Солнечная электростанция — принцип работы и комплектация, разновидности, преимущества и недостатки

Солнечные электростанции — шаг в будущее: 5 видов

Солнечная электростанция - принцип работы и комплектация, разновидности, преимущества и недостатки

Альтернативным способом энергообеспечения дома является на сегодняшний день использование солнечных электростанций Интерес к солнечной энергии возрастает, так как она является экономичным и перспективным видом получения электричества. Солнечные электростанции применяются на промышленных объектах и используются в частных секторах с перебоями электроэнергии.

Солнечные электростанции, сокращенно СЭС – специальные сооружение, которые преобразуют энергию солнца в электричество. Преобразователи различаются по строению и принципу работы.

Преобразование солнечной энергии происходит с помощью оптических элементов, которые отражают лучи и концентрируют их на специальный приемник, наполненный водой или маслом.

При повышении температуры жидкость нагревается, выделяя пар или повышая температуру маслянистого теплоносителя. Воздушные массы запускают генератор, который вырабатывает электроэнергию.

Промышленные станции размещают в местах наибольшего солнцестояния. Для эффективности работы отражающие элементы снабжены механизмами, которые следуют наклону солнечных лучей.

В противном случае коэффициент полезного действия станций сводился бы к минимуму. Вогнутая конструкция зеркал с отражающим покрытием обеспечивает максимальный сбор солнечной энергии.

Для бесперебойной работы некоторые конструкции оснащены мощными аккумуляторами, так как в ночное время станции не вырабатывают энергию.

Главным преимуществом данных конструкций является сохранение экологического покоя окружающей среды и постоянно возобновляемый источник солнечной энергии. Солнечные станции предназначены для тепловых, бытовых, промышленных нужд.

Виды и принцип работы: СЭС электростанция

Современные СЭС конструктивно отличаются друг от друга, хотя технологический процесс выработки энергии одинаков.

При работе с солнечной электростанцией следует сперва грамотно ознакомиться с ее видами и принципом работы

Виды СЭС:

  • Башенные конструкции;
  • Тарельчатые электростанции;
  • СЭС на параболоцилиндрических концентраторах;
  • Солнечные станции с фотоэлементами или солнечные генераторы;
  • Вакуумные электростанции.

Башенные СЭС отличаются специальной башней в центре элементов. В ее верхней точке установлен бак с водой, выполненный из жаропрочного металла и покрытый черной краской.

Вокруг башни располагаются множество зеркал, уложенных с расчетом отражения солнечных лучей на резервуар. Вода нагревается до высоких температур и начинает конденсировать.

Пар подается на турбины и вращает генераторы, вырабатывающие ток. Такие конструкции подают высокую мощность.

В самый жаркий день температура нагрева может достигать 700 оС, что более чем достаточно для высокого коэффициента действия.

Единственным минусом являются большие площади занимаемой конструкцией и не возможность выработки энергии в ночное время. Принцип работы тарельчатых станций аналогичен башенной СЭС. Разница заключается в конструкции.

В данном варианте используют отдельные модули из зеркал, включающие отражатель и приемник с жидкостью. Приемник соединен с генератором пара, который вырабатывает электричество. Одного модуля будет достаточно для небольшого частного дома.

В промышленных масштабах используют сотни приборов.

Как работает солнечная электростанция

Теплоэлектростанция на параболоцилиндрических концентраторах работает по иному принципу. На железную опору установлены параболоцилиндрические зеркала, сконцентрированные на максимальный прием солнечных лучей.

В их фокусе расположена светопоглощающая трубка, в которой циркулирует масляный носитель, поступающий в теплообменник с водой. Жидкость быстро нагревается, превращаясь в пар, который вращает турбогенератор.

Вакуумные СЭС используют энергию потоков воздуха, за счет разных температур.

Конструкция состоит:

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

Мощность увеличивается по мере нагревания потоков воздуха. Благодаря прогреву земли башня может вырабатывать энергию круглосуточно, что является важным преимуществом в сравнении с другими солнечными аналогами.

Для солнечных генераторов основной частью конструкции являются батареи, состоящие из множества тонких пластин кремния, которые преобразовывают солнечные лучи в электроэнергию. Чтобы обеспечить достаточную мощность, необходимо устанавливать несколько батарей.

Такие системы обычно применяют для домашнего хозяйства, освещения оранжерей и выставок.

Экономные солнечные генераторы: принцип работы

Для труднодоступных районов с перебойным обеспечением электроэнергией солнечные генераторы становятся спасением комфортного проживания. С помощью него можно решить проблемы энергоресурсов и обеспечить автономное энергообеспечение.

В основном бытовые генераторы рассчитаны на 220 В. Устройства оснащены дисплеем, который отображает сообщение о работе батарей.

Устанавливаются приборы на участках с большим поступлением солнечных лучей: крыша дома, стены здания, открытая местность.

Солнечные батареи применяются для резервного и автономного питания с большим спектром использования.

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

Многие предпочитают использовать солнечные генераторы, поскольку они экономные и практичные

Достоинства системы заключаются:

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

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

Плюсы и минусы СЭС

Солнечные генераторы имеют массу достоинств. Главным из них является экологическая чистота для окружающей среды.

Плюсы солнечных электростанций:

  • Солнечная энергия постоянно возобновляется;
  • СЭС не причиняет вред окружающей среде;
  • Независимость от центральной подачи электричества;
  • Полная автономность системы;
  • Длительный срок эксплуатации;
  • Бесплатный энергетический ресурс.

Роль человека в получении электричества в данном случае сводится к нулю. Выработка энергии таким способом имеет и минусы. Покупка оборудования потребует серьезных вложений. Кроме этого необходимо приобрести аккумулятор, так как в ночное время СЭС не производит выработку электричества.

Установка оборудования требует дополнительной площади. Она может осуществляться на земле, крыши дома, стене здания. К недостаткам можно отнести необходимость очищать отражающую поверхность от пыли и загрязнений, а также нагрев атмосферы над поверхностью оборудования.

Мощность вырабатываемого тока напрямую зависит от погодных условий.

Если рационально подходить к вопросу установки солнечных батарей, необходимо учесть некоторые нюансы:

  • Проанализировать много ли солнечных дней в предполагаемом районе;
  • Уточнить возможность подключения к центральной сети;
  • Выяснить, как часто бывают перебои электричества;
  • Решить, приборы какой мощности будут использоваться в быту.

Достаточно много достоинств и недостатков у СЭС, однако природные ресурсы не вечны и станции на солнечной энергии смогут стать достойной заменой привычным ресурсам.

Схема солнечной электростанции: на что обратить внимание при покупке

Автономная СЭС для частного сектора наиболее востребована для резервного электроснабжения частного сектора.

Схема тепловых батарей представляет единый блок со съемной крышкой, состоящий из элементов:

  • Фотопанели для создания тока;
  • Накопительный аккумулятор;
  • Инвертор, для преобразования тока;
  • Контроллер заряда, способствует накоплению ресурсов в аккумуляторе.

При выборе генератора, необходимо обратить внимание на некоторые нюансы. Количество солнечных батарей подбирают в соответствии с нагрузкой, необходимой продолжительности работы и географического расположения объекта. Провода должны быть оснащены водонепроницаемыми коннекторами.

При выборе контролера заряда лучше остановиться на современном приборе МРРТ. Выключатель постоянного тока является важным элементом. Во-первых, он защищает контролер от выгорания.

Во-вторых, позволяет безопасно производить обслуживание комплекса, которое необходимо обеспечивать как минимум 2-3 раза в год.

Кроме этого необходимо позаботиться об устройстве защитного заземления для приборов и людей.

Как работают солнечные электростанции (видео)

Преимущества солнечных батарей очевидны. Устройство спасет от перебоев с подачей энергии и может стать альтернативой для его постоянного потребления.

Вырабатываемая энергетика достаточна для бытовых нужд, отопления и работы электроинструментов.

Возможно, в будущем недостатки систем будут технологически решены, и человечество сможет использовать солнечную энергию на полную мощность в промышленных масштабах.

Источник: http://teploclass.ru/otoplenie/solnechnye-elektrostantsii

Современные солнечные электростанции

Солнечная электростанция - принцип работы и комплектация, разновидности, преимущества и недостатки

С каждым днем потребление электроэнергии в мире растет, а её производство становится дороже. Ресурсы для тепловых электростанций исчерпывают себя и наносят вред окружающей среде.

Строительство более экологичных гидроэлектростанций требует много времени, финансовых и физических вложений. Поэтому сегодня немало внимания уделяется альтернативным источникам энергии. Люди все чаще начинают использовать для дома солнечные электростанции, о которых и пойдет речь в нашей статье.

Виды современных солнечных электростанций

Интерес к преобразователям энергии Солнца в электричество закономерен. Солнечное излучение – дешевый и возобновляемый источник энергии. За неделю на Землю попадает такое количество солнечной энергии, которую мы не смогли бы израсходовать за всю свою жизнь.

Солнечные электростанции всё чаще используются в промышленности, и всё больше перспектив получают в индивидуальном потреблении. Они прекрасно подходят в качестве альтернативного источника питания для частных домов и районов с перебоями в электроэнергии: отдаленных посёлков, дачных массивов.

Существует несколько видов гелиосистем, которые отличаются по конструкции и назначению.

Башенные электростанции. Это высокое сооружение с емкостью, на которую нанесена черная краска. Вода в емкости под действием солнечных лучей конденсируется и подается в генератор пара. Такие СЭС имеют высокий КПД (коэффициент полезного действия) и часто применяются в промышленности.

Тарельчатые СЭС. По принципу действия схожи с башенными, но отличаются конструкцией. Они складываются из отдельных модулей и монтируются на возвышенностях. Также применяются в промышленной области.

СЭС с фотоэлементами. Состоят из нескольких солнечных панелей, которые могут быть различных мощностей и размеров. Их применяют как на небольших предприятиях для питания отдельных машин, так и в быту.

Кроме того, есть возможность сделать такие электростанции мобильными. В этом случае она может состоять всего из одного модуля и аккумуляторов.

Как работают СЭС для дома

Схема солнечной электростанцииВ состав бытовой электростанции входят:

  • солнечные батареи;
  • аккумуляторы;
  • контроллер заряда;
  • инвертор.

Электричество вырабатывается панелями, преобразующими энергию солнца в постоянный ток.

Принцип их работы заключается в воздействии солнечных лучей на кристаллы кремния, из которых состоят фотоэлементы.

Электроны атомов кремния под действием излучения высвобождаются и образуют ток. Полученный заряд накапливается и сохраняется в аккумуляторах, соединенных с панелями через контроллер.

Чтобы на выходе получить переменное напряжение в 220 Ватт используют инвертор. Он подключается к аккумуляторам, преобразуя постоянное напряжение в переменное.

СБ с устройством слеженияТакже при необходимости СЭС оснащают устройством слежения за солнцем. Оно поворачивает панели так, чтобы солнечные лучи падали на них под прямым углом.

Таким образом, можно значительно повысить КПД системы, но это не всегда экономически обоснованно. Обычно их устанавливают, если количество модулей больше восьми.

Готовые комплекты

Автономный солнечный генераторВ зависимости от потребностей и условий размещения для бытового использования предлагаются различные виды СЭС.

Автономные солнечные генераторы. Они легки и просты в монтаже, применяются для удовлетворения потребностей небольших систем: водонасосов, вентиляции, резервного электропитания.

Полноценная электростанция. Такие системы применяются в местах, куда нельзя провести сети центрального электроснабжения. Они не только вырабатывают электричество, но еще и накапливают её. Это позволяет использовать электроприборы в любых погодных условиях.

Гибридные системы. В них могут сочетаться несколько видов генераторов: солнечные, водные, ветровые.

Гибридная системаКроме назначения и способа эксплуатации, бытовые СЭС отличаются по мощности, размерам и прочим параметрам. Это позволяет комплексно подойти к снабжению электричеством и укомплектовать систему, исходя из индивидуальных нужд.

Цена на подобные установки варьируется от 3500 до 500 000 рублей.

Плюсы и минусы применения

Установка солнечной электростанции затратна и долго окупается. Поэтому стоит тщательно взвесить все «за» и «против».

Среди достоинств гелиосистем следует выделить:

  • комплексный способ обеспечения электричеством;
  • долгий срок эксплуатации (до 30-ти лет);
  • независимость от центрального электроснабжения;
  • бесплатное электричество и возможность экономии.

К недостаткам, которые необходимо учесть перед выбором системы электроснабжения, можно отнести:

  • высокую стоимость оборудования и его монтажа;
  • зависимость от погодных условий;
  • низкий КПД.

Целесообразность

Можно определенно сказать, что использование гелиосистем принесет выгоду, если:

  • в районе расположения панелей много ясных и солнечных дней;
  • потребление электроэнергии ограничено и имеет лимит;
  • местность труднодоступна и нет возможности провести центральное электроснабжение;
  • в доме будут использоваться приборы низкого энергопотребления.

Источник:

Устройство солнечной электростанции

Человечество все больше потребляет электроэнергии для своих нужд. При этом производство электроэнергии в тепловых электростанциях требует дорогого топлива и отрицательно влияет на экологию планеты.

Более чистым с точки зрения экологии является производство электроэнергии на гидроэлектростанциях, но для строительства таких станций требуются много времени, трудовых и финансовых затрат. Поэтому в последнее время много внимания оказывается развитию электростанций, использующих энергию солнца.

Такие станции расходуют дешевую солнечную энергию и не оказывают отрицательного влияния на экологию.

Типы солнечных электростанций

По принципу действия солнечные электростанции можно разделить на две группы:

  • Первая группа – это электростанции, в которых солнечная энергия используются для нагревания воды и получения пара, вращающего паровые турбины.
  • Вторая группа – электростанции, в которых используется прямое преобразование солнечной энергии в электрическую энергию с помощью солнечных батарей.

В зависимости от конструкции солнечные электростанции первой группы подразделяются на следующие типы:

  • башенная;
  • тарельчатая;
  • с параболическим концентратором.

Все эти типы электростанций содержат оптическую систему для улавливания тепла солнца и аккумулятор тепла, в качестве которого чаще всего используется резервуар или труба с водой.

Эти типы солнечных электростанций имеют промышленное значение, так как могут окупать себя только при больших мощностях. Например,оптимальная мощность башенной электростанции должна быть не менее 100 МВт. Для такой электростанции требуется построить башню высотой в 250 м, а занимаемая ее площадь достигает 200 гектаров.

При прямом фотоэлектрическом преобразовании солнечной энергии в электрическую энергию используется явление генерации электродвижущей силы в полупроводниковых переходах при облучении их световым потоком солнца. Современные кремниевые полупроводниковые солнечные элементы имеют КПД от 10 до 40 %.

Это позволяет создавать солнечные электростанции достаточно большой мощности. При этом необходимо учитывать, что плотность солнечной энергии на земле при безоблачном небе составляет 1кВт/м².

Это значит, что для промышленного получения мощности электроэнергии приблизительно в 1 МВт при КПД в 10 % с учетом неравномерности освещенности солнечных батарей в течение суток требуются очень большие площади батарей.

Достоинства и недостатки солнечных электростанций

Достоинствами солнечных электростанций являются:

  • доступность солнечной энергии;
  • неисчерпаемость источника энергии;
  • отсутствие отрицательного влияния на экологию земли.

Недостатки солнечных электростанций:

  • зависимость от погодных условий и времени суток;
  • необходимость аккумулятора электроэнергии;
  • высокая стоимость;
  • необходимость периодической очистки от пыли и грязи оптических систем и солнечных батарей.

Использование солнечных электростанций для дома

В последнее время все больше владельцев загородных домов приобретают солнечные электростанции для обеспечения электроэнергией своих участков.

Прежде чем купить или попытаться собрать солнечную электростанцию своими руками необходимо разобраться в ее составе и ее работе.

В состав солнечной электростанции для бытового потребления входят следующие блоки:

  • модуль солнечных батарей;
  • аккумулятор электроэнергии;
  • инвертор;
  • управляющий контроллер.

Модуль солнечных батарей состоит из полупроводниковых ячеек, которые под действием солнечных лучей генерируют электрическую энергию. Эта энергия поступает в аккумулятор. Аккумулятор предназначен для накопления электроэнергии и питания потребителей постоянного тока и инвертора.

Инвертор предназначен для преобразования энергии постоянного тока, запасенной в аккумуляторе, в энергию переменного тока с частотой 50 Гц. Такое преобразование требуется для питания бытовых потребителей переменного тока типа стиральной машины или микроволновой печи.

Управляющий контроллер предназначен для управления процессом зарядки и разрядки аккумулятора. Например, при необходимости он включает аккумулятор на подзарядку или отключает солнечные батареи для предотвращения разряда аккумулятора обратными токами утечки.

Решения от производителей

В настоящее время производится большое число солнечных электростанций различных мощностей и различных производителей. Например,российская компания ООО «Солнечная энергия» производит набор таких станций, которые имеют мощность от сотен ватт до десятков киловатт. Соответственно, цены на эти электростанции лежат в пределах от 3500 до 500 000 рублей.

Примером солнечной станции средней цены и средних возможностей для автономного питания электроэнергией небольшого дома может служить станция СЭ-700. Такая электростанция обеспечивает освещение, питание небольшого холодильника, сигнализации, зарядных устройств, ноутбука, телевизора.

Стоимость такой солнечной электростанции составляет 127 тысяч рублей.

В состав станции СЭ-700 входят:

  1. три солнечные батареи мощностью в 240 Вт и напряжением 24 В;
  2. контроллер, рассчитанный на работу в сети 24 В с током в 30 А;
  3. инвертор мощностью в полтора кВт;
  4. два аккумулятора емкостью по 200 А-часов и напряжением 12 В.

При работе суммарная мощность одновременно подключаемых приборов не должна превышать 1500 Вт.

Решили собрать самостоятельно?

  • При желании собрать солнечную электростанцию своими руками прежде всего необходимо оценить необходимое количество электроэнергии и постараться по возможности уменьшить это количество.
  • Далее с помощью метеорологических справочников надо оценить удельную плотность (Вт/м²) световой энергии солнца в данной местности. Исходя из этой плотности и КПД солнечной панели, которая обычно составляет 12–14 %, можно оценить энергию, вырабатываемую одной батареей, а затем и необходимое количество батарей. При монтаже солнечных батарей желательно учесть, чтобы лучи солнца подходили перпендикулярно к плоскости батареи.
  • Для повышения отдачи энергии батареей ее можно установить на поворотном устройстве, которое поворачивало бы батарею вслед за движением солнца. Такая установка может увеличить отдачу энергии в полтора раза. Но этот способ годится только для небольших конструкций.
  • Следующим элементом электростанции является аккумулятор. При выборе аккумулятора необходимо учитывать, что, во-первых, номинальное напряжение аккумулятора должно соответствовать входному напряжению инвертора, а во-вторых, ток зарядки не должен превышать 10 % номинальной емкости для кислотных аккумуляторов и 25 % – для щелочных аккумуляторов.
  • Инвертор в схеме должен соответствовать заданной мощности, иметь защиту от перегрузки. Специфическим требованием к инвертору является форма колебания на выходе прибора. При выборе инвертора предпочтение надо отдавать приборам, имеющим на выходе чистую синусоиду, амплитуда которой мало меняется при включении нагрузки.
  • Контроллер управления должен быть типа MPPT, который наиболее оптимальным образом переключает аккумулятор в режим заряда и разряда.
  • После сборки и проверки монтажа систему необходимо подключить к нагрузке и проверить режимы ее работы.

Эксплуатация и отзывы о работе

При использовании солнечных электростанций необходимо в первую очередь заменить осветительные лампы накаливания на ресурсосберегающие лампы. Лучше всего на светодиодные светильники.

Малый ток потребления и низкое напряжение питания делает такое освещение более экономичным и более подходящим для солнечных электростанций.

Вместо старых моделей холодильников и телевизоров необходимо установить менее энергозатратные современные модели.

Поскольку в нашей стране есть много мест, где количество солнечных дней не слишком большое, то использование такой станции может быть невыгодным с экономической точки зрения.

Некоторые пользователи солнечных электростанций считают необходимым иметь дополнительный дизельный генератор, который можно включать в сеть в случае недостаточной мощности солнечной электростанции.

Источник: https://akkummaster.com/prochee/alternativnaya-energiya/sovremennye-solnechnye-elektrostantsii.html

Преимущества солнечных электростанций

Солнечная электростанция - принцип работы и комплектация, разновидности, преимущества и недостатки

Человечеству для нормальной жизнедеятельности нужна электроэнергия. Каждый день потребность ее выработки набирает темп.

Гидро-, тепло- и атомные электростанции требуют огромного количества дорогостоящих ресурсов. При этом установки работают, неблагоприятно воздействуя на экосистему планеты.

Естественным неисчерпаемым источником энергии, который сегодня привлекает внимание ученых всего мира, является солнце.

Его использование позволяет решить многие проблемы, в том числе экологические. Солнечные электростанции представляют собой инженерные конструкции, преобразующие радиацию солнца в электроэнергию.

Принцип работы и разновидность солнечных электростанций

Функциональность солнечных электростанций зависит от их конструкции. Есть несколько видов СЭС. По функциональности они разделяются на две группы:

  • устройства, превращающие солнечные потоки сначала в тепловую энергию, а затем в электрическую;
  • станции, напрямую преобразующие радиацию светила в электрический ток.

СЭС бывают разного строения.

Башенная установка

Конструкция представляет собой сложную систему. Ее название говорит само за себя. Схема предполагает наличие специальной башни, вверху которой расположен водяной котел черного цвета.

Башня содержит группу насосов, качающих жидкость в резервуар. Рядом с высотным сооружением по кругу находятся наземные гелиостаты – опорные сферические зеркала. Они отслеживают перемещение солнца и направляют отраженный световой поток на емкость.

Полученный в котле пар подается в турбины, которые вырабатывают электричество. Затем охлажденная жидкость возвращается в котел.

Такой тип электростанции задействует стандартные турбокомпрессоры с высоким показателем КПД и мощности, что очень выгодно в промышленных масштабах.

Тарельчатый тип

Этот вид СЭС функционально напоминает предыдущую конструкцию, но имеет другую схему строения. Система состоит из высотных солнечных модулей с приемником и круглым зеркальным отражателем, напоминающим тарелку. Мощность модуля определяет количество используемых зеркал. Тарельчатая установка может работать от сети или автономно.

Солнечные электростанции с батарейными установками

Конструкции состоят из солнечных батарей, обеспечивают энергией разные объекты инфраструктуры.

Они могут устанавливаться в разных частях здания или на специально отведенных территориях, так как легко поддаются монтажу.

Основу системы составляют отдельные модули разной мощности, которые состоят из полупроводниковых материалов. Фотоэлектрические элементы способны преобразовывать в ток любые солнечные лучи – прямые или рассеянные.

С применением параболоцилиндрического концентратора

Это вид СЭС идентичен станциям башенного типа. Они нагревают теплоноситель так, как это нужно турбогенератору. Большую роль играет длинное зеркало параболоцилиндрической формы со специальной трубкой, которая перемещает масло или незамерзающую жидкость. Нагреваясь до нужной температуры, теплоноситель превращает воду в пар, который используется турбиной.

Как работает

С двигателем Стирлинга

СЭС с двигателем Стирлинга

Такие СЭС достигают высокой концентрации теплового излучения. Система улавливания светила осуществляется по двум координатам. Солнечный свет фокусируется в одном месте небольшой площади.

Зеркальная конструкция оборудована тепловой машиной – двигателем Стирлинга с применением солнечных модулей. Она работает по принципу периодического нагрева-охлаждения рабочего тела, извлекая энергию путем изменения его объема.

Рабочим телом может быть газ или жидкость.

Есть несколько вариантов двигателей Стирлинга, работающих по разным циклам. Функциональность машины зависит от особенностей ее конструкции. Цикличность задается диаметром поршня-вытеснителя, который влияет на радиус кругового движения регенератора.

Космического типа

СЭС аэростатного типа являются нововведением. Они работают при помощи специальных комплектов модулей, расположенных на орбитальных станциях вне нашей планеты. Устройства улавливают большое количество солнечной энергии, поэтому мощны и эффективны.

Комбинированные конструкции

Такой вид СЭС – это совокупность разных источников энергии с установкой солнечных батарей. Они могут включать несколько разновидностей солнечных электростанций или дополнительную установку теплообменных конструкций для образования раскаленной жидкости, которая впоследствии может применяться в разных целях.

С вакуумным механизмом

Солнечно-вакуумные электростанции функционируют на искусственно созданной энергии путем различия температур воздуха возле нагретой солнцем земли и на возвышенности. Конструкцию системы составляет башня с электрогенератором и закрытая стеклом прилегающая территория.

Предназначение СЭС

Альтернативное электроснабжение, получаемое с помощью солнечных электростанций, дает автономное питание постройкам, которые находятся вдали от линии электропередачи. Оно обеспечивает работоспособность приборов, требующих стандартного напряжения и частоты переменного тока 50 Гц. Влиянию солнечной радиации подвержено любое электрооборудование, включая:

  • освещение;
  • противопожарную защиту;
  • мобильные устройства;
  • радиостанции;
  • компьютерную технику.

Комплектация солнечных электростанций

Альтернативный источник энергии все больше интересует владельцев загородных участков, домов. Их привлекают положительные свойства системы, ее окупаемость. Комплект домашней СЭС состоит из нескольких основных элементов.

Солнечная панель с фотоэлектрическими элементами. Она состоит из полупроводниковых ячеек, генерирующих энергию.

Солнечная электростанция и ее комплектация

Элемент питания инвертора – аккумуляторная батарея позволяет накапливать и сохранять электроэнергию. Она бывает моно- или поликристаллическая, используемая в индивидуальном строительстве.

Контроллер заряда аккумуляторной батареи управляет процессом зарядки-разрядки элемента питания. Благодаря ему, солнечная панель эффективнее работает в пасмурную погоду.

Инвертор двух видов: сетевой и переменного тока. Оборудование распределяет нагрузку в сети, преобразует постоянный ток аккумулятора в переменный с частотой 50 Гц.

Чтобы выбрать определенную модель, нужно определиться с напряжением постоянного тока системы.

Плюсы солнечных установок

Есть ряд положительных аспектов, доказывающих целесообразность солнечных электростанций.

Неисчерпаемость: использование естественной энергии солнца экономически выгодно. Ее намного больше, чем запасов нефти, газа, угля. Приобретение оборудования СЭС тоже оправданно. Оно может работать долго – больше 30 лет.

Достоинства солнечной энергетики

Постоянное присутствие источника света. Радиация зависит от многих факторов: географического положения, погодных условий, времени года. Даже небольшой световой поток позволяет производить электричество. Станции могут работать везде, находясь в любой части объекта.

Свобода выбора – немаловажный аспект. Установка солнечных электростанций освобождает от центральной энергетической системы, поставщиков ресурсов, сервисных компаний, служб, где нужно регулярно платить. Земля под застройку вдали от инфрастуктуры города, где можно внедрить инженерный проект, стоит намного дешевле. Есть возможность выбирать – есть свобода.

Прибыль от солнечных батарей основана на энергетической стратегии. Полученную продукцию можно реализовывать в общую сеть, налаживая бизнес.

Экологически чистый продукт – самое ценное качество по сравнению с другими видами ресурсов, которые во время переработки обогащают атмосферу планеты ядовитыми веществами, газами, канцерогенами, углекислотами.

Высокая концентрация ядохимикатов влияет на здоровье человека, изменяет климат, провоцируя глобальное потепление.

Возможность комбинировать разные виды систем, получая энергию из разных источников вопреки внешним факторам.Эффективность – практика показывает, что станция окупает себя за несколько лет.

Если цены на ископаемые ресурсы продолжают расти, то энергия небесного светила остается рентабельной.

Минусы использования

Из недостатков системы можно отметить несколько пунктов:

Главный недостаток солнечных электростанций

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

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

Безопасность при эксплуатации станций

Владельцы стационарных или мобильных СЭС должны соблюдать определенные меры безопасности:

  • Использовать систему по назначению.
  • Два раза в год проводить профилактические работы по обслуживанию оборудования.
  • Рекомендуется проверять жесткость креплений, отсутствие коррозии, целостность батарей, электрические параметры.

Зимой увеличивать мощность комплекса за счет добавления дополнительных модулей.

по теме: Солнечная батарея

Источник: http://TeplyHouse.ru/istochniki-energii/preimushhestva-solnechnyh-elektrostantsij.html

Принцип работы солнечной батареи для дома: устройство, схема, эффективность

Солнечная электростанция - принцип работы и комплектация, разновидности, преимущества и недостатки

Солнечные батареи считаются очень эффективным и экологически чистым источником электроэнергии.

В последние десятилетия данная технология набирает популярность по всему миру, мотивируя многих людей переходить на дешевую возобновляемую энергию.

Задача этого устройства заключается в преобразовании энергии световых лучей в электрический ток, который может использоваться для питания разнообразных бытовых и промышленных устройств.

Правительства многих стран выделяют колоссальные суммы бюджетных средств, спонсируя проекты, которые направлены на разработку солнечных электростанций. Некоторые города полностью используют электроэнергию, полученную от солнца.

В России эти устройства часто используются для обеспечения электроэнергией загородных и частных домов в качестве отличной альтернативы услугам централизованного энергоснабжения. Стоит отметить, что принцип работы солнечных батарей для дома достаточно сложный.

Далее рассмотрим подробнее, как работают солнечные батареи для дома подробно.

Немного истории

Первые попытки использования энергии солнца для получения электричества были предприняты еще в середине двадцатого века.

Тогда ведущие страны мира предпринимали попытки строительства эффективных термальных электростанций.

Концепция термальной электростанции подразумевает использование концентрированных солнечных лучей для нагревания воды до состояния пара, который, в свою очередь, вращал турбины электрического генератора.

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

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

Принцип работы

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

При нагревании фотоэлемента (верхней кремниевой пластины блока преобразователя) электроны из атомов кремния высвобождаются, после чего их захватывают атомы нижней пластины.

Согласно законам физики, электроны стремятся вернуться в свое первоначальное положение.

Соответственно, с нижней пластины электроны двигаются по проводникам (соединительным проводам), отдавая свою энергию на зарядку аккумуляторов и возвращаясь в верхнюю пластину.

Эффективность фотоэлементов, созданных при помощи монокристаллического метода нанесения кремния, является существенно выше, поскольку в такой ситуации кристаллы кремния имеют меньше граней, что позволяет электронам двигаться прямолинейно.

Устройство

Конструкция солнечной батареи очень проста.

Основу конструкции устройства составляют:

  • корпус панели;
  • блоки преобразования;
  • аккумуляторы;
  • дополнительные устройства.

Корпус выполняет исключительно функцию скрепления конструкции, не имея больше никакой практической пользы.

Основными элементами являются блоки преобразователей. Это и есть фотоэлемент, состоящий из материала-полупроводника, которым является кремний. Можно сказать, что состоят солнечные батареи, устройство и принцип работы которых всегда одинаковый, из каркаса и двух тонких слоев кремния, который может быть нанесен на поверхность, как монокристаллическим, так и поликристаллическим методом.

От метода нанесения кремния зависит стоимость батареи, а также ее эффективность. Если кремний наносится монокристаллическим способом, то эффективность батареи будет максимально высокой, как и стоимость.

Если говорить о том, как работает солнечная батарея, то не нужно забывать об аккумуляторах. Как правило, используется два аккумулятора. Один является основным, второй — резервным. Основной накапливает электроэнергию, сразу же направляя ее в электрическую сеть. Второй накапливает избыточную электроэнергию, после чего направляет ее в сеть, когда напряжение падает.

Среди дополнительных устройств можно выделить контроллеры, которые отвечают за распределение электроэнергии в сети и между аккумуляторами. Как правило, они работают по принципу простого реостата.

Очень важными элементами солнечной назвать диоды. Данный элемент устанавливается на каждую четвертую часть блока преобразователей, защищая конструкцию от перегрева из-за избыточного напряжения. Если диоды не установлены, то есть большая вероятность, что после первого дождя система выйдет из строя.

Как подключается

Как было сказано раньше, устройство солнечной батареи достаточно сложное. Правильная схема солнечной батареи поможет добиться максимальной эффективности. Подключать блоки преобразователей необходимо при помощи параллельно-последовательного способа, что позволит получить оптимальную мощность и максимально эффективное напряжение в электрической сети.

Разновидности солнечных батарей

Существует несколько разновидностей фотоэлементов для солнечных батарей, которые отличаются между собой строением кристаллов кремния.

Выделяют три вида фотоэлементов:

  • поликристаллические;
  • монокристаллические;
  • аморфные.

Первый вид панелей является более дешевым, но менее эффективным, поскольку, если кремний нанесен поликристаллическим способом, то электроны не могут двигаться прямолинейно.

Монокристаллические фотоэлементы отличаются максимальным КПД, который достигает 25 %. Стоимость таких батарей выше, но для получения 1 киловатта нужна существенно меньшая площадь фотоэлементов, чем при использовании поликристаллических панелей.

Из аморфного кремния изготавливают гибкие фотоэлементы, но их КПД самый низкий и составляет 4-6 %.

Преимущества и недостатки

Основные преимущества солнечных батарей:

  • солнечная энергия абсолютно бесплатная;
  • позволяют получать экологически чистую электроэнергию;
  • быстро окупаются;
  • простая установка и принцип работы.

Недостатки:

  • большая стоимость;
  • для удовлетворения потребностей небольшой семьи в электроэнергии нужна достаточно большая площадь фотоэлементов;
  • эффективность существенно падает в облачную погоду.

Как добиться максимальной эффективности

При покупке солнечных батарей для дома очень важно подобрать конструкцию, которая сможет обеспечить жилище электроэнергией достаточной мощности. Считается, что эффективность солнечных батарей в пасмурную погоду составляет приблизительно 40 Вт на 1 квадратный метр за час.

В действительности, в облачную погоду мощность света на уровне земли составляет приблизительно 200 Вт на квадратный метр, но 40 % солнечного света – это инфракрасное излучение, к которому солнечные батареи не восприимчивы. Также стоит учитывать, что КПД батареи редко превышает 25 %.

Иногда энергия от интенсивного солнечного света может достигать 500 Вт на квадратный метр, но при расчетах стоит учитывать минимальные показатели, что позволит сделать систему автономного электроснабжения бесперебойной.

Каждый день солнце светит в среднем по 9 часов, если брать среднегодовой показатель. За один день квадратный метр поверхности преобразователя способен выработать 1 киловатт электроэнергии. Если за сутки жильцами дома израсходуется приблизительно 20 киловатт электроэнергии, то минимальная площадь солнечных панелей должна составлять приблизительно 40 квадратных метров.

Однако, такой показатель потребления электроэнергии на практике встречается редко. Как правило, жильцы израсходуют до 10 кВТ в сутки.

Если говорить о том, работают ли солнечные батареи зимой, то стоит помнить, что в данную пору года сильно снижается длительность светового дня, но, если обеспечить систему мощными аккумуляторами, то получаемой за день энергии должно быть достаточно с учетом наличия резервного аккумулятора.

При подборе солнечной батареи очень важно обращать внимание на емкость аккумуляторов. Если нужны солнечные батареи работающие ночью, то емкость резервного аккумулятора играет ключевую роль. Также устройство должно отличаться стойкостью к частой перезарядке.

Несмотря на тот факт, что стоимость установки солнечных батарей может превысить 1 миллион рублей, затраты окупятся уже в течении нескольких лет, поскольку энергия солнца абсолютно бесплатна.

Как устроена солнечная батарея, расскажет наше видео.

Источник: https://solar-energ.ru/kak-rabotayut-solnechnye-batarei-printsip-ustrojstvo-materialy.html

Юр-вопрос
Добавить комментарий