свойством, что позволяет покрытию иметь высокое поглощение и низкое излучение.

Циркуляционная жидкость в тропическом и субтропическом климате обычно представляет собой воду, а в климатических условиях, где возможно замерзание, теплоноситель похож на автомобильный антифриз.

Коллекторы с вакуумными трубками состоит из стеклянной трубки, в которой находится вакуум, окружающий стержень с теплоносителем, благодаря чему достигается более высокая эффективность поглощения солнечной энергии, за счет возможности сохранить около 95% энергии тепла.

Вакуумные коллекторы хорошо подходят для низких температур окружающей среды и хорошо работают в условиях с низкой солнечной освещенностью, обеспечивая более стабильную подачу тепла в течение всего года. Такие коллекторы имеют меньшее аэродинамическое сопротивление, что может упростить установку на крышах в ветреных местах. Промежутки между трубами могут позволить снегу падать через коллектор.

Солнечные плоские коллекторы с вакуумной пластиной объединяют преимущества плоских коллекторов и коллекторов с вакуумной трубкой. Они обеспечивают наивысшую эффективность поглощения энергии, но требуют сложной технологии для производства.

Солнечные воздушные коллекторы нагревают воздух, который проходит через них за счет конвекции или посылается с помощью вентилятора, но при его использовании увеличиваются затраты на эксплуатацию системы.

Преимуществами воздушных коллекторов являются: простота и надёжность. Такие коллекторы чаще всего используются для отопления помещений и сушки сельскохозяйственной продукции.

Солнечные коллекторы-концентраторы в своей конструкции имеют специальные отражатели определенной формы, которые собирают и фокусируют энергию Солнца, что дает возможность достигать высоких эксплуатационных температур.

Фотоэлектрические системы:

Фотоэлектрические системы (солнечные панели) – это устройства, которые преобразуют энергию Солнца в электрическую энергию, которую можно сразу же использовать или аккумулировать.

Такие системы достаточно адаптивны, по сравнению с другими видами установок преобразования энергии Солнца. Солнечные панели могут быть помещены на крыши и стены зданий, на машины, дороги и рекламные щиты.

Фотоэлектрические системы имеют следующие преимущества: отсутствие шума при работе; простой монтаж; требуют малых усилий для обслуживания; достаточно надежны, так как сами панели не имею механических устройств; могут иметь различные размеры; легко масштабируются для промышленных условий; обеспечивают гибкость в различных конструкциях.

Солнечные панели применяются в быту и промышленности для экономии электроэнергии или в местах, где нет электрических сетей. Они могут использоваться в портативной электронике, в дорожных покрытиях, для уличных фонарей, электромобилей и авиации.

Максимальная полезная работа солнечной батареи зависит от угла падения солнечных лучей. В идеале они должны постоянно попадать на солнечную панель под углом в 90 градусов. Эффективность работы солнечной батареи падает даже в ясную погоду, если угол начинает отличаться от 90 градусов, а так же при попадании тени на фотогальванические модули.

Устройство солнечной панели:

Солнечная панель состоит из полупроводниковых элементов, которые напрямую преобразуют солнечную энергию в постоянный электрический ток, который направляется на шины или точечные контакты. Полупроводниковые элементы формируются в модули. Ряды или группы элементов могут быть соединены между собой параллельно или последовательно. При этом номинальное напряжение солнечной панели в итоге составляет, как правило, 12В или 24В.

Фотоэлемент по своей работе похож на фотодиод, но область кристалла у него достаточно большая по сравнению с фотодиодом. Каждый модуль на выходе имеет определенный постоянный ток на основе принятых стандартов. Эффективность модуля определяется его областью. В фотоэлектрическом элементе, из которых состоит модуль, обычно используется кремний. Поскольку чистый кремний блестящий, он может отразить до 35 процентов солнечного света, который попадает на него. Для уменьшения потерь солнечного света, на кремниевую пластину помещается покрытие, которое уменьшает отражение. Покрытия, которые обычно используются – это диоксид титана и окись кремния, хотя можно использовать и другие.

Соединение панелей между собой осуществляется с помощью кабельных разъемов, которые имеют конструкцию, позволяющую быстро замыкать и размыкать отдельные участки панелей.

Основные типы солнечных панелей:

Солнечные панели  делятся на три основных типа:

– монокристаллические;

– поликристаллические;

– тонкопленочные.

Монокристаллические солнечные панели создаются на основе монокристаллов кремния. Кремний, кстати, является основным материалом для производства твёрдотельной электроники. Такие панели являются более эффективными в работе.

Солнечные панели, сделанные из поликристаллических ячеек, имеют меньшую эффективность работы, но со временем все больше становятся конкурентоспособными монокристаллическим.

Тонкопленочные солнечные панели – это более новое направление. Данные панели имеют такое название, потому что при их создании распыляется фотоэлектрическая смесь на тонкую металлическую подложку. Их преимущество в том, что этот материал может быть сделан быстро и в большом объеме. Поскольку тонкопленочный материал солнечной батареи гибок, он может принять особую форму, и применятся более широко. Но эффективность работы таких панелей ниже относительно других типов.

Бытовая солнечная электростанция и ее устройство:

Солнечная бытовая электростанция предназначена для преобразования энергии Солнца с помощью устройств, которые позволяют получить эксплуатационное электричество напряжением 220 Вольт для домашней техники.

Солнечная бытовая электростанция в своем составе имеет:

– солнечные панели, из которых выходит постоянный ток;

– аккумуляторные батареи, которые хранят электрический заряд;

– контроллер, который регулирует заряд аккумулятора;

– инвертор, который преобразует постоянный электрический ток с батарей в переменный электрический ток напряжением 220 В.

Другие виды солнечных устройств:

Солнечные башни – это устройства для преобразования солнечной энергии с помощью системы зеркал с устройством для отслеживания положения Солнца или без него.

Зеркала отражают и направляют солнечный свет в одну точку. Полученная концентрированная энергия преобразуется в электрическую за счет паровой, газовой турбины, или двигателя Стирлинга.

Солнечные тарелки – это устройства, состоящие из отражателя тарельчатой формы и приемника, где приёмник располагается в области сконцентрированного отражателем солнечного света. Приемник нагревается и преобразует энергию Солнца в электричество.

Солнечно-вакуумные установки – это конструкции из полой башни и стеклянного участка вокруг нее, использующие энергию воздушного потока, который создается за счет разницы температур между основанием конструкции и высшей ее точной.

В основании конструкции воздух нагревается солнцем в закрытом прозрачными стёклами участке. Внутри башни расположены турбины, которые вращаются за счет восходящего потока воздуха.

Солнечные водоемы – это водоемы, которые собирают солнечную энергию. Они не используют системы слежения, зеркала, и не концентрируют лучи Солнца, как другие технологии преобразования солнечной энергии.

Есть два типа солнечных водоемов.

Первый тип солнечного водоема – градиентный, он имеет плавный переход от нижних соленых, нагретых солнцем слоев к верхним, которые не соленые.

В самом основании водоема находится темный слой, который поглощает тепло. Это слой обычно сделан из бутилкаучука или другого темного материала.

Вода, которая нагрета солнцем, остается в основание солнечного водоема. Слои, которые находятся близко к поверхности, остаются без изменений. Между вершиной и основанием солнечного водоема имеется значительный перепад температур. При этом в основании водоема температура может доходить до 93 C.

Тепло из солнечного водоема извлекается теплообменником у основания водоема. Эта тепловая энергия может преобразовываться в электрическую с помощью паровой турбины низкого давления.

Второй тип солнечного водоема – мембранный, он подобен градиентному, но с физическим разделением слоев воды. Они отделены тонкими и прозрачными мембранами. Разделение слоев физически предотвращает конвекцию. В мембранном водоеме созданное тепло собирается из нижних слоев водоема.

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

Найти что-нибудь еще?

Похожие записи:

карта сайта

Коэффициент востребованности
41

Солнечное электричество. Фотоэлектрические (солнечные) модули.

Когда появились? Немного истории.

Трудно переоценить роль электричества в современном мире. С того времени, как человек научился производить его в промышленных масштабах, технический прогресс помчался вперед с космической скоростью. И в прямом, и в переносном смысле.

Получать электричество можно различными способами. Один из самых экологичных – преобразование солнечной энергии в электрическую с помощью фотоэлектрических модулей. Или, как их еще называют, солнечных батарей.

Чаще всего в различных источниках можно встретить информацию, что первые в мире солнечные батареи появились в 1954 году. Именно тогда ученые Дерилл Чапин, Кэл Фуллер и Гордон Пирсон создали солнечную батарею на основе кремния. Коэффициент полезного действия этой батареи равнялся всего лишь четырем процентам.

Но намного раньше выявить связь между светом и электричеством удалось немецкому физику Генриху Герцу. Во время своих исследований он пришел к выводу, что разряд между 2-мя электродами при ультрафиолетовом свете происходит быстро и легко. Доказал взаимосвязь между светом и электричеством Генрих Герц в 1887 году. Физик убедил всех в том, что световые волны во многом похожи на электромагнитные волны (распространение волн, наличие теней и т.д.). Все это он продемонстрировал на гигантской призме из 2-х тонн асфальта.

Через некоторое время этими данными заинтересовался профессор-физик МГУ Александр Столетов. С 1888 года ученый начал активно изучать это таинственное явление. Именно он и выработал 1-ый электрический ток, который появился под воздействием световых лучей. В тридцатые годы двадцатого века физик Борис Коломиец создал первый медный фотоэлемент с рекордным для тех времен КПД в один процент. Затем ученые начали создавать кремниевые фотоэлементы. В первых образцах КПД уже было значительно выше – около шести процентов. С тех пор изобретатели начали активно задумываться о преобразовании солнечного света в электроэнергию.

25 апреля 1954 года — дата, вошедшая в историю: специалисты компании «Bell Laboratories» сделали заявление о создании первых солнечных батарей на основе кремния для получения электрического тока. Это были сотрудники компании — Кельвин Фуллер, Дэрил Чапин и Геральд Пирсон. Прошло 4 года, и 17 марта 1958 года в США был запущен первый искусственный спутник с солнечными батареями. А через два месяца, 15 мая 1958 года в СССР запустили Спутник-3, также с солнечными батареями на борту.

Первые солнечные панели в середине 50-х годов казались лишь технологической игрушкой, не более. Ведь ячейка солнечной батареи, которая производила 1 ватт электроэнергии, стоила 250 долларов. А электроэнергия стоила в 100 раз дороже, чем электроэнергия с обычной ТЭЦ. КПД таких батарей был не более 6%. Долгое время солнечные батареи использовались только для космоса и для решения довольно небольшого перечня задач. Слишком дорогой была полученная таким путем энергия. Через 22 года, в 1977 году стоимость снизилась до 76 долларов за 1-ваттную ячейку.

Солнечная энергетика в мире сегодня. Общая ситуация, прогноз.

Постепенно исследования в области фотоэлектрических модулей позволили повысить КПД до 15% к середине 90-х годов прошлого века, а к началу 21 века КПД стал достигать значения 20%. За последнее десятилетие был сделан большой шаг вперед и были достигнуты значения КПД в 26%. Стоимость упала ниже 1 доллара и продолжает падать.

Воплощение оптимистических прогнозов в реальность во многом связано с уровнем технологического развития. В настоящий момент существует технологическая возможность извлечения из солнечного света только незначительной части энергии, но даже этот объем уже является существенным для европейской энергетической инфраструктуры, где возобновляемым источникам, включая солнечные электростанции, отводится не менее 20% уже к 2020 году.

Через пять лет солнечная энергетика в мире вырастет на 177%. А средний  ежегодный объем ввода новых мощностей на солнечной энергии составит около 64 ГВт, или 48% ежегодно.

Такие прогнозные данные обнародовало Международное энергетическое агентство (IEA).

По данным агентства уже к 2020 году суммарная установленная мощность солнечных электростанций в мире приблизится к 500 ГВт.

Как работает солнечный модуль? Основные принципы.

Принцип работы солнечного модуля, который является основой солнечной электростанции, довольно прост — поверхность модуля улавливает солнечный свет и за счёт проводниковых свойств кремния преобразует его в электрическую энергию.

Солнечные электростанции состоят из солнечных модулей, подключённых в единую цепь, инверторов и другого оборудования.

Инвертор или преобразователь напряжения — устройство, которое преобразует постоянный ток в переменный;

контроллер заряда (КЗ) аккумуляторной батареи — аппарат, который не допускает перезаряда аккумуляторов, а также их полного разряда;

аккумуляторная батарея (АКБ), накапливающая энергию для ее использования в темное время суток.

Существуют два основных типа солнечных электростанций:

сетевые — отпускающие всю вырабатываемую электроэнергию в сеть (здесь не нужны аккумуляторные батареи)

и автономные (включающие в себя непосредственно сами солнечные модули, преобразователь напряжения, контроллер заряда и АКБ). К автономным относятся и станции, где в качестве дополнительного источника энергии используется бензо- или дизель генератор.

На автономных станциях за счёт установки аккумуляторов есть возможность накапливать электроэнергию для использования, например, в тёмное время суток.

5. Какие бывают солнечные модули? Виды солнечных панелей.

На данный момент типов солнечных батарей появилось огромное количество. И будет появляться ещё, потому что технологии не стоят на месте. Вот такая схема помогает наглядно продемонстрировать основные типы.

И всё же самыми распространенными на сегодняшний день являются: монокристаллические, поликристаллические и модули из микроморфного кремния.

• ▬ Для производства солнечных батарей монокристаллического типа используют очищенный, самый чистый кремний. Такой вид солнечной панели выглядит как силиконовые соты, или ячейки, которые соединены в одну структуру. После того, как очищенный монокристалл затвердевает, его разделяют на супер тонкие пластины, толщиной до 300 мкм. Такие готовые пластины соединены тонкой сеткой из электродов. В сравнении с аморфными батареями, такие стоят дороже, ведь технология их производства в разы сложнее. При этом такие батареи стоит выбрать хотя бы за их высокий коэффициент полезного действия(КПД). На уровне 20%. Да, для солнечных батарей это хороший показатель.
• ▬ Для того чтобы получить поликристаллы, кремниевую субстанцию медленно охлаждают. Такой подход к технологии производства значительно дешевле чем в предыдущем типе панелей, поэтому и стоит этот вид дешевле. При этом для изготовления требуется меньше энергии, а это ещё раз благотворно действует на цену. Но чем-то же нужно жертвовать? Поэтому у таких батарей КПД ниже — до 18%. Связано такое падение коэффициента с образованиями внутри поликристалла, которые снижают эффективность.
• ▬ Тонкопленочные модули (микроморфная технология). Такая технология обеспечивает, в первую очередь, большую эффективность и скорейший возврат инвестиций: микроморфный модуль преобразовывает как видимый, так и инфракрасный спектр солнечного излучения.

Если с предыдущими видами модулей всё более или менее понятно, то с этой категорией фотовольтаических панелей нужно разобраться.

Преимущества тонкопленочных модулей (микроморфная технология)  по сравнению с кристаллическими модулями (моно- и поликристаллы):

• • Меньший температурный коэффициент снижения мощности обеспечивает большую выработку энергии на ватт установленной мощности в летний период
• • Лучшая чувствительность к низкой освещенности. Обеспечивает большую выработку электроэнергии в пасмурную погоду
• • Высокое выходное напряжение позволяет уменьшить сечение провода от модуля до контроллера или инвертора
• • Меньшая стоимость за ватт вследствие в 10 раз меньшего расхода кремния при производстве тонкопленочных модулей
• • Эстетичный внешний вид, возможность интеграции на фасады зданий
• • Под заказ возможна поставка модулей с частичной (от 5% до 20%) прозрачностью, для более гибкого использования в архитектурных решениях
• • При работе с контроллерами MPPT для заряда аккумуляторных батарей продолжительность обеспечения зарядного тока для аккумуляторов при низкой освещенности существенно возрастает, т.к. модуль имеет большой запас по входному напряжению (до 160В против 20-45В у кристаллических модулей). Это позволяет запасти больше электроэнергии в аккумуляторах утром, вечером и в пасмурную погоду.

Недостатки тонкопленочных модулей (микроморфная технология)  по сравнению с кристаллическими модулями (моно- и поликристаллы):

• • Примерно в 1,5 раза меньший КПД (модули имеют почти в 2 раза большую удельную площадь и массу)
• • Бóльшая деградация в первые месяцы работы. Этот недостаток компенсируется повышенной начальной мощностью (в начале эксплуатации мощность на 10% выше номинальной, и через 3 месяца снижается до ~100% от номинальной и остается на этом уровне). В дальнейшем стабильность параметров аналогична кристаллическим модулям. Сроки стабилизации параметров могут немного меняться в зависимости от места установки и от условий окружающей среды.
• • Нестандартное выходное напряжение, для заряда аккумуляторов требуется MPPT контроллер с повышенным входным напряжением. Однако в настоящее время это вряд ли можно назвать недостатком, т.к. в большинстве случаев и для кристаллических модулей используются MPPT контроллеры для повышения выработки электроэнергии и для согласования напряжения модулей и аккумуляторов.
• Готовятся к выходу этой весной на заводе в Новочебоксарске новые гетероструктурные солнечные модули (на основе гетероперехода HJT) . Модули нового поколения сочетают преимущества тонкопленочной и кристаллической технологий. КПД составит не менее 20%. Производители обещают очень высокую эффективность этих солнечных модулей при затенении и рассеянном освещении.

Их характеристики:

5. Насколько эффективны солнечные электростанции в Кемеровской области?

Россия обладает достаточно высоким уровнем инсоляции – у нас есть довольно много районов, где среднегодовой приход солнечной радиации составляет 4–5 кВт*ч на квадратный метр в день (этот показатель соизмерим с югом Германии и севером Испании – странах-лидерах по внедрению солнечных систем). При этом высокий уровень инсоляции в России не только на юге –  Краснодарском крае, Ростовской области, Кавказе, но также на Алтае, да и в целом на юге Сибири, Дальнем Востоке и в Забайкалье – в этих регионах количество солнечных дней в году доходит до 300.

Ниже – карта солнечной инсоляции РФ. Инсоляция — (от лат. in solo выставлено на солнце) количество электромагнитной энергии (солнечной радиации), падающей на поверхность земли. Инсоляция измеряется числом единиц энергии, падающей на единицу поверхности за единицу времени. Обычно инсоляцию измеряют в кВт*час/м2.

По условиям солнечной инсоляции Кемеровской области «достается» солнца чуть меньше (примерно на 10%), чем Краснодарскому краю. И дело даже не в том, что у нас холоднее. У нас-то как раз зимой солнечного света больше, чем в том же Краснодаре (из-за морозных ясных солнечных дней). Мороз абсолютно не страшен для солнечных модулей. Им не нужно тепло, только солнечный свет.

По поводу того, какие солнечные модули (моно-, поликристаллы или же микроморфные) наиболее эффективны именно у нас в Кузбассе, однозначного ответа просто нет. И категоричные рекомендации по этому поводу («только вот такие и никакие другие») мы давать не будем. Всё зависит от конкретной станции, её мощности, расположения оборудования, задач, которые она будет решать. Можем сказать лишь одно, чем мощнее будет станция, тем выгоднее становятся именно микроморфные модули: и по эффективности своей, и по стоимости. Для небольших по мощности станций самый простой и экономичный выбор – поликристаллические солнечные модули. Есть свои доводы и в пользу монокристаллов. У них выше КПД.

6. Цели создания автономных солнечных электростанций.

Электрификация труднодоступных сельских посёлков и поселений Кузбасса, а также мест компактного проживания, находящихся вне зоны централизованного электроснабжения, с целью:

— улучшения социальной обстановки в отдалённых районах;

— создания условий для комфортного проживания и трудоустройства населения;

— развития фермерских хозяйств и традиционных промыслов;

— создания условий для притока и закрепления населения в отдалённых районах;

— гарантированного доступа в информационное пространство;

— сохранения экологической чистоты и ландшафтной целостности территорий;

— обеспечения заповедных, рекреационных курортных зон экологически чистой электроэнергией;

и т.д.

7. Преимущества использования СЭС.

• ▬ Солнечные модули (СМ) практически не изнашиваются, поскольку не содержат движущихся частей и крайне редко выходят из строя (это дает определенное преимущество Солнечной электростанции перед Солнечно-ветровой, т.е. с использованием ветрогенераторов).
• ▬ Длительный срок службы СМ без ухудшения эксплуатационных характеристик — 25 лет и более, что подтверждено многолетней практикой использования. Ни один другой генератор не способен столько работать.
• ▬ Функционирование СМ не зависит от технических неполадок энергопоставщиков.
• ▬ Солнечным модулям не нужно топливо, что дает возможность не зависеть ни от цен на него, ни от проблем с транспортировкой.
• ▬ Нет всплесков и отключений энергии. СЭС – источник высококачественного напряжения. Что положительно сказывается на сроке службы работающего от солнечной станции оборудования.
• ▬ Совершенно исключается тщательное эксплуатационное обслуживание Солнечной электростанции. Установка работает самостоятельно долгие годы, практически не требуя ухода.

Солнечные электростанции или фотоэлектрические системы

Фотоэлектрические системы используют свет от излучения Солнца который действует на фотоэлектрический преобразователь для производства электроэнергии.

Виды солнечных батарей

Виды солнечных батарей чаще плоские версии которые легко могут быть установлены на зданиях без каких-либо эстетических вторжений или требующих специальных вспомогательных структур. Фотоэлектрические системы на протяжении ряда лет работают для определенных целей: запитывают неэнергоемкие устройства, как сигнализация или оборудование связи, например при удалении телекоммуникационного оборудования.

Изготавливаются и продаются тонкопленочные фотоэлектрические солнечные батареи с использованием кремния или кадмия теллурида. Кадмия теллурид на 20% дешевле, чем кристаллический кремний, но менее эффективен.

При обычной интенсивности входящего излучения и преобразования это полноценное электричество все еще относительно неэффективно ввиду маломощности. Но стоимость за единицу электроэнергии – по крайней мере, в десять раз дешевле обычных источников.

Большая эффективность фотоэлектрических систем  может быть получена с помощью концентрации  фотоэлектрических лучей где за счет особого построения электростанции увеличивается интенсивность  излучения Солнца.

Солнечных тепловые системы с  концентрацией солнечной энергии

Электростанция на параболических корытах

Электростанции на параболических корытах использует одну ось слежения. Параболической формы отражающая поверхность концентрирует солнечный свет на приемную трубку, в которой проходит жидкость теплоносителя. Этот жидкий теплоноситель используется для транспортировки тепла от солнечного места к блоку, где термодинамический цикл преобразует тепло в электричество.

Солнечная тепловая система Френеля

Электростанция  Френеля похожа на станцию с параболическим корытами, с основным отличием, что отражающая поверхность представляет несколько длинных плоских зеркал.

Тепловая система с башней

Солнечная тепловая система с башней работает по следующему принципу – принимающая энергию башня, на которую концентрируется солнечный свет от  отслеживаемых плоских зеркал, которые расположены вокруг башни. В верхней части башни расположен приемник.

Параболические зеркала

Параболические зеркала имеют двухосевое отслеживание с параболическими тарелками, которые концентрируют солнечный свет к центру. В центре приемник поглощает  свет и обеспечивает высокую температуру тепла к подсистеме конверсии энергии. Преобразователем энергии часто служит двигатель  Стирлинга.

Все технологии хорошо приспособлены для включения тепловых систем хранения.

Существует предложение касающееся дальнейших исследований и использование  излучения Солнца в химических процессах, с целью производства водорода или синтетического газа из воды и CO2. Это исследование намеревается улучшить понимание основных механизмов реакции, так что  реакторы могут быть спроектированы для хранения  энергии с более высокой степенью эффективности.

Мобильные фотоэлектрические системы — ВикиСтрой

Солнечная батарея (фотоэлектрический
генератор, преобразующий энергию солнечного излучения в электрическую энергию)
впервые была применена 1958 г. на «Спутнике-3». С тех пор на всех космических
аппаратах, кроме транспортных космических кораблей с малым ресурсом
самостоятельного полета, первичными источниками электроэнергии являются
солнечные батареи. Применение солнечных батарей в космосе стимулировало развитие
фотоэлектрической энергетики, а в последние десятилетия все более широко
фотоэнергетика стала использоваться в наземных условиях.

Использование солнечных батарей малой мощности в качестве
источника электропитания малоэнергоемких приборов: калькуляторов, часов и т.
д. — наиболее распространенное направление фотоэнергетики. Другое направление —
использование солнечных батарей значительной мощности (сотни и тысячи Вт) для
электроснабжения автономных объектов,

расположенных вдали от линий электропередач, где другие способы
электроснабжения невозможны или экономически нецелесообразны. Таким образом,
можно решить проблему электроснабжения не только жилых объектов (освещение,
электропитание холодильника, радио, телевизора и других электроприборов), но
и некоторых малоэнергоемких объектов промышленного и народнохозяйственного
назначения (радиоретрансляторы и другие объекты связи, навигационные знаки,
резервные источники бесперебойного электропитания, сигнализация, водоподъемные
установки и т.п.).

Как правило, в таких системах солнечные батареи используются
совместно с буферными аккумуляторами, что обеспечивает стабильное
энергоснабжение потребителей в любое время суток и вне зависимости от суточного
и погодного изменения интенсивности солнечного излучения. Фотоэлектрическая
система, помимо солнечных батарей, аккумуляторов и энергопотребителей, обычно
содержит прибор электронного контроля, исключающий перезаряд аккумулятора и его
глубокий заряд. В фотоэлектрических системах обычно применяются
экономичные потребители. Например, люминесцентные лампы вместо
ламп накаливания.

В случаях, когда необходимо получить переменный ток, используют
инверторы. Например, инвертор может преобразовать постоянный
ток с напряжением в 12 В в переменный ток с напряжением 220 В, 50 Гц.

Существует еще одно схемное решение, когда энергия солнечных батарей
преобразуется в переменный ток с напряжением 220 В и отдается в электросеть.
В отличие от электроснабжения автономных потребителей такие проекты позволяют
частично восполнить дневной дефицит электроэнергии в промышленных регионах.

В ряде случаев применяется комбинированное использование различных
методов получения энергии: сочетание фотоэнергетики и ветроэнергетики, сочетание
фотоэлектрических систем с гелиоустановками (например, с солнечными
коллекторами), а также включение в систему резервных маломощных
дизель-генераторов.

Выбор конфигурации системы и ее характеристик производится с учетом
временного графика предполагаемой нагрузки потребителей (суточным, месячным,
годовым) и погодно-климатическими условиями региона. На основании этих данных
проводится расчет емкости аккумуляторных батарей и определяются требования
к комплектующему аккумуляторному оборудованию.

Создание мобильных солнечных переносных батарей с установленной
мощностью от нескольких Вт до нескольких сотен Вт и стационарных с установленной
мощностью до нескольких кВт, по сути, определило создание мобильных
солнечных станций. Все переносные приборы, устройства и установки,
питание которых осуществляются от аккумуляторов различного типа и различной
емкости, приобретают новые потребительские качества — вместо использования
стационарных зарядных устройств или комплектов сменных аккумуляторов появляется
возможность использования мобильных зарядных устройств в так называемых полевых
условиях.

Сегодня затруднительно даже обозначить все сферы использования
мобильных фотоэлектрических систем — они могут использоваться как зарядное
устройство для портативных переносных компьютеров, переносной радио-
и телевизионной аппаратуры, приборов геологической, химической и радиационной
разведки, переносных системах освещения и даже подзарядки аккумуляторов
транспортных средств.

Мобильные солнечные батареи использовались альпинистами для зарядки
аккумуляторов средств связи при восхождении на Эверест. Несколько лет назад
Д. Шпаро использовал раскладные портативные солнечные батареи для зарядки
аккумуляторов средств связи и видеокамеры во время своего лыжного похода на
Северный полюс.

Экипаж океанской яхты «Апостол Андрей» во время кругосветного
путешествия использовал раскладные солнечные батареи в качестве резервного
источника питания. Во время этого путешествия экипажу пришлось воспользоваться
этим резервным источником после сильного шторма. Основное оборудование оказалось
залитым водой, и экипаж смог выйти на связь только с помощью аварийной
радиостанции, запитанной от солнечной батареи.

Мобильные фотоэлектрические системы испытывались военными на
равнинных и горных территориях России и Казахстана для зарядки аккумуляторов
штатных радиостанций различного типа. По их заключению, использование мобильных
солнечных зарядных устройств повышает тактико-технические данные мобильных
средств связи, находящихся на вооружении.

Основные этапы развития российских технологий в области фотоэлектричества

1958  — Был запущен первый спутник с солнечными батареями. 1964  — В пустыне Кара-Кум недалеко от Ашхабада в Туркмении была опробована солнечная батарея с концентраторами мощностью 0,25 кВт для подъема воды. 1967  — Был разработан новый класс фотопреобразователей — многопереходные и солнечные высоковольтные элементы из кремния. 1970  — Технология ионной имплантации стала применяться в производстве солнечных элементов. 1970  — Была разработана технология фотопреобразователей с двусторонней чувствительностью. 1975  — Прошли испытания солнечные батареи площадью 1 м2 напряжением 32 кВ для ионно-плазменного двигателя. 1975  — Разработана технология солнечных элементов на основе GaAIAs-GaAs. В 1981 г. эти элементы были использованы в лунной космической программе. 1980  — Была разработана технология солнечных многопереходных элементов на основе GaAIAs-GaAs. 1984  — В Ашхабаде была установлена фотоэлектрическая система мощностью 10 кВт с пластиковыми параболическими концентраторами. 1985  — Для преобразования лазерного излучения солнечными элементами был достигнут КПД в 36%. 1989  — В Краснодарском крае была построена «солнечная» деревня мощностью 40 кВт. 1989  — Была разработана специальная технология производства солнечных элементов наземного применения. 1993  — Был достигнут КПД в 30% для солнечных каскадных элементов на основе GaAIAs-GaAs гетероструктуры на германиевой подложке. Были разработаны новые классы голографических, призматических, параболических концентраторов и оптических систем на их основе. 1999  — Разработана низкотемпературная бесхлорная технология получения солнечного кремния.

 «Строительный сезон»

солнечных фотоэлектрических систем в Великобритании (2020)

Что такое фотоэлектрические системы и как они работают?

Фотоэлектрические системы (фотоэлектрические системы) — это технология возобновляемой энергии , которая преобразует энергию солнца в электричество с помощью фотоэлектрических элементов. Эти фотоэлектрические элементы, также известные как солнечные панели, обеспечивают надежное решение для экологически чистой энергии.

Солнечная фотоэлектрическая система — это устойчивый вариант с низкими эксплуатационными расходами для всех, кто хочет внести свой вклад в более зеленую окружающую среду, поскольку система не вызывает загрязнения или выбросов и имеет множество преимуществ.

Фотоэлектрические системы используют фотоэлементы для сбора солнечной энергии от солнечного света, а преобразует ее в электричество постоянного тока (DC) . Отражение солнечного света создаст электрическое поле в фотоэлектрических системах, заставляя электричество течь.

Электроэнергия постоянного тока будет передана в инвертор, который преобразует эту мощность постоянного тока в переменный ток (AC) . Эта мощность переменного тока — это тип электричества, который используется для электроприборов в вашем доме, также называемый нагрузкой переменного тока.

Хотите узнать больше о фотоэлектрических системах? Позвольте нам помочь вам! Просто заполнив контактную форму вверху этой страницы , мы предоставим вам 4 бесплатных предложения от наших профессиональных поставщиков.

Прочтите наше руководство по фотоэлектрическим системам

Компоненты фотоэлектрических систем

Фотоэлектрические системы обычно состоят из шести отдельных компонентов : солнечной фотоэлектрической батареи, контроллера заряда, аккумуляторной батареи, инвертора, счетчика коммунальных услуг и электрической сети.Правильная установка всех этих компонентов определяет эффективность солнечных панелей.

Однако контроллер заряда и аккумуляторная батарея опционально . Несмотря на то, что эти два компонента помогают вам хранить и, как таковые, лучше использовать вырабатываемую электроэнергию, они также могут увеличить общую стоимость фотоэлектрической установки.

Несмотря на то, что солнечные фотоэлектрические батареи вырабатывают энергию, когда на них воздействуют солнечные лучи, другие компоненты необходимы для надлежащего преобразования, распределения и хранения энергии , производимой солнечными панелями.

На изображении ниже показана фотоэлектрическая система и взаимосвязь ее отдельных компонентов.

Компонент 1: солнечная фотоэлектрическая матрица

Солнечная фотоэлектрическая батарея состоит из нескольких солнечных фотоэлектрических панелей, которые электрически соединены. Солнечная фотоэлектрическая батарея генерирует электричество постоянного тока из солнечного света .

Благодаря гибкости модульных фотоэлектрических массивов, фотоэлектрические системы предлагают множество различных конструкций и широкий спектр электрических требований , независимо от того, насколько велика или мала монтажная поверхность.

Важно помнить, что фотоэлектрические системы необходимо устанавливать на устойчивые монтажные конструкции, которые могут поддерживать массив и выдерживать погодные условия, такие как ветер, дождь и коррозия, в течение следующих нескольких десятилетий.

Компонент 2: Контроллер заряда

Контроллеры заряда

регулируют постоянный ток от солнечных панелей до , чтобы гарантировать, что батареи не перезаряжают . Контроллер заряда может измерить, полностью ли заряжены батареи, и может остановить ток, чтобы предотвратить необратимое повреждение батарей.

Контроллеры заряда

можно разделить на двух типов : широтно-импульсная модуляция (ШИМ) и отслеживание точки максимальной мощности (MPPT). PWN является стандартным типом и подходит для небольших фотоэлектрических систем и батарейных блоков, так как они варьируются от 4 до 60 ампер.

С другой стороны, контроллеры заряда MPPT больше подходят для фотоэлектрических систем с высоким напряжением — в большинстве случаев — до 160 вольт постоянного тока.

Так как не каждая фотоэлектрическая система имеет блок солнечных батарей, не всегда необходимо для включения контроллера заряда в вашу систему.Другими словами, вам нужен только контроллер заряда, если у вас есть аккумуляторная батарея.

Кроме того, с технической точки зрения, вам может не понадобиться контроллер заряда, если ваш фотоэлектрический массив выдает около 2 Вт или меньше на каждые 50 ампер-часов батареи.

Компонент 3: Аккумуляторный блок

Аккумуляторный блок гарантирует, что никакая неиспользованная энергия не будет потрачена впустую, поскольку он хранит энергию, производимую PV массивом , а не потребляется немедленно.Затем он может, например, снабжать ваш дом электричеством ночью или в очень пасмурную погоду, когда недостаточно солнечного света.

Включение блока батарей в ваши фотоэлектрические системы — это (опция) , но он может удвоить количество солнечной энергии, которое вы можете использовать. С аккумуляторной системой ваш дом сможет использовать 80% вырабатываемой энергии, тогда как без аккумуляторной системы это будет только 40%.

Компонент 4: Инвертор

Инвертор солнечной энергии является ключевой частью любой солнечной фотоэлектрической системы, поскольку он преобразует электричество из постоянного тока в переменный .Это необходимо, так как вам необходимо питание переменного тока для питания вашей бытовой техники.

Компонент 5: Коммунальный счетчик

Независимо от вашей солнечной фотоэлектрической системы, в вашем доме есть измеритель мощности, который измеряет потребление электроэнергии на дом или квартиру.

Счетчик коммунальных услуг подключен к фотоэлектрической системе и измеряет, сколько электроэнергии вы используете в своем доме. Электроэнергия, которую вы вырабатываете с помощью фотоэлектрических панелей, которая не хранится или не используется, будет возвращена в электрическую сеть.

Компонент 6: Электрическая сеть

Лишь немногие дома в Великобритании живут вне электросети. Хотя возобновляемые источники энергии делают возможным существование вне сети с использованием решений на солнечных батареях, большинство домовладельцев все же могут выбрать сочетание солнечной и сетевой электроэнергии.

Если ваш дом подключен к электросети, дополнительная энергия, вырабатываемая при заполнении банка аккумуляторных батарей, будет отправлена ​​в сеть. Это также означает, что в периоды, когда фотоэлектрическая система не покрывает ваши потребности в энергии, вы сможете при необходимости снабжать свой дом энергией от электросети .

6 преимуществ фотоэлектрических систем

Фотоэлектрические системы имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционными технологиями производства электроэнергии. Наиболее важные из них перечислены ниже.

Преимущества фотоэлектрической системы

1. Солнечные фотоэлектрические системы могут быть разработаны для различных применений и эксплуатационных требований и, следовательно, могут быть адаптированы к вашей личной ситуации.
2. После того, как ваша солнечная фотоэлектрическая система будет правильно установлена, потребуется всего минимального обслуживания .Кроме того, их надежность и энергетическая независимость обеспечат вам возможность производства электроэнергии в течение всего срока службы.

Солнечные фотоэлектрические системы

3. предлагают устойчивое производство электроэнергии, поскольку они полагаются на природный ресурс (солнечный свет), а их операции не создают шума или загрязнения .
4. Поскольку фотоэлектрические системы имеют модульную конструкцию , их легко расширить или даже в некоторых случаях транспортировать.
5. Хотя затраты на установку солнечных панелей довольно высоки, важно помнить, что солнечная фотоэлектрическая система на сократит ваши счета за электричество на в долгосрочной перспективе, так как их использование бесплатно.
6. Электроэнергия, вырабатываемая солнечной фотоэлектрической системой, также может использоваться для производства тепла в сочетании с электрическим бойлером. В качестве альтернативы, если вы заинтересованы в использовании солнечной тепловой энергии в своем доме, не забудьте также взглянуть на солнечного нагрева воды .

Стоимость солнечной фотоэлектрической системы в Великобритании

Поскольку стоимость солнечных фотоэлектрических систем может варьироваться в зависимости от множества различных факторов. , это не единая цена, а широкий диапазон опций и затрат.Стоимость установки солнечных панелей в основном зависит от размера, наклона и состояния вашей крыши, а также количества электроэнергии, необходимой для вашего дома.

Благодаря увеличивающемуся количеству новых технологий и более дешевому производству, стоимость установки солнечных фотоэлектрических систем за последние несколько лет сильно снизилась на . Чтобы дать вам представление об ориентировочных затратах на компонент, мы создали таблицу ниже.

Стоимость накопления энергии фотоэлектрической системы в Великобритании

Цены на солнечные батареи во многом зависят от их емкости, срока службы и материала .Емкость солнечных батарей обычно составляет от 1 до 14 кВтч, в зависимости от желаемого размера хранилища.

Более того, емкость большинства фотоэлектрических систем составляет от 1 до 5 дней. Решите для себя, сколько дней запасенной энергии вам потребуется для вашего дома, и сколько электроэнергии ваша фотоэлектрическая система способна генерировать и хранить.

Вы хотите полагаться на электрическую сеть и использовать ископаемое топливо в качестве резерва, или вы хотите, чтобы ваш дом питался только от возобновляемых источников энергии? Учтите эти факторы, решая, какой тип и размер батареи вы выберете.

Другие факторы, которые следует учитывать при покупке фотоэлектрической системы

Помимо компонентов фотоэлектрической системы, упомянутых выше, необходимо иметь в виду еще несколько затрат, таких как система крепления фотоэлектрического модуля и дополнительный резервный генератор для автономных систем.

Кроме того, при покупке фотоэлектрической системы важно помнить о стоимости замены фотоэлектрического инвертора. Средняя солнечная панель имеет срок службы 25 лет, тогда как инвертор потребует замены через 10 или 15 лет.

То же самое касается аккумуляторного блока, который потребуется заменить через 5 или 15 лет, в зависимости от того, насколько интенсивно он использовался. и насколько хорошо за ним ухаживали.

Найдите лучших поставщиков фотоэлектрических систем в Великобритании

Установка фотоэлектрической системы в вашем доме — это инвестиция, которая не только улучшит качество вашей повседневной жизни , но также снизит воздействие на окружающую среду выработки электроэнергии в вашем доме.

Однако найти подходящую фотоэлектрическую систему для вашего дома непросто. Инвестиции весьма значительны, и необходимо учитывать множество факторов. Поэтому важно тщательно изучить ваши варианты и различных поставщиков.

Мы понимаем сложность выбора подходящей фотоэлектрической системы для вашего дома, но мы здесь, чтобы помочь! Просто заполнив контактную форму вверху страницы, мы предоставим вам от до 4 предложений от наиболее подходящих поставщиков .Эта услуга необязательна, и совершенно бесплатна.

Написано

Аттила Тамас Векони

Менеджер UX
Аттила — UX-менеджер в GreenMatch. Он имеет степень в области международного бизнеса с четырехлетним опытом координации в области маркетинга, взаимодействия с пользователем и создания контента. Аттила любит писать о солнечной энергии, технологиях отопления, защите окружающей среды и экологичности.Статьи его и его команды появлялись на таких известных сайтах, как The Conversation, Earth911, EcoWatch и Gizmodo.

.

Фотовольтаика | SEIA

Фотоэлектрические (PV) устройства вырабатывают электричество непосредственно из солнечного света посредством электронного процесса, который естественным образом происходит в определенных типах материалов, называемых полупроводниками. Электроны в этих материалах высвобождаются солнечной энергией, и их можно заставить перемещаться по электрической цепи, питая электрические устройства или посылая электричество в сеть.

Фотоэлектрические устройства

можно использовать для питания чего угодно, от небольшой электроники, такой как калькуляторы и дорожные знаки, до домов и крупных коммерческих предприятий.

Как сравнить солнечные инверторы | Как сравнить солнечные панели

Как работает фотоэлектрическая технология?

Фотоны ударяют и ионизируют полупроводниковый материал на солнечной панели, в результате чего внешние электроны вырываются из своих атомных связей. Благодаря полупроводниковой структуре электроны движутся в одном направлении, создавая электрический ток. Солнечные элементы не на 100% эффективны в солнечных элементах из кристаллического кремния, отчасти потому, что только определенный свет в пределах спектра может быть поглощен.Часть светового спектра отражается, часть слишком слабая для создания электричества (инфракрасное излучение), а часть (ультрафиолет) создает тепловую энергию вместо электричества.
Схема типичного кристаллического кремниевого солнечного элемента. Для изготовления этого типа ячейки пластины из высокочистого кремния «легируют» различными примесями и сплавляют. Полученная структура создает путь для электрического тока внутри и между солнечными элементами .

Другие типы фотоэлектрической техники

Помимо кристаллического кремния (c-Si), существует два других основных типа фотоэлектрических технологий:

• Тонкопленочный фотоэлектрический прибор — быстрорастущий, но небольшой сегмент коммерческого солнечного рынка.Многие фирмы, производящие тонкие пленки, представляют собой стартапы, разрабатывающие экспериментальные технологии. Как правило, они менее эффективны, но часто дешевле, чем модули c-Si.
• В Соединенных Штатах, концентрирующие массивы PV находятся в основном на юго-западе пустыни. Они используют линзы и зеркала для отражения концентрированной солнечной энергии на высокоэффективные элементы. Для их максимальной эффективности требуется прямой солнечный свет и системы слежения.
• Интегрированные в здание фотоэлектрические элементы служат как внешним слоем конструкции, так и вырабатывают электроэнергию для использования на месте или экспорта в сеть.Системы BIPV могут обеспечить экономию материалов и затрат на электроэнергию, уменьшить загрязнение и повысить архитектурную привлекательность здания.

История фотоэлектрической техники

Эффект PV наблюдался еще в 1839 году Александром Эдмундом Беккерелем и был предметом научных исследований в начале двадцатого века. В 1954 году Bell Labs в США представила первое солнечное фотоэлектрическое устройство, которое производило полезное количество электроэнергии, а к 1958 году солнечные элементы использовались в различных небольших научных и коммерческих приложениях.

Энергетический кризис 1970-х годов привел к появлению большого интереса к использованию солнечных элементов для производства электроэнергии в домах и на предприятиях, но непомерно высокие цены (почти в 30 раз выше нынешних) сделали крупномасштабные приложения непрактичными.

Промышленные разработки и исследования в последующие годы сделали фотоэлектрические устройства более возможными, и начался цикл увеличения производства и снижения затрат, который продолжается и сегодня.

Затраты на солнечную фотовольтаику

Быстро падающие цены сделали солнечную энергию более доступной, чем когда-либо.Средняя цена готовой фотоэлектрической системы упала на 59 процентов за последнее десятилетие.

Для получения дополнительной информации о состоянии рынка фотоэлектрических солнечных батарей в США посетите нашу страницу данных по солнечной промышленности.

Современная фотогальваника

Стоимость фотоэлектрических модулей резко упала, поскольку промышленность увеличила производство и постепенно улучшила технологию с использованием новых материалов. Стоимость установки также снизилась благодаря более опытным и обученным установщикам. Во всем мире U.S. имеет третий по величине рынок фотоэлектрических установок и продолжает быстро расти.

Большинство современных солнечных элементов изготавливаются либо из кристаллического кремния, либо из тонкопленочного полупроводникового материала. Кремниевые элементы более эффективны при преобразовании солнечного света в электричество, но в целом их

.

Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

Фотогальваника (фотоэлектрические модули) представляют собой массивы элементов, содержащих солнечный фотогальванический материал, который преобразует солнечное излучение или энергию солнца в электричество постоянного тока.В связи с растущим спросом на возобновляемые источники энергии производство солнечных элементов и фотоэлектрических батарей значительно продвинулось в последние годы, а затраты снизились. ^{[1] [2] [3]}

Солнечные фотоэлектрические установки быстро растут, от небольшой базы до общей глобальной мощности 130 000 МВт к концу 2013 года. Более 100 стран используют солнечные фотоэлектрические системы. ^[4] Установки могут монтироваться на земле (и иногда интегрироваться с сельским хозяйством и выпасом) ^[5] или встраиваться в крышу или стены здания.

Фотоэлектрические солнечные панели бывают разных напряжений. Наиболее распространены 12, 24 и 48 вольт. Подобно батареям, несколько солнечных панелей могут быть соединены вместе для получения более высокого напряжения, например, две 48-вольтовые панели, соединенные вместе, будут производить 96 вольт. Инвертор, батареи и солнечные панели в системе обычно имеют одинаковое напряжение. Преимущество системы с более высоким напряжением состоит в том, что используется более тонкий провод, который дешевле и легче протягивается через кабелепровод.Недостатком установки с более высоким напряжением является то, что поражение электрическим током и вспышка дуги становятся более опасными, поэтому установки с напряжением выше 48 В обычно встречаются только на солнечных электростанциях или коммерческих зданиях.

Фотоэлектрическая установка обычно включает в себя массив солнечных панелей, инвертор, аккумуляторные батареи (для использования в ночное время), контроллер заряда (устройство, которое предотвращает чрезмерную зарядку батарей), два автоматических выключателя GFCI (один перед инвертором). и один после), и межсоединения проводов.Иногда после инвертора есть трансформатор, который может питать тяжелые приборы на 240 вольт, такие как сушилка для одежды или духовка. Трансформатор часто является частью инвертора и его нельзя увидеть. Все, что находится за инвертором (или трансформатором, если он есть), настроено как обычная установка с питанием от электросети (панель выключателей, освещение, розетки, переключатели и т. Д.). Если трансформатора нет, можно использовать только устройства на 120 вольт. Установки без трансформатора должны быть помечены как таковые на панели выключателя, чтобы предупредить будущих электриков о невозможности установки приборов на 240 вольт.Некоторые установки имеют освещение постоянного тока (DC) и, возможно, приборы постоянного тока. Преимущество этого заключается в том, что для нагрузок постоянного тока исключаются потери в инверторе. В этих установках перед инвертором будет подключена отдельная панель прерывателя постоянного тока. По соображениям безопасности, проводку постоянного тока нельзя прокладывать в том же кабелепроводе, что и проводку переменного тока, а к розеткам постоянного тока нельзя подключать вилку переменного тока, и наоборот.

Фотоэлектрические электростанции

Солнечный элемент или фотоэлектрический элемент — это устройство, преобразующее энергию света в электричество.Фотогальваника наиболее известна как метод производства электричества с использованием солнечных элементов для преобразования энергии солнца в поток электронов. Фотоэлектрический эффект был впервые замечен Александром-Эдмоном Беккерелем в 1839 году. Эрик Сил (11 июля 2003 г.). «Фотоэлектрический эффект». Проверено 24 мая 2012 г. Практически все фотоэлектрические устройства являются фотодиодами определенного типа.

Солнечные элементы можно использовать для электроинструмента или для подзарядки аккумуляторной батареи. Первым актуальным запросом фотоэлектрических систем было питание орбитальных спутников и других космических аппаратов, но сегодня большинство фотоэлектрических модулей используются для создания энергии, подключенной к сети.В этом случае требуется инвертор для преобразования постоянного тока в переменный. Клетки требуют защиты от окружающей среды и обычно плотно упаковываются за стеклянным листом. Когда требуется больше энергии, чем может дать один элемент, элементы электрически соединяются вместе, образуя фотоэлектрические модули или солнечные панели. Одного модуля достаточно для питания аварийного телефона, но для дома или электростанции модули должны быть расположены в виде массивов.

1. ↑ Фотоэлектрический рынок Германии
2. ↑ BP Solar расширяет производство солнечных батарей в Испании и Индии
3. ↑ Крупномасштабная дешевая солнечная электроэнергия
4. ↑ REN21 (2011). «Возобновляемые источники энергии 2011: Отчет о состоянии дел в мире» (PDF). п. 22.
5. ↑ GE Invests, поставляет одну из крупнейших в мире солнечных электростанций
6. ↑ Стив Леоне (7 декабря 2011 г.). «Миллиардер Баффет делает ставку на солнечную энергию». Мир возобновляемых источников энергии .
7. ↑ The Tribune: Топазовая солнечная ферма в Калифорнийской долине производит электричество
8. ↑ China Daily: крупнейшая в мире солнечно-гидроэлектростанция подключается к сети
9. ↑ SolarServer: CPI завершает строительство массивной гибридной солнечной фотоэлектрической / гидроэлектростанции в Западном Китае
10. ↑ Solar Star Project, Japan DG Demand Drive SunPower’s Q3, Forbes , 31.10.2014
11. ↑ [1]
12. ↑ Резолюция отдела энергетики E-4229
13. ↑ У.S. Тенденции рынка солнечной энергии, 2013 г., IREC, июль 2014 г.
14. ↑ Меза, Эдгар (27 июня 2013 г.). «NRG Energy завершает строительство солнечного ранчо в Калифорнийской долине мощностью 250 МВт». Ассоциация солнечной энергетики. Дата обращения 5 июля 2013.
15. ↑ ^{15,0 15,1} Таблица статуса проекта RPS — февральское обновление
16. ↑ [http://investor.firstsolar.com/releasedetail.cfm?ReleaseID=706034 Крупнейший в мире действующий проект солнечных фотоэлектрических систем,
17. ↑ «Установка первых солнечных остановок в проекте Агуа Калиенте». Bloomberg .
18. ↑ Самая большая в мире солнечная фотоэлектрическая установка — перышко в Кепке Министерства энергетики, Пит Данко, greentechmedia, 2 мая 2014 г.
19. ↑ «AV Solar Ranch One». NextLight Renewable Power LLC. 2009. Проверено 6 июня 2009 г.
20. ↑ Обзор проекта
21. ↑ Хилл, Джошуа (22 февраля 2013 г.). «Солнечное ранчо Антилопы 1 достигло рубежа в 100 мегаватт». Чистая техника . Проверено февраль 2013.
22. ↑ «Министерство энергетики закрывается по четырем крупным проектам в области солнечной энергетики». Мир возобновляемых источников энергии . 30 сентября 2011г.
23. ↑ Gujarat Power Corporation Ltd
24. ↑ Индия продвигает сверхмега-схему для масштабирования солнечных фотоэлектрических систем, Forbes , Уильям Пентланд, 9.09.2014

.

компонентов фотоэлектрической системы

Фотоэлектрические (PV) панели состоят из отдельных элементов, известных как солнечных элементов . Каждый солнечный элемент вырабатывает небольшое количество электроэнергии. Когда вы соединяете много солнечных элементов вместе, создается солнечная панель , которая вырабатывает значительное количество электричества. Фотоэлектрические системы различаются по размеру в зависимости от области применения: от небольших, устанавливаемых на крыше или встраиваемых в здание систем мощностью в десятки киловатт до крупных коммунальных станций, вырабатывающих сотни мегаватт электроэнергии.Существуют фотоэлектрические системы, которые подключены к электросети (системы с прямым подключением к сети или гибридные системы с сетью), и есть системы, которые позволяют пользователю отключиться от сети (автономные (или автономные) системы).

В процессе преобразования света (фотонов) в электроны в солнечных элементах генерируется электричества постоянного тока . Электричество постоянного тока (DC) можно использовать для зарядки аккумуляторов и работы различной электроники, но для подачи энергии в дом или бизнес постоянный ток обычно необходимо преобразовать в мощность переменного тока (переменного тока).Электрическая сеть передает мощность на большие расстояния с помощью переменного тока. В наших домах определенная электроника может работать от сети переменного тока, а другая — от постоянного тока. Как только мощность переменного тока поступает к конечному пользователю, ее можно при необходимости преобразовать обратно в постоянный ток.

Большинство современных фотоэлектрических систем являются модульными, что означает, что они позволяют пользователю в любое время добавлять или отключать мощность системы. Эти системы дают клиентам возможность гибко регулировать свою мощность по мере изменения спроса. В фотоэлектрических системах помимо солнечных элементов есть много других компонентов.Эти компоненты включают в себя проводку, устройства защиты от перенапряжения, переключатели, компоненты для механического монтажа, инверторы, аккумуляторы и зарядные устройства. Эти компоненты — то, что безопасно и эффективно распределяет и хранит электроэнергию, и они могут составлять до половины общей стоимости фотоэлектрической системы. Компоненты, которые присутствуют в типичной фотоэлектрической системе:

• Панели солнечных батарей
• Электрические соединения между солнечными панелями
• Линии выходной мощности
• Инвертор мощности (преобразует электричество постоянного тока в электричество переменного тока)
• Механическое монтажное оборудование
• Контроллер заряда
• Электропроводка
• Батареи для хранения энергии
• Электросчетчик (для подключенных к сети систем)
• Устройства защиты от перегрузки по току и перенапряжения
• Энергетическое оборудование
• Заземляющее оборудование

Коммунальные предприятия могут использовать более совершенные системы для производства значительного количества электроэнергии, такие как:

• Одноосный или двухосный системы наклона
• Автоматические системы охлаждения и очистки
• Топливный элемент, аккумулятор или другой тип систем накопления энергии
• Линии электропередачи

Это оборудование позволяет инженерам и техникам создавать фотоэлектрические системы, которые можно интегрировать в здания или строить за пределами площадки.Если фотоэлектрическая система расположена за пределами площадки, по линиям электропередачи потребуется транспортировать

.