Принцип работы солнечной электростанции

Солнечная электростанция для частного дома 81

Солнечная электростанция для частного дома 81 - изображение 1 - изображение 1

Дата публикации: 08.10.2019 30154

Если вы являетесь счастливым обладателем своего загородного дома или планируете его строительство, скорее всего, вам не раз приходилось задумываться над вопросами электроснабжения своего жилища. Слишком часто бывает так, что мощность ближайшей подстанции не позволяет обеспечить всех желающих электроэнергией и связано это с тем, что степень изношенности многих подстанций сегодня высока, а аппетиты городов и посёлков постоянно увеличиваются в связи со строительством новых зданий и частных домов. Лампочка горящая в полнакала, перепады и скачки напряжения, которые несут угрозу для всех бытовых приборов в доме, а то и вовсе отключение света. 

Столкнувшись в очередной раз со всеми недостатками централизованных сетей электроснабжения частного дома, мы поняли, что генерация своей собственной электроэнергии станет для нас наиболее разумным решением. Вариантов было несколько: дизель-генератор, ветровая или солнечная электростанции. От установки дизель-генератора отказались по понятным причинам – шумно, да и невозможно использовать дизель-генератор как основной источник электроэнергии.  Это решение больше для аварийных ситуаций.

Ветровая электростанция. Одним из главных критериев для ее установки  являются требования к ветру. Среднегодовая скорость ветра должна быть около 4.0-4.5 м/с., этого показателя должно быть достаточно для того, чтобы домашняя ветряная электростанция была выгодна в использовании. Среднегодовая скорость ветра в Псковской области достигает 2,0 м/с да и то в зимний период. В другие времена года эти значения были еще ниже. 

Для справки: Среднегодовая или среднемесячная скорость ветра – это усредненный показатель, рассчитанный на основе 10-летних наблюдений. Скорость ветра измеряется на высоте 10 метров от поверхности земли. Эти показатели сильно отличаются в различных регионах страны и напрямую влияют на эффективность использования ветрогенераторов и электростанций на основе энергии ветра.

Солнечная электростанция. В основе расчета солнечной электростанции нужно учитывать два параметра. Это необходимая мощность потребления и количество солнечных дней в году. Исходя из этого необходимо сначала определить сколько понадобится электроэнергии, и сколько дней в году будет работать система. 

Виды солнечных электростанций, принцип работы, примеры - изображение 2 - изображение 2

Инсоляция определяет количество солнечных дней в году. От этого будет зависеть мощность и количество электроэнергии, генерируемой солнечными батареями. Уровень инсоляции для Псковской области оставляет 3-3,5 кВт*ч/м2/сутки, что уже неплохо. Теперь посмотрим график распределения инсоляции в году.

Принцип работы и виды солнечных электростанций - фотография 3 - изображение 3

Пиковые значения солнечных дней в году приходятся на май, июнь и июль. В зимний период солнца значительно меньше (данные взяты  для Псковской области, значения уровня инсоляции могут варьироваться от региона к региону). 

Вот такие исходные данные мы получили. И, при весьма скромном бюджете, решили всё-таки реализовать данный проект. Что у нас получилось, с какими трудностями пришлось столкнуться - читайте далее. 

Есть три основных типа солнечных электростанций: сетевые, автономные и гибридные.

Сетевая солнечная электростанция работает без аккумуляторов и используется для уменьшения оплаты за сетевую электроэнергию.  Принцип работы прост:  выработанную от солнца электроэнергию она направляет во внутреннюю сеть, из промышленной сети берется только недостающая мощность. 

Автономная солнечная электростанция строится для электроснабжения там, где нет промышленной сети. Выработанную солнечную энергию она направляет на питание потребителей, а избытки запасает в аккумуляторных батареях. В темное время суток все электроснабжение осуществляется от аккумуляторов. 

Гибридная солнечная электростанция – это комбинированный тип сетевой и автономной солнечных электростанций. Днем солнечная энергия направляется во внутреннюю сеть, уменьшая потребление. Ночью система переходит на питание от промышленной сети или аккумуляторов. При отключении промышленной сети система работает как автономная солнечная электростанция  – энергоснабжение объекта не прерывается и осуществляется от солнечной и запасенной в аккумуляторах энергии. 

В нашем проекте была использована гибридная солнечная станция. Это позволило решить проблему малого количества солнечных дней в зимний период. Но главное – весь год мы теперь не зависели от некачественной сети. И при отсутствии в ней электричества, электроснабжение дома не прерывалось.

Принцип работы гибридной солнечной электростанции

Система состоит из трёх элементов: солнечные панели, аккумуляторы и гибридный инвертор.

Основа всего - гибридный инвертор, который способен в потребляемую от внешней сети энергию "подмешивать" энергию, выработанную солнечными панелями.

Принцип работы таков: дом потребляет энергию от солнечных панелей, но при ее нехватке использует мощности внешней сети. Когда внешняя сеть отсутствует, гибридный инвертор переходит на автономную работу, при которой используется энергия солнечных панелей и энергия аккумуляторов.

Плюсы и минусы солнечных электростанций - изображение 4 - изображение 4

Остановимся подробнее на каждом элементе солнечной электростанции.

Список оборудования получился следующим:

  • Солнечная батарея 200Вт  - 4 шт;
  • Гибридный солнечный инвертор SILA 3000M Plus  - 1 шт;
  • Аккумулятор SunStonePower ML12-200 – 2 шт.

Дополнительное оборудование:

  • 7 x Кабель солнечный 6 мм2 ( черный );
  • 7 x Кабель солнечный 6 мм2 ( красный );
  • 2 x Коннектор MC4 30A;
  • 1 x Балансир заряда двух АКБ 12 Вольт;
  • 1 x Коннектор МС4 Y-3;
  • 3 x Диод шоттки МС4 10А;
  • 1 x Перемычка для аккумуляторов 260/25 под болт М8;
  • 2 x Перемычка для аккумуляторов 1500/25 под болт М8;
  • 1 x Предохранитель ANL 200А;
  • 1 x Держатель предохранителя ANL;
  • 1 x УЗИП постоянного тока 2Р;
  • 1 x Предохранитель FDS-32;
  • 1 x Держатель предохранителя FDS-32.

Собирали систему самостоятельно.

Чаще всего, солнечные панели устанавливают на крышах домов, гаражей или хозяйственных построек. Эффективность производства электроэнергии при неправильной установке может сильно снижаться, поэтому необходимо учитывать следующие правила:

  1. На солнечные батареи не должна падать тень от близлежащих зданий, деревьев или опор ЛЭП.
  2. Летом панели должны быть повернуты на юг, зимой – на юго-восток.
  3. Панели необходимо устанавливать на подвижные основания, за счет которых можно будет регулировать угол наклона.

Все четыре солнечные батареи  мы разместили на крыше надворной постройки. Место установки было выбрано неслучайно, так как солнечные панели нужно направить на  юг, чтобы они получали больше солнца в течение всего дня.

Перед установкой нужно тщательно продумать расположение компонентов солнечной электростанции. Протянуть провода от панелей до места расположения инвертора. Провода выбрали сечением 6 мм², так как по ним будет передаваться напряжение до 100 В и ток 25–30 А. Такой запас по сечению позволяет минимизировать потери на проводе.

Солнечные панели были собраны в две группы по две панели в каждой.

И вот, все смонтировали. Переходим в режим настройки. Готовых вариантов работы данного инвертора предостаточно и любой сможет найти для себя самый подходящий режим работы. Для этого есть вполне подробная инструкция. Мы остановились на приоритете от солнечных панелей и АКБ. Также, при отсутствии внешней сети, система переходит на работу от инвертора. Таким образом, при увеличении емкости  АКБ и мощности солнечных панелей, у нас в автоматическом режиме получается экономить больше энергии. И чем больше заряжены АКБ, тем дольше система может работать автономно. 

Опыт эксплуатации в различных режимах и в разное время года показал, что оно того стоило. Многократные отключения от внешней сети прошли для нас незаметно. А когда у нас наконец-то примут закон о возможности продажи электроэнергии частными лицами в сеть, мы обязательно в нем поучаствуем. Но это совсем другая история.

Экономика проекта

Примеры СЭС - фото 5 - изображение 5

Солнечная электростанция - принцип работы и комплектация, разновидности, преимущества и недостатки - фотография 6 - изображение 6

Принцип работы солнечной электростанции - фото 7 - изображение 7

Виды­ - фото 8 - изображение 8

151 15 8 7 6

Виды солнечных электростанций, принцип работы, примеры

Преимущества солнечных электростанций - изображение 9 - изображение 9

Ежедневно потребление электричества в мире растёт. При этой его выработка постоянно дорожает. Тепловые электростанции наносят существенный ущерб окружающей среде и работают на источниках энергии, которые рано или поздно закончатся. Гидроэлектростанции тоже отрицательно сказываются на ОС, хотя и наносят меньший вред. Атомные ЭС имеют много сложностей с подготовкой топлива и утилизацией отработавшего сырья. Поэтому электроэнергия от всех этих видов ЭС не может быть дешёвой. Поэтому в развитых странах уже давно стали обращать внимание на альтернативные источники энергии. В частности, на солнечные электростанции. Излучение Солнца является возобновляемым источником энергии. К тому же эта энергия бесплатна. За несколько дней на землю от солнца приходит такое количество энергии, которое людям хватит на всю жизнь. В этой статье речь пойдёт о промышленных электростанциях. Мы рассмотрим принцип их действия, основные виды, плюсы и минусы. Мобильные солнечные электростанции для дома и дачи будут рассмотрены в отдельной статье.  

Принцип работы и виды солнечных электростанций

Солнечная электростанция (СЭС) представляет собой сооружение, с помощью которого энергия солнца преобразуется в электрическую. Варианты преобразования зависят от вида электростанции. В основном можно выделить два способа получения электричества на СЭС:

  • Преобразование солнечной энергии в тепловую, а затем в электрическую;
  • Преобразование солнечной энергии напрямую в электричество.

Второй способ является более перспективным, но для расширения его использования требуется увеличить КПД фотоэлементов. Сейчас в большинстве случаев КПД равен 10─15%. Теперь рассмотрим основные виды солнечных электростанций.

Недостатки солнечных электростанций - изображение 10 - изображение 10

 

Башенные СЭС

Этот тип солнечных электростанций базируется на получении пара посредством тепловой энергии от солнца. В центре конструкции находится башня, высота которой 18─24 метра. Высота зависит от мощности и может выходить за указанные пределы. Сверху башни расположен резервуар с водой. Ёмкость выкрашена в чёрный цвет, чтобы увеличить степень поглощения солнечного излучения. В башне работает группа насосов, перекачивающих из турбогенератора в нагреваемую ёмкость. Вокруг башни на большой площади находятся так называемые гелиостаты. [caption id="attachment_7609" align="aligncenter" width="300"]

Видео - фотография 11 - изображение 11

Гелиостаты направляют солнечную энергию на ёмкость башни[/caption] [caption id="attachment_7610" align="aligncenter" width="300"]

Солнечные электростанции. Принцип работы и перспективы - фотография 12 - изображение 12

Схема башенной солнечной электростанции[/caption]

Гелиостат представляет собой зеркало. Обычно его площадь несколько «квадратов». Зеркало крепится на специальной регулируемой опоре и подключено к системе позиционирования всех гелиостатов. Это нужно для того, чтобы зеркало меняло позицию при изменении положения солнца. Для работы электростанции требуется, чтобы все зеркала направляли отражённые лучи на резервуар.

Когда погода ясная, в резервуаре температура может доходить до 700 градусов Цельсия. Уровень температуры примерно соответствует тепловым электростанциям. Поэтому для выработки электроэнергии из пара применяются стандартные турбины. КПД башенных СЭС достигает 20 процентов при достаточно высоких мощностях. https://www.youtube.com/watch?v=MsWUGw_suOY  

СЭС на фотоэлектрических модулях

Солнечные электростанции этого вида получили широкое распространение благодаря использованию в частном секторе. Конструкция включает в себя большое количество отдельных фотоэлектрических модулей разной мощности и с различными параметрами на выходе. Подобные СЭС используются для энергоснабжения домов, дач, санаториев, некоторых промышленных объектов. [caption id="attachment_5304" align="aligncenter" width="300"]

Солнечные электростанции: разновидности и преимущества использования, подробное видео - фотография 13 - изображение 13

СЭС на фотоэлектрических модулях[/caption] Монтаж фотоэлектрических модулей выполняется достаточно просто и быстро. Их можно установить на фасаде здания, крыше, на площадках рядом со зданием и т. п. Мощность таких станций различна, но её вполне хватает для снабжения электроэнергией как отдельных домов, так и целых посёлков.  

Солнечные электростанции тарельчатого типа

Электростанции этого типа, как и башенные, получают тепловую энергию солнца, а затем преобразуют её в электрическую. Однако есть различия в конструкции. СЭС тарельчатого типа состоит из нескольких. Модуль представляет собой опору с ферменной конструкцией отражателя и приёмника. [caption id="attachment_5305" align="aligncenter" width="300"]

Виды СЭС - фотография 14 - изображение 14

СЭС тарельчатого типа[/caption] Приёмник находится на таком месте, чтобы на нём концентрировался отражённый солнечный свет. Отражатель – это зеркала в форме тарелки, закреплённые на ферме. Диаметр может доходить до двух метров. Число зеркал может доходить до нескольких десятков. От их количества зависит мощность модуля. В состав промышленных электростанций входит нескольких десятков таких модулей.  

Аэростатные СЭС

Аэростатные СЭС могут быть двух видов:

  • Солнечные фотоэлементы или поглощающая тепло поверхность находятся на аэростате. КПД в этом случае около 15 процентов;
  • Этот вариант подразумевает использование параболической металлизированной плёнки, вогнутой внутрь под давлением газа. В ней концентрируется солнечная энергия. Цена такой плёнки меньше, чем у солнечных батарей и прочих отражающих поверхностей.

[caption id="attachment_5306" align="aligncenter" width="204"]

Как работают СЭС для дома - фотография 15 - изображение 15

Аэростатные СЭС[/caption] Преимущество аэростата заключается в том, что на его высоте (больше 20 километров) не затенения, осадков и ветра. Верхняя часть аэростата делается из армированной прозрачной пленки. В середине находится концентратор в виде параболы из металлизированного материала. Отражённый свет концентрируется на термопреобразователе. Он охлаждается водородом (преобразование энергии с разложением воды) или гелием (если энергия передаётся дистанционно посредством СВЧ излучения или радиоволн). Сам шар ориентируется на солнце посредством гироскопов, а управляется посредством перекачки балласта (вода). В одном аэростате может находиться несколько модулей (плавающих шаров). https://www.youtube.com/watch?v=ZfYMoMu0J4o  

С параболоцилиндрическими концентраторами

Конструкция таких электростанций заключается в нагреве теплоносителя для подачи турбогенератор. На постаменте закрепляется параболоцилиндрическое зеркало, которое фокусирует отражённый свет на трубке, где проходит теплоноситель. Он разогревается, попадает теплообменник, где отдаёт тепло воде. Вода переходит в пар и подаётся в турбогенератор для выработки электроэнергии.  

Солнечно-вакуумные электростанции

Этот вид электростанций использует энергию потока воздуха. Этот поток создаётся благодаря разности температур в слое воздуха у земли и на некоторой высоте (делается участок, закрытый стёклами). Конструкция таких СЭС включает в состав высокую башню и участок земли, накрытый стеклом. [caption id="attachment_5307" align="aligncenter" width="281"]

Готовые комплекты - фотография 16 - изображение 16

Солнечно-вакуумные электростанции[/caption]

В основании башни находится воздушная турбина и генератор, вырабатывающий электроэнергию. Мощность, которую он вырабатывает, увеличивается при росте разницы температур. Эта разница зависит от высоты башни. Благодаря тому, что такая СЭС использует энергию нагретой земли, она может функционировать практически круглые сутки.

 

Электростанции на двигателе Стирлинга

Конструкция таких СЭС представляет собой параболические концентраторы, фокусирующие отражённый свет на двигатель Стирлинга. Есть вариации двигателей Стирлинга, преобразующих электрическую энергию без применения кривошипно-шатунных механизмов. Это даёт возможность добиться высокой эффективности установки. В среднем эффективность находится на уровне 30 процентов. Рабочим телом в таких установках является гелий или водород.  

Комбинированные

Часто на различных видах электростанций ставится теплообменная аппаратура для того, чтобы получать техническую горячую воду. Часто она используется в системе отопления. Такие станции называют комбинированными. Так, что параллельная работа фотоэлементов и солнечных коллекторов далеко не редкость.  

Плюсы и минусы солнечных электростанций

Описанные ниже преимущества и недостатки в равной степени справедливы для стационарных электростанций большой мощности и небольших портативных.  

Плюсы

  • Фотоэлектрические панели улавливают свет, даже когда на небе тучи. Они могут улавливать лучи, недоступные для нашего глаза. Таким образом, электростанция работает беспрерывно;
  • Есть возможность комбинировать получение энергии из нескольких источников. Обычно применяют ветро─солнечные батареи, сочетающие возможности обоих типов электростанций. Такая связка может функционировать практически беспрерывно без оглядки на внешние факторы;
  • Мобильные электростанции имеют небольшие габариты и могут использоваться для обеспечения электроэнергией дома;
  • Средний срок службы оборудования СЭС составляет 30─50 лет. При подключении накопительных аккумуляторов, энергия может быть запасена днём и затем использоваться ночью;
  • Солнечная энергия бесплатна;
  • Солнечные электростанции надёжны, долговечны и дешёво обходятся в обслуживании.

 

Минусы

  • Нельзя использовать фотоэлементы ночью. По этой причине нужно использовать накопительные аккумуляторы;
  • Не во всех климатических зонах солнечные электростанции имеют одинаковую эффективность;
  • СЭС имеют низкий КПД. В большинстве случаев он составляет 20 процентов. То есть, остальные 80 процентов солнечной энергии теряются. Если сравнивать с другими альтернативными электростанциями, то ветряные имеют КПД до 40, а приливные ─ до 70 процентов.

Производители солнечных станций для максимальной эффективности своих систем рекомендуют использовать гибридные системы, преобразующие энергию солнца в тепловую и электрическую. https://www.youtube.com/watch?v=B3m2XmfVFjY  

Примеры СЭС

Теперь, давайте, рассмотрим примеры солнечных электростанций, которые есть в мире.  

ТОП 5 самых мощных СЭС в мире

Группа СЭС в штате Гуджарат (Индия)

Этот комплекс электростанций находится в штате Гуджарат. В этом проекте объединены 46 объектов, перерабатывающих солнечную энергию, общей мощностью 856,81 мегаватт. Самым мощным является «Солнечный парк» на севере Гуджарат в местечке Чаранка. Индия ставит перед собой амбициозную цель – добиться 15 процентов электроэнергии из альтернативных источников. И комплекс СЭС является одним из шагов в этом направлении. В разработке и строительстве этого проекта принимали участие десятки компаний из различных стран.  

Star

СЭС находится в США (штат Калифорния). Объект был запущен в конце прошлого года. Строительство было запущено в 2011 году в районе Antelope Valley. При строительстве станции использовано 3800 тысяч солнечных панелей. Пятая часть этих панелей находится на шасси и имеют возможность поворачиваться вслед за солнцем. [caption id="attachment_5308" align="aligncenter" width="300"]

Плюсы и минусы применения - фото 17 - изображение 17

Год назад в США построили СЭС Star в Калифорнии[/caption] Суммарная мощность электростанции составляет 579 мегаватт. Этого хватит, чтобы закрыть потребности в электроэнергии для города с населением 75 тысяч человек.  

Topaz

Электростанция также находится в Калифорнии и была запущена в 2014 году. Её построила и эксплуатирует американская компания First Solar. Topaz – это один из крупнейших проектов в сфере солнечной энергетики. Стоимость строительства этой станции составляет 2,5 миллиарда долларов.

В состав СЭС вошли 9 миллионов солнечных модулей. Они выполнены из теллурида кадмия. Суммарная мощность составляет 550 мегаватт электроэнергии. Властями Калифорнии к 2020 году поставлена задача обеспечения электроэнергией из альтернативных источников на 33 процента от всего вырабатываемого объёма.

 

Sunlight Farm

Ещё одна СЭС в Калифорнии, которая была запущена в прошлом году. Этот проект расположен в пустыне Мохаве рядом с Национальным Лесным Парком. Мощность Sunlight Farm составляет 550 мегаватт. В её составе работает около девяти миллионов тонкопленочных фотоэлектрических панелей. https://www.youtube.com/watch?v=tHBkKKLvlP4  

Ivanpah

И замыкает пятёрку проект из той же США суммарной мощностью 397 мегаватт, который был построен в 2013 году. Эта электростанция относится к термально-концентрирующим башенного типа. Ivanpah находится неподалёку от Лас-Вегаса в штате Невада. Первоначально проект проектировался на большую мощность, но затем его урезали, чтобы не он не оказал вредного воздействия на жизнь пустынной черепахи. Общая мощность электростанции 397 МВт. [caption id="attachment_5309" align="aligncenter" width="300"]

Целесообразность - фотография 18 - изображение 18

Солнечная электростанция Ivanpah[/caption] В состав станции входят около 170 тысяч гелиостатов, фокусирующих солнечную энергию на три энергетические вышки. Первый год работы станции показал, что энергии было выработано лишь 50% от заявленной мощности. Причиной тому стали разнообразные погодные сюрпризы.  

Солнечные станции в России

На территории России самые мощные СЭС расположены в Крыму. «Перово» рассчитана на 100 мегаватт, а «Охотниково» на 80. Обе станции были построены во время, когда Крым находился в составе Украины. После этого в строй были введены ещё 2 СЭС. Одна в Николаевке общей мощностью 69,7, а вторая во Владиславовке мощностью 110 мегаватт. В системе энергоснабжения Крыма солнечная энергия занимает существенную долю, сравнимую с тепловыми станциями. В других регионах России можно отметить Кош-Агачскую СЭС. Она находится в республике Алтай. Эта станция заработала в 2014 году. В её составе работает 20880 фотомодулей суммарной мощностью 5 мегаватт. Годом раньше заработала солнечная электростанция такой же мощностью в дагестанском Каспийске. В будущем планируется нарастить её мощность до 9 мегаватт. В Якутии была построена станция мощностью 1 мегаватт, что является рекордом для СЭС за полярным кругом. В планах строительство СЭС на Ставрополье мощностью 75 мегаватт. Кроме того, компания Xevel собирается развернуть несколько солнечных электростанций на территории Сибири. Их общая мощность составит более 250 МВт. СЭС собираются расположить на побережье Северного Ледовитого океана, на территориях по границам Монголии, Казахстана, Китая. Электростанции от Xevel должны появиться в Забайкалье и Омске.

В силу климатических условий Россия не входит в страны, где высокий процент использования солнечной энергии. Но постепенно солнечные электростанции строятся и есть определённые проекты на будущее.

Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Этим вы поможете развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.

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

Солнечные электростанции для дачи и их разновидности - изображение 19 - изображение 19

СОДЕРЖАНИЕ 1. Принцип работы солнечной электростанции 2. Виды­ 2.1. Башенная электростанция на солнечных батареях 2.2. Фотоэлектрическая станция 2.3. Тарельчатые станции 2.4. На параболических концентраторах 2.5. Аэростатные 2.6. Солнечно-вакуумные 2.7. На двигателе Стирлинга 2.8. Комбинированные 3. Преимущества солнечных электростанций 4. Недостатки солнечных электростанций 5. Видео

Население большинства стран мира начало проявлять активный интерес к альтернативным источникам получения электроэнергии, в том числе, от солнца в течение светового дня. Оно может дать практические бесконечный запас электричества, но для его сбора необходим комплекс специального оборудования.

  • Как отключить автоплатеж с карты Сбербанка
  • Yota как активировать сим карту
  • Как вырастить кристалл из соли

Принцип работы солнечной электростанции

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

  1. конструктивных;
  2. аппаратных.

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

Виды­

На данный момент времени в мире существуют восемь видов электростанций, работающих на солнечной энергии (СЭС):

  • башенная электростанция на батареях;
  • фотоэлектрическая станция;
  • тарельчатая;
  • на параболических концентраторах;
  • аэростатная;
  • солнечно-вакуумная;
  • на двигателе Стирлинга;
  • комбинированные типы.

Устройство - фото 20 - изображение 20

Башенная электростанция на солнечных батареях

Принцип работы электростанций данного типа основан на получении пара посредством тепловой энергии от солнца. Центральным элементом сооружения является башня высотой от 18 до 24 метров. Этот параметр определят мощность станции и КПД (коэффициент полезного действия) системы. На верхней площадке башни размещается резервуар с водой – емкость, обладающая крупными габаритами и окрашенная в черный цвет, для увеличения уровня поглощаемого излучения.

В технологическом помещении башни группа насосов перекачивает пар из нагреваемой емкости в турбогенератор. По периметру башни располагаются обширные поля с гелиостатами. Гелиостат – это зеркало, которое закрепляется на регулируемую опору, конденсирует воду, подключается к системе позиционирования, управляющей положением элементов. Главным требованием для нормального функционирования станции является полное попадание всех лучей, отражаемых от зеркал. Этим и занимаются системы позиционирования и отслеживания месторасположения солнца.

При ясной погоде происходит значительный нагрев воды в резервуаре, а температура жидкости достигает около 700°C. Такой уровень температуры примерно сопоставим со значениями, достигаемыми на тепловых электростанциях, поэтому для производства электроэнергии из пара используются турбины стандартных размеров. Максимальный КПД станций башенного типа составляет около 20 процентов, достичь его можно только при пиковых мощностях.

Фотоэлектрическая станция

Солнечную электростанцию фотоэлектрического типа (СЭСФ) снабжают специальными элементами – солнечными батареями или фотоэлементами, отвечающими за преобразование энергии солнца в электрическую. В основном они изготавливаются из кремния с металлизированной поверхностью. Следует помнить, что функционирует система, когда светит солнце, а это невозможно в темное время суток – ночью или вечером, поэтому ее дополняют накопительными аккумуляторами для хранения и последующего использования энергии.

Не менее важным элементом в миниэлектростанциях бытового назначения является инвертор, который обеспечивает преобразование постоянного тока в переменный, используемый для питания всех электрических приборов в доме. Кроме описанных выше элементов конструкции СЭСФ, в состав системы входят:

  1. комплекты предохранителей которые предназначены для монтажа на всех местах соединения компонентов и ее защиты от возможного короткого замыкания;
  2. набор коннекторов стандарта МС4, предназначенных для подключения кабелей;
  3. управляющего техникой автономного контроллера.

Солнечная станция для дома – это несомненное преимущество, но перед ее установкой и подключением нужно подобрать подходящие место для размещения системы. Фотоэлементы размещаются практически в любой точке с хорошей освещенностью:

  • на крыше загородного коттеджа;
  • на балконе многоквартирного дома;
  • на прилегающей к дому территории;
  • на фасаде (запрещено для многоквартирных домов).

Единственное, что требуется создать условия, чтобы получить максимальную выработку электроэнергии. Одним из таковых является ориентация и угол наклона относительно горизонта. Так, светопоглощающее полотно должно быть повернуто на юг, причем желательно добиться такого положения, чтобы лучи солнца попадали на него под углами 90°. Это достигается подбором оптимального угла наклона, зависящего от времени года, климатических условий и региона, например, для Москвы и МО (Московской области) этот показатель будет в пределах от 15 до 20° – летом, от 60 до 70° – зимой.

При размещении панелей на преддомовой территории желательно устанавливать их на высоте от 0,5 метров над уровнем земли, чтобы предотвратить их контакт со снегом при выпадении большого количества осадков. Надо выбирать места с отсутствием затемненных участков, так как тень повлияет на общую эффективность. При такой установке можно получить необходимое расстояние для циркуляции воздуха и кондиционирования системы.

  • Как отключить автоплатеж с карты Сбербанка
  • Yota как активировать сим карту
  • Как вырастить кристалл из соли

Крепление панелей на опорные коррозионностойкие конструкции можно производить прижимными фиксаторами или болтами. Их вкручивают их в специальные отверстия, которые располагаются в нижней части рамки. Выбирая тот или иной способ монтажа, запрещено вносить изменения в конструкцию панелей и просверливать дополнительные отверстия – это может негативно повлиять на эффективность работы и выходные параметры системы.

Основные преимущества и недостатки - фотография 21 - изображение 21

В состав батарей входят несколько отдельных панелей для увеличения выходных параметров системы: мощности, напряжения и тока. На практике их соединяют, реализуя одну из трех монтажных схем:

  • параллельную (1);
  • последовательную (2);
  • смешанную (3).

Схема 1: параллельное соединение. При параллельном соединении панелей две одноименные клеммы («+» с «+», а «-» с «-») подключают друг к другу так, что проводники – медные кабели, расположенные между элементами – обладают двумя общими узлами: схождения и расхождения. Выходной ток увеличивается прямо пропорционально количеству конструктивных элементов, подключаемых к системе.

Схема 2: последовательное соединение. При последовательном соединении панелей подключают противоположные полюса: «+» первой панели к «-» второй. Незадействованные полюса панелей соединяют с контроллером, который располагается в следующем узле схемы. Соединение, образуемое по такой схеме, создает условия, при которых электрический ток будет протекать до потребителя только по единственному пути.

Схема 3: смешанное соединение. При последовательно-параллельном, или смешанном соединении панели, объединенные в одну группу, подключаются друг к другу по параллельной схеме, а соединение отдельных групп в единую электрическую цепь реализуется по последовательному принципу. Использование такой схемы не только увеличивает выходное напряжение с выходным током, но и производит резервацию – при выходе одной из панелей остальные функциональные цепи будут продолжать работу. Это повышает надежность и простоту обслуживания системы.

Монтаж и подключение элементов внутри системы – электростанции – выполняется по трем схемам:

  • стандартной;
  • с разнонаправленными элементами;
  • с совмещением со стационарной сетью

Вариант 1: стандартный монтаж. При стандартном монтаже группа фотоэлектрических модулей подключаются по последовательной, а аккумуляторы по последовательно-параллельной схеме. Объединенные панели с помощью двух линейных кабеля подключаются к системе, управляющей зарядом/разрядом АКБ (аккумуляторных батарей). Система управления подключается к инвертору, а он соединяется с бытовыми электрическими приборами.

Вариант 2: монтаж с разнонаправленными элементами. Монтаж системы с разнонаправленными панелями осуществляют по последовательной схеме, при этом элементы располагают в одной плоскости и под одним углом – это делается для минимизации потерь электроэнергии. Еще больше снизить потери можно при использовании отдельного контроллера для каждой панели и монтаже отсекающих диодов внутри пластин.

Дополнительно проблемой данной схемы является потеря напряжения в узлах соединения и самих низковольтных линиях – кабелях. Например в метровом проводе с сечением 4 мм кв. в момент прохождения сигнала с напряжением 12 В и током 80 А показатели снизятся на 3,19% что приведет к падению мощности на 30,6 Вт. Эту проблему можно решить, используя скрутки жил кабеля

Вариант 3: монтаж с совмещением с сетью. При монтаже по данной схеме создаются две кабельные трассы. Одна идет от счетчика электроэнергии до батарейного инвертора и подключается к резервируемой нагрузке – аварийному освещению, холодильному. Инвертор дополнительно соединяется с группой аккумуляторных батарей, а после счетчика подключается нерезервируемая нагрузка. Другая линия идет от солнечных панелей до контроллера, а затем через его выходы подводится к проводам, подключенным аккумуляторной группе, через две общие точки на «+» и «-».

Наибольшее распространение СЭСФ (электростанции фотоэлектрического типа) получили в частном секторе: дачах, 2- или 3-семейных квартирах, загородных домах, санаториях и на промышленных объектах. Купить солнечную батарею для дачи не составит труда: в интернете хватает компаний, предлагающих данную продукцию. Цена солнечной батареи для дома не очень большая – в среднем от 6,5 тыс. рублей за несколько панелей, до 192 тыс. – за полноценный комплект, который обеспечит освещением и электроснабжением весь дом.

  • Как отключить автоплатеж с карты Сбербанка
  • Yota как активировать сим карту
  • Как вырастить кристалл из соли

«Оптимум» 1000/3000 – это оптимальный комплект солнечных батарей для дачи, который предназначен для использования c весны по осень. Уровень входной мощности обеспечивает энергоснабжение, поддерживающее нормальное освещение дома и преддомового участка, работу всех заряжаемых устройств, телефонии, радио и электротехнических устройств, холодильного оборудования и устройств водоснабжения:

  • Название: «Оптимум» 1000/3000.
  • Стоимость: 192 тыс. рублей.
  • Комплектация: четыре оптических приемника (модуля) ФСМ-150П на 250Вт/24В, 12-вольтовых аккумулятора Delta GX 12-200 с гелием на 200 А*ч, контролллер.
  • Характеристики: напряжения постоянного и переменного тока – 24/220 В, энергетическая эффективность – 4,6 кВт*ч/день, энергопатенциал аккумуляторов -9,6 кВт*ч, максимально возможная нагрузочная мощность (подключенных приборов) – 3 кВт, пиковая нагрузочная мощность – 6 кВт, вес – 355 кг.

SX-1500 – это отличный вариант для сокращения счетов за оплату электроэнергии на даче или в деревне:

  • Название: SX-1500.
  • Стоимость: 101,805 тыс. р.
  • Комплектация: четыре оптических приемника (панели) CHN250-60P на 250 Вт, инвертор сетевого типа – EHE-N1K5TL, комплект 15-метровых кабелей с разъемами.
  • Характеристики: напряжение переменного тока – 220 В с частотой – 50 Гц, выходная контактная группа на напряжение – 220 В с герметичным винтовым зажимом, уровень выходной мощности – 1,5 кВт, рабочие диапазоны по температуре – от -25 до +60°C – для оборудования, и от -40 до +85°C – для панелей, масса – 105 кг.

Обзор цен - изображение 22 - изображение 22

Тарельчатые станции

Солнечная электростанция тарельчатого типа собирает энергию солнечных лучей аналогично сооружениям башенного типа, но, тем не менее, в их конструктивном строении есть отличия. Например модуль является опорой с ферменной конструкцией отражателя и приемника. При этом последний устанавливается на месте с максимальной концентрацией отраженного солнечного света.

Отражателем в данной системе является зеркало, изготовленное в форме тарелки, которая крепится на ферменную конструкцию. Зеркала обладают большим диаметром, который может достигать 2 метров. На одном из «полей» – участков для установки отражателей – могут быть размещены свыше нескольких десятков тарелок. Количество установок определяет конечную мощность всей системы.

На параболических концентраторах

Солнечная электростанция на параболических концентраторах отличается конструкцией, которая нагревает теплоноситель до состояния, которое пригодно для корректной работы турбогенератора. В центре сооружения устанавливается постамент, на который монтируют зеркало параболоцилиндрической формы. Оно обеспечивает фокусировку отраженного света на трубке, обеспечивающей прохождение теплоносителя. Под действием лучей он нагревается, а затем подводится к теплообменнику, отдающему тепло в воду, которая превращается в пар, подводящийся к турбогенератору.

Аэростатные

Солнечная электростанция аэростатного типа бывает одного из двух видов:

  • С солнечными фотоэлементами или поверхностями, поглощающими тепло, которые располагаются на аэростате. Они обладают КПД (коэффициентом полезного действия) мене 15%.
  • С покрытием из параболической металлизированной пленки, которая выгибается внутрь под воздействием газа.

Особенностью аэростатов является то, что они располагаются на высоте, превышающей 20 километров, где отсутствуют тучи, которые создают затенение и осадки. Верхушку аэростата изготавливают из армированной пленки для увеличения срока службы. В центральную часть устройства монтируют параболический концентратор, изготавливаемый из металлизированного материала. Он обеспечивает концентрацию отраженного света на термопреобразователе.

Термопреобразователь подвергается охлаждению водородом, если энергия преобразуется в результате разложения воды, или гелием – при передаче энергии дистанционным методом с использованием СВЧ (сверхвысокой частоты) излучения или радиоволны. Для ориентирования по месту расположения солнца аэростаты снабжают гироскопами, а при управлении аппаратами используют метод перекачки балласта – воды. Один аэростат может состоять из нескольких модулей – плавающих шаров.

Солнечно-вакуумные

Электростанции солнечно-вакуумного типа реализуются на использовании энергии воздушных потоков. Они создаются за счет разности температурных значений в воздушном слое у поверхности земли и на некотором удалении от нее – этот участок формируется искусственно, и представляет собой зону, закрытую стеклами. Конструкция солнечно-вакуумной станции состоит из высокой башни и участка земли, который накрыт стеклом.

В основании башни размещают воздушную турбину с генератором, вырабатывающим электричество. Рост мощности станции происходит с увеличением разницы между температурами, а разница зависит от высоты сооружения. Такая станция не ухудшает экологическую обстановку, при этом она может эксплуатироваться в круглосуточном режиме из-за использования энергии от нагретой земли.

Преимущества и недостатки - фото 23 - изображение 23

На двигателе Стирлинга

Такие станции конструктивно представляют собой параболические концентраторы, которые фокусируют отраженный свет на двигатель Стирлинга. На практике применяют вариацию двигателей Стирлинга, которые осуществляют преобразование электроэнергии без использования кривошипно-шатунного механизма, что увеличивает эффективность аппарата. Средняя эффективность составляет 30% за счет использования гелия или водорода для получения тепла.

Комбинированные

Нередко на различного вида электростанциях устанавливается оборудование для теплообмена, которое предназначено для получения технической воды, часто используемой в системах отопления. Станции этого типа были названы комбинированными из-за того, что в них обеспечивается параллельное функционирование солнечных коллекторов и самих фотоэлементов.

Преимущества солнечных электростанций

Электростанции, работающие на солнечной энергии по сравнению с традиционными источниками обладают рядом плюсов:

  • Современные установки усиливают свет при наличии большой концентрации туч, задействуют лучи, которые находятся в невидимом спектре частот, что обеспечивает им беспрерывную работу.
  • Позволяют комбинировать виды энергии, получаемые из разных источников: в основном используются ветросолнечные батареи.
  • Компактность. Переносные электростанции мобильного типа изготавливают небольшого размера, что помогает использовать их в качестве домашнего источника электроэнергии.
  • Большой срок службы, в среднем составляющий от 30 до 50 лет. Подключая накопительные аккумуляторы, можно запасать энергию и использовать ее ночью.
  • Экономия на оплате счетов, поскольку энергия солнца бесплатна.
  • Дешевизна, долговечность и простота обслуживания.

Недостатки солнечных электростанций

Электростанции, работающие на солнечной энергии, по сравнению с традиционными источниками обладают рядом минусов:

  • Дороговизна отдельных видов станций. Это в основном относится к оборудованию геотермального типа, которое продается только за границей.
  • Необходимость использования объемных аккумуляторов с большой емкостью, если потребители нуждаются в использовании электричества ночью.
  • Большая энергопотеря. Высокомощные станции преобразовывают лишь 20% от поглощенного солнечного света, а остальное идет на поддержание работы оборудования.

Видео

Статья обновлена: 12.01.2018

Солнечные электростанции. Принцип работы и перспективы

Готовые солнечные электростанции для дома и дачи - фотография 24 - изображение 24

Солнечная энергия относится к числу возобновляемых видов. Солнечные электростанции в России получают все большее распространение. Такая энергия все увереннее внедряется в быт людей, и это закономерно, потому что она не только не иссякает, но и является экологически чистой, в отличие от ископаемых видов топлива. Активное использование солнечных батарей не вызывает загрязнения местности и выбросов вредных веществ в атмосферу. Солнечные электростанции способствуют энергетической независимости и безопасности государства.

Плюсы и минусы - фотография 25 - изображение 25

Перспективы

Солнце – это неисчерпаемый источник энергии, который при правильном использовании, может давать достаточно электричества как для промышленности, так и для жилого сектора. Потенциал его просто огромен. Именно светило является источником жизни на планете. Преобразование света в энергию - давнее изобретение. Ещё в 16 веке придумали машину, которая качала воду за счет того, что нагреваемый солнцем воздух расширялся и оказывал нужное давление. Аналогичный агрегат заставлял работать печатный станок в конце 18 века.

Какие бывают электростанции - фотография 26 - изображение 26

Принцип работы

Современные солнечные электростанции улавливают свет с помощью фотоэлектрических элементов. Они собирают энергию светила и переводят её в электричество. Для этого применяется зеркало, которое имеет параболическую форму. Его кривизна рассчитана так, чтобы каждая точка на его поверхности отражала лучи в центр фокусировки. Любая электростанция на солнечных батареях имеет свою мощность, которая измеряется в солнцах. Во сколько раз мощнее солнца светят на точку фокусировки отраженные лучи, столько и составляет мощность станции.

Обзор цен - фото 27 - изображение 27

Дело в том, что мощности лучей светила в первозданном виде не достаточно для выработки электричества. Чтобы усилить ее, используют увеличительные стекла и вогнутые зеркала, которые извлекают из света много тепла. Лучи, усиленные в несколько десятков раз, несут в себе много тепловой энергии, которая используется для нагрева специального масла в тонких трубочках. Достигнув кипения, оно отводится и передает тепло воде, которая образует пар. Его давление приводит в движение турбину, вырабатывающую электричество. При идеальных условиях этот процесс может длиться бесконечно. Поэтому солнечные электростанции и являются настолько перспективными. На планете существует множество мест с огромной активностью Солнца, например, пустыни.

Проблемы

Однако на деле не все так просто. Планета и светило находятся в постоянном движении, и угол падения лучей соответственно постоянно меняется. Поэтому необходимы специальные электромоторы, которые подстраивают плоскости с фотоэлементами под нужный угол. Это не единственная трудность. Существует также ночное время, и погода может портиться. К тому же солнечные электростанции дорого стоят, хоть и прекрасно окупаются со временем. Ясно одно, что будущее человечества зависит от солнечной энергии, которая неисчерпаема. Кроме того, она является самой безопасной и чистой. А углеводородное сырье обязательно когда-нибудь закончится. 

Солнечные электростанции: разновидности и преимущества использования, подробное видео

Солнечные электростанции для дома 5 кВт и 10 кВт: отзывы - фотография 28 - изображение 28

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.

Содержание

  • 1 Виды СЭС
  • 2 Как работают СЭС для дома
  • 3 Готовые комплекты
  • 4 Плюсы и минусы применения
  • 5 Целесообразность

Виды СЭС

Принцип работы солнечной электростанции - фотография 29 - изображение 29

Солнечные электростанции: разновидности и преимущества использования, подробное видео

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.

Установка - изображение 30 - изображение 30

Солнечные электростанции: разновидности и преимущества использования, подробное видео

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.

Особенности солнечных электростанций для дома - фото 31 - изображение 31

Солнечные электростанции: разновидности и преимущества использования, подробное видео

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

Слабые солнечные электростанции - фотография 32 - изображение 32

Солнечные электростанции: разновидности и преимущества использования, подробное видео

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.

5 кВт - фото 33 - изображение 33

Солнечные электростанции: разновидности и преимущества использования, подробное видео

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

10 кВт - изображение 34 - изображение 34

Солнечные электростанции: разновидности и преимущества использования, подробное видео

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.

Более мощные электростанции - изображение 35 - изображение 35

Солнечные электростанции: разновидности и преимущества использования, подробное видео

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

Отзывы - фото 36 - изображение 36

Солнечные электростанции: разновидности и преимущества использования, подробное видео

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

Итоги - фотография 37 - изображение 37

Солнечные электростанции: разновидности и преимущества использования, подробное видео

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.

Смотрите видео, в котором специалисты подробно рассказывают об особенностях различных солнечных электростанций:

Солнечные электростанции для дачи и их разновидности

Как выбрать солнечную электростанцию для частного дома - фотография 38 - изображение 38

Если вы пристально изучите недостатки централизованных электросетей, используемых в электроснабжении домов, дачных и жилых массивов, то поймете, отчего генерация «домашней» электроэнергии будет для вас более целесообразным решением в ряде случаев.

Нередко случается так, что емкость наиближайшей подстанции не дозволяет снабдить всех электроэнергией, тут вам могут аргументировано отказать в подключении или определить ограничения относительно заявленной мощности.

Данное решение обычно связано с изношенностью почти всех подстанций сейчас, а запросы городов, посёлков и дачных массивов – непрерывно растут в связи со строительством новейших построек, личных домов, участков, вводом в эксплуатацию разных объектов.

Солнечные батареи и их применение используются как в частных, жилых домах, так и на дачных массивах, с целью содержания автономного источника электрической энергии. При рассмотрении принципов действия, мы должны понимать, что данный тип применения солнечных батарей – довольно прост.

Устройство

Описание технологии - изображение 39 - изображение 39

Главными составляющими частями всех моделей солнечных электростанций, являются:

  1. Панель — в зависимости от мощностных характеристик, численность различна.
  2. Инверторы — основная часть всех солнечных электростанций. Служит для преобразования постоянного тока в переменный.
  3. Аккумуляторные батареи — это специализированные устройства, предназначение которых выполняет функцию хранения накопившейся солнечной энергии. Данные составляющие, служат для постоянной выдачи электроэнергии.

Принцип работы СЭС:

  1. Процедура очень проста: луч солнечного света, воздействует на частицы кремния – а именно он является составляющим солнечной батареи.
  2. При воздействии солнечных лучей, частица кремния освобождает электрон, огромное количество выработанных электронов способствует получению электричества. При таких химических реакциях, одной батареи недостаточно для возникновения необходимого количества электрической энергии, в результате данного факта, принято производить монтаж несколькими блоками. Блочная система солнечной батареи устанавливается обычно на крыше дома, на заранее подготовленной специализированно оборудованной площадке, имеющей специальные опоры.
  3. После процедуры выработки, электрическая энергия поступает на специальный агрегат, именуемый «инвертором», который находится во внутреннем помещении. Инвертор, после преобразования электронов, вырабатывает ток, а далее собирает его в аккумуляторные батареи.

СЭС для дачи, а точнее, их фотоэлементы, необходимо устанавливать, используя определенную методику:

  1. Выставить поверхность батарейных блоков под прямым углом относительно падающих солнечных лучей. В данном случае увеличивается производительность СЭС.
  2. Отклонения от перпендикуляра (учитывая движение солнца) может искажаться не более 15°.
  3. В случае эксплуатации установки круглогодично – выставить угол +15° относительно широты.
  4. При эксплуатации СЭС только в летнее время года, необходимо отталкиваться от угла -15°.

https://www.youtube.com/watch?v=__SgTorxBJg

Основные преимущества и недостатки

Принцип работы устройства - фотография 40 - изображение 40

Система солнечных батарей обладает значительно низкими коэффициентами полезного действия. Однако, если изучить альтернативные источники электрической энергии, то данный вид солнечных батарей – самый эффективный и надежный.

Причиной низкого коэффициента (КПД) – является тот факт, что установка располагается на крыше вашего дачного дома, а это несет в себе особенность, что для высокого результата работы электрических приборов – требуется приобретение автономной СЭС, состоящей из многочисленных панелей.

Электрической энергии, хранимой в одной батарее естественно будет недостаточно для работы обычного компьютера.

Существует еще одна особенность классификации солнечной батареи – ее емкостная база, очень сильно зависит от частоты появления солнечных лучей и соответственно, количества ясных, солнечных дней.

Во время хмурой и дождливой погоды, количество накопленной электрической энергии будет недостаточно для минимальных социальных нужд и потребностей.

Подводя итоги, перечислив недочеты и преимущества при использовании автономных СЭС для дачи, напрашивается следующая картина:

Существенные преимущества СЭС:

  1. Довольно длительный срок и гарантийная (до 25 лет) эксплуатация.
  2. Отсутствие всякой зависимости при существовании традиционных источников питания.
  3. Исключение в необходимости использования постоянного обслуживания.
  4. Приобретение бесплатного электричества.

Недостатки:

  1. Существенно значительная стоимость при покупке и установке солнечной батареи.
  2. Зависимость от количества благоприятных солнечных дней.
  3. Низкий уровень КПД.
  4. Значительная необходимость в дополнительном оборудовании.

Обзор цен

СЭС возможно купить в РФ, а также в некоторых крупных городах Казахстана, Белоруссии и многих странах СНГ, однако, нужно понимать то, что не везде есть необходимое количество ресурсов (какие имеет «Перово» – Крымская СЭС и «Агачская СЭС» имеющая территориальное расположение в Алтае).

Рассмотрим некоторые аспекты ценообразований СЭС в различных городах России:

  1. Краснодар. Стоимость солнечной электростанции мощностью 6 кВт составляет – 942 000 рублей.
  2. Алма-Ата. Стоимость СЭС мощностью 6 кВт составляет – 945 000 рублей.
  3. Екатеринбург. Стоимость СЭС мощностью 6 кВт составляет – 956 000 рублей.
  4. Москва. Стоимость СЭС мощностью 6 кВт составляет – 950 000 рублей.
  5. Сочи. Стоимость СЭС мощностью 6 кВт составляет – 945 000 рублей.

Необходимо понимать, что продажей СЭС для дач в основном занимаются брендовые компании-производители, такими являются: Activ Solar, Gerber и т. д.

Как показывает статистика, гораздо чаще в условиях бытового использования применяются самодельные солнечные электростанции, состоящие из многих модулей, при этом соединенных между собой кабельными линиями. При желании, возможно найти квалифицированных инженеров, которые способны разработать индивидуальный проект соответствующий вашим требованиям и по более выгодной цене.

Преимущества и недостатки

Разновидности батарей - изображение 41 - изображение 41

Плюсы:

Бензиновые/дизельные генераторы:

  1. Более высокая мощность выдачи.
  2. При эксплуатации более понятна процедура получения электроэнергии (традиционность).

Ветряная электростанция:

  1. Бестопливная система получения электрической энергии.
  2. Частота обслуживания значительно низкая (обслуживание ветровых электростанций – очень редкая процедура).
  3. Срок эксплуатации более 20 лет;

Солнечные электростанции:

  1. Бестопливная система получения электрической энергии.
  2. Частота обслуживания значительно низкая (обслуживание ветровых электростанций – очень редкая процедура).
  3. Срок эксплуатации более 25 лет;

Минусы:

Бензиновые/дизельные генераторы:

  1. Повышенная зашумленность.
  2. Наличие едких запахов.
  3. Необходимость в частом обслуживании.
  4. Ресурс эксплуатации при частом использовании (ежедневно в течение 5 часов).
  5. Работа холодильного агрегата – круглые сутки, а это значит, что при эксплуатации такого автономного источника – нужны аккумуляторные батареи, инвертор и з/у.

Ветряная электростанция:

  1. Зависимость от погодных условий (ветра).
  2. Непонятность технологического процесса.
  3. Ценовая политика (хотя на данный момент с этим недостатком пытаются бороться).
  4. Если такого типа автономное устройство имеет аккумуляторные батареи (гелиевые) – то ресурс сокращается до 10 лет эксплуатации.

Солнечные электростанции:

  1. В зимнее время года эффективность падает в 3-10 раз.
  2. Высокая ценовая политика.
  3. Если такого типа автономное устройство имеет аккумуляторные батареи (гелиевые) – то ресурс сокращается до 10 лет эксплуатации;

Готовые солнечные электростанции для дома и дачи

Солнечная энергетика для частных домов - фото 42 - изображение 42

Альтернативные источники энергии используются во многих странах, это уникальные устройства, которые помогают добывать электричество буквально из ничего. Солнечные электростанции считаются самыми простыми и доступными вариантами для домашнего и производственного использования среди других приборов аналогичного типа действия.

Содержание

  1. Плюсы и минусы
  2. Какие бывают электростанции
  3. Обзор цен

Плюсы и минусы

Портативная или стационарная солнечная электростанция – это устройство, которое преобразует энергию Солнца, при помощи фотовольтатики, в электрический ток. Иногда применяется технология косвенного применения солнечной энергии концентрированного типа в разных механизмах. Чаще всего, солнечные электростанции для дома – это косвенные приборы, зеркала или отражатели лучей. Их принцип работы основан на том, чтобы большую площадь света сконцентрировать в направленный луч, энергия с которого поступит в хранилище аккумуляторного типа.

Окупаются ли инвестиции - фото 43 - изображение 43

Фото — башенная солнечная электростанция

Современные готовые решения солнечных электростанций помогают преобразовать энергию Солнца в ток при помощи специальных фотоэлементов и фотоэлектрических процессов. Батареи работают при использовании систем слежения, которые как бы «улавливают» свет и направляют его в нужную точку.

Преимущества применения солнечных электростанций:

  1. Фотоэлектрические процессы происходят даже тогда, когда на небе тучи. Человеческий глаз не всегда улавливает лучи, пробивающиеся сквозь облака, в отличие от следящих приборов. Это обеспечивает практически беспрерывную работу;
  2. Возможность комбинации нескольких альтернативных источников энергии. Сейчас все чаще используются ветро-солнечные батареи, которые сочетают в себе возможности ветровых и солнечных электростанций. Такой тандем работает в любых условиях, независимо от внешних факторов;
  3. Даже небольшого устройства хватит для питания квартиры или даже загородного коттеджа;
  4. Автономная электростанция на солнечных батареях является бесконечно возобновляемым источником энергии, средний расчет продолжительности работы – 50 лет (модульная схема). Накопительные аккумуляторы могут хранить в себе энергию до тех пор, пока она не понадобится системе, в то время как Солнце каждый день излучает свет – это очень большая экономия ресурсов;
  5. Небольшие СЭС можно строить на частных участках, что является невозможным для ветряков;
  6. Если купить готовые солнечные электростанции для дачи, квартиры, дома, то можно не беспокоиться про их обслуживание – ремонт им не понадобится. Среди всех вариантов альтернативной энергетики, СЭС являются самыми надежными и долговечными.

Помимо этого, Вы сможете использовать в своем жилье столько электрической энергии, сколько Вам необходимо, не беспокоясь о налогах за превышение нормы.

Но, помимо преимуществ, у солнечных электростанций есть и недостатки:

  1. Геотермальные (тепловые) станции довольно дорогие, их сложно купить в отечественных магазинах, в большинстве случаев придется заказывать из-за границы;
  2. Нет возможности использования СЭС ночью. Поэтому нужно иметь большие батареи для хранения энергии;
  3. Главным недостатком систем является то, что даже СЭС с высокой мощностью могут преобразовать только 20 % всей солнечной энергии. Это означает, что Вы теряете до 80 % потенциального электричества. Обратите внимание, что приливные используют до 70 %, а ветряные – до 40.

Чтобы максимально использовать достоинства системы, но при этом обойти недостатки, многие производители предлагают своим клиентам стационарные гибридные системы.

Видео: как устроены солнечные электростанции

Какие бывают электростанции

Существуют разные типы СЭС, их классифицируют по конструкции и принципу действия. Виды электростанций:

  1. Солнечные электростанции башенного типа представляют собой высокую конструкцию, на вершине которой расположен резервуар. Эта емкость покрашена в черный цвет, чтобы поглощение солнечной энергии было максимальным, и наполнено водой. По мере воздействия солнечного света, вода испаряется и появляется конденсат. Он поставляется в паровой генератор. КПД этой СЭС – 20 %, это большой показатель для альтернативной добычи ресурсов, поэтому её часто используют промышленные объекты;
  2. Тарельчатого или модульного типа. У неё практически такой же принцип работы, как и у башенной, но она состоит не из сплошного материала, а складывается из нескольких модулей. Монтаж осуществляется на возвышенностях, устанавливается приемник и отражатель. Приемник принимает солнечные лучи и передает их на отражатель, а отражатель преобразует концентрированные лучи в энергию. Этим достижением часто пользуется тепловая энергетика Нидерландов и США (Калифорния);

    Солнечная энергетика сегодня и перспективы её дальнейшего развития - фотография 44 - изображение 44

    Фото — конструкция модульной СЭС
  3. Солнечную электростанцию с фотобатареями можно легко сделать своими руками. Она состоит из целого ряда фотоэлементов с разными мощностями, размерами и другими показателями. Такие бытовые станции используют в загородных домах, на небольших промышленных объектах, для питания отдельных машин или механизмов. Можно подобрать нужные характеристики и собрать переносные или мобильные СЭС. При этом походная электростанция может представлять собой всего один модуль с подключенными аккумулятором;

    Как солнечная энергия преобразуется в электричество - фотография 45 - изображение 45

    Фото — бытовые солнечные электростанции
  4. СЭС с концентраторами. Это электростанции, включающие в себя также инверторы. Такое оборудование используется там, где недостаточно солнечной энергии и требуется повышение КПД, чтобы достичь преобразования энергии в нужное количество электричества. Они представляют собой сетевые машины, которые подключены к турбогенератору, и при недостаточном КПД увеличивают концентрацию солнечного света за счет изменения угла приемника;

    В чём преимущества солнечной энергетики - фотография 46 - изображение 46

    Фото — солнечные электростанции с концентраторами
  5. Солнечные аэростатные или космические электростанции – это последнее слово науки. Это комплекты специальных модулей (приемников и отражателей), которые располагаются за земной орбитой, что позволяет принимать им большее количество солнечного света, чем наземным СЭС. Система очень эффективная, но дорогая;
  6. Комбинированные электростанции. Это ветровые или водяные источники альтернативной энергии, работающие в тандеме с солнечными. Такие устройства легко можно сделать самому, при этом нужно только разработать проект, который будет сочетать в себе принципы всех применяемых систем. Домашняя альтернативная энергетика часто сочетает в себе возможности нескольких видов добычи электроэнергии. Это позволяет экономить время и деньги.

    Проблемы развития солнечной энергетики - фото 47 - изображение 47

    Фото — комбинированные электростанции

Обзор цен

Солнечные электростанции можно купить в России, Казахстане, Беларуси и других странах СНГ, но при этом нужно понимать, что не везде нужное количество ресурсов (как в «Перово» в Крыму и в «Агачская СЭС» в Алтае).

Как развита солнечная энергетика в России - фото 48 - изображение 48

Фото — Агачская СЭС

Рассмотрим, сколько стоит СЭС в разных городах Российской Федерации:

Город Стоимость, (цена указана в рублях), 6кВт
Краснодар 942 000
Алматы 945 000
Екатеринбург 956 000
Москва 950 000
Сочи 945 000

Продажа солнечных электростанций в основном осуществляется известными компаниями-производителями альтернативных источников энергии, такими как Activ Solar и т. д. При этом гораздо чаще в бытовых условиях используется самодельная СЭС, состоящая из отдельных модулей, соединенных между собой кабелями. При желании можно найти инженеров, способных разработать персональный проект по договорной цене.

Солнечные электростанции для дома 5 кВт и 10 кВт: отзывы

Как работают солнечные электростанции - изображение 49 - изображение 49

Рост цен на электричество, а также его фактическое отсутствие в удаленных уголках страны буквально вынуждает простых людей искать возможные альтернативы. В большинстве случаев применяются дизельные и бензиновые генераторы, но они весьма активно потребляют дорогостоящее топливо (которое еще нужно где-то найти), плохо пахнут и при этом не выдают достаточно высокой мощности для обеспечения работы всех приборов. Именно поэтому в последнее время все чаще люди выбирают для дома солнечные электростанции. Они достаточно дороги в покупке, но в дальнейшем практически не требуют обслуживания и окупают себя в срок 5-10 лет.

Принцип работы солнечной электростанции

Солнечные электростанции для дома правильнее называть батареями. Они работают на фотоэлементах, способных напрямую преобразовывать энергию солнца (фотоны) в используемое нами электричество. В основе этого процесса лежат полупроводники с разным покрытием. За счет воздействия на них фотонов возникает разница в структуре, которая и приводит к выработке энергии. Существуют и другие варианты таких устройств, но для снабжения частных домов они практически не используются, так как слишком дороги. Выработанная батареей энергия накапливается в емком аккумуляторе и уже оттуда используется на любые нужды. Также используется специальный распределительный щиток, позволяющий направлять требуемую мощность на нужные приборы, чтобы их не «спалить». Этот принцип, основанный на фотоэлементах, является самым распространенным и простым в эксплуатации. Существует большое количество других вариантов, но они обычно дороже, сложнее в использовании и установке.

Инструкция - фото 50 - изображение 50

Установка

Главным преимуществом любого комплекта солнечной электростанции для дома является простота ее монтажа. Конструктивно это устройство состоит из множества сравнительно небольших панелей, каждая из которых в теории может работать отдельно от других (правда, мощность ее будет очень низкой). То есть транспортировать такие комплекты очень удобно, как и поднимать на крышу (где они обычно и устанавливаются). Дальше остается только закрепить каждую панель отдельно, соединить их друг с другом в единую сеть и подключить к аккумулятору. Редко когда на работы такого типа тратится больше суток. Чаще всего достаточно нескольких часов, но тут многое зависит от размеров электростанции, особенностей крепления панелей и многих других факторов.

Особенности солнечных электростанций для дома

В России такие устройства пользуются популярностью в основном в южных регионах страны. Связано это с тем, что электростанции на солнечных батареях для дома требуют достаточного освещения, получить которое на Севере сложно или вообще невозможно. В теории существуют специальные модели, способные работать практически при любом уровне освещения, и они даже показывают неплохой коэффициент полезного действия. Однако именно они настолько дороги, что проще уже пользоваться другими альтернативными вариантами. Следует отметить, что у нас такие батареи редко когда применяются для полноценного снабжения дома электричеством. Чаще всего они нужны только для того, чтобы запитать самое необходимое: холодильник и некоторые бытовые приборы, без которых не обойтись. Все электростанции, работающие на солнце, можно условно разделить на две категории:

  • Постоянные. Эти модели все время собирают энергию и передают ее на аккумулятор, от которого питаются уже все приборы.
  • Временные. Такие устройства сначала заряжают аккумулятор, и лишь потом, после заполнения, он некоторое время обеспечивает автономную работу всего необходимого.

Первая категория, разумеется, намного удобнее, но и обходится существенно дороже. В выборе таких приспособлений очень важно правильно распределить свои желания, потребности и возможности. Вполне вероятно, что действительно мощная и полноценная электростанция вовсе и не нужна. В любом случае даже самый простой вариант такого изделия все равно существенно облегчает жизнь в тех регионах, где с централизованным снабжением все очень плохо.

Видео по теме - фотография 51 - изображение 51

Слабые солнечные электростанции

Все, что вырабатывается меньше 5 кВт энергии в сутки, можно смело считать слабой батареей. Такие солнечные электростанции для дома и дачи ориентированы лишь на краткосрочное использование или взаимодействие с небольшим количеством приборов. Фактически, если взять частный дом, то в нем получится запитать холодильник и, может быть, еще 1-2 прибора. Для полноценной и комфортной жизни такого явно недостаточно. Дача в этом плане выглядит намного выгоднее. Там редко когда требуется постоянно обеспечивать электричеством большое количество техники, а с малым ее числом отлично справятся и маломощные батареи.

Источники - изображение 52 - изображение 52

5 кВт

В среднем одна семья из трех человек, с учетом полного набора техники и электрической плиты (а именно такие чаще всего стоят в домах, ведь проводить газ еще сложнее, чем тянуть линии электропередачи) потребляет 6-7 кВт в сутки. И это в квартире. В доме потребление будет еще выше, ведь нужно дополнительно греть воду, обеспечивать работу канализации и многое другое. Таким образом, можно сделать вывод, что солнечная электростанция для дома в 5 кВт все равно не сможет обеспечить работу всего необходимого. Но если урезать аппетит и активировать только то, что нужно на данный момент, можно и обойтись таким количеством. В конечном счете это все равно значительно лучше, чем полное отсутствие электроснабжения. Тот же холодильник сможет работать круглосуточно, как и остальные базовые устройства. Но вот телевизор, компьютер и другие подобные приборы придется включать лишь изредка, что в принципе не столь критично, как может показаться.

Принцип работы солнечной электростанции - фото 53 - изображение 53

10 кВт

Это уже более серьезный показатель. Солнечная электростанция для дома в 10 кВт действительно способна обеспечить привычный городскому жителю уровень комфорта. Не говоря уже о выходцах из деревни. Как уже было сказано выше, достаточно даже 7 кВт, но три оставшихся все равно будут востребованы для работы отопления, получения горячей воды и многого другого. Ну а если нет, то запас карман не тянет. Если принято решение электрифицировать свой частный дом именно таким образом, то лучше всего останавливать свой выбор именно на станциях такой мощности. Приятным дополнением будет тот факт, что за энергию больше не придется платить. По крайней мере до тех пор, пока на нее не будет введен какой-то дополнительный налог.

Принцип работы солнечной электростанции - фотография 54 - изображение 54

Более мощные электростанции

Все, что выше 10 кВт, используется для энергоснабжения частных домов крайне редко. В первую очередь из-за отсутствия такой необходимости. Солнечные электростанции для дома и так достаточно дороги, и переплачивать за фактически невостребованную мощность никто не будет. Такие объекты можно встретить в промышленности или в других подобных местах, где энергопотребление намного выше и потому требуются на порядок более высокие показатели.

Принцип работы солнечной электростанции - фотография 55 - изображение 55

Отзывы

Судя по существующим в интернете отзывам, достаточно большое количество людей положительно высказывается по поводу установки таких устройств. Солнечные электростанции для дома, отзывы о которых можно найти, обычно устанавливаются в отдаленных частях и не имеют аналогов с точки зрения удобства, комфорта и стоимости. Да, они действительно стоят пока слишком дорого для того, чтобы полноценно заменить собой централизованное снабжение. Но, во-первых, это только пока, а во-вторых, рано или поздно такая электростанция окупается и начинает экономить деньги. Как уже было сказано в самом начале, дешевые станции помогут выйти «в плюс» уже через 5-10 лет. Дорогостоящие и более мощные модели редко когда окупаются дольше 40 лет. У некоторых людей ипотека бывает дольше. Однократные серьезные затраты все равно будут компенсированы, а вот платить за центральное электричество придется до самых последних дней жизни.

Принцип работы солнечной электростанции - фотография 56 - изображение 56

Итоги

Резюмируя все сказанное выше, можно сделать вывод, что солнечные батареи действительно полезны и востребованы. Правильный выбор такого устройства позволяет не беспокоится касательно возможных обрывов на линии, перебоев или других проблем. Учитывая постоянный рост цен, в частности на электричество, окупаемость такого оборудования с каждым годом будет происходить все быстрее. Единственный минус подобных устройств – их невозможно установить в многоквартирных домах. В некоторых странах эту проблему решают коллективно, размещая на крыше (благо она обычно плоская) целые поля фотоэлементов. Полностью решить проблему потребления энергии они пока еще не могут, но вот понизить затраты на электричество от 30 до 80 % вполне в состоянии.

Как выбрать солнечную электростанцию для частного дома

Принцип работы солнечной электростанции - фото 57 - изображение 57

Принцип работы солнечной электростанции - изображение 58 - изображение 58

С каждым годом солнечная энергетика пользуется все большей популярностью, что объясняется снижением стоимости используемых панелей, а также увеличением эффективности этой технологии. Солнечная станция, установленная на даче или крыше частного дома, будет иметь доступную стоимость, при этом выработанного электричества хватит для обеспечения всех нужд в энергии домовладельца.

Содержание

  • Описание технологии
  • Принцип работы устройства
  • Разновидности батарей
  • Солнечная энергетика для частных домов
  • Окупаются ли инвестиции

Описание технологии

Солнечные батареи представляют собой полупроводниковое устройство, способное преобразовывать излучение солнца в электрическую энергию. Основной задачей такой станции является бесперебойное, экономное и надежное электроснабжение дома. Устанавливать такие устройства можно не только в тех районах, где имеются проблемы с подачей электроэнергии, но и просто для снижения расходов домовладельца на оплату коммунальных услуг.

Если в прошлом эффективность солнечных панелей оставляла желать лучшего, а обеспечить электроэнергией дом можно было лишь выделив под установку батарей площадь в несколько соток, то сегодня с развитием технологии даже нескольких блоков-приемников будет достаточно для генерации необходимого количества электроэнергии.

Преимущества солнечных панелей:

  • Принцип работы солнечной электростанции - изображение 59 - изображение 59

    Бесшумная работа.
  • Отсутствие подвижных частей.
  • Экологически чистая выработка электричества.
  • Минимальные временные затраты на обслуживание.
  • Простота установки, возможность эффективного использования крыши дома.
  • Длительный период эксплуатации.

Правильно подобрав систему, можно будет обеспечить дом электроэнергией, а отопление зимой будет работать от электрокотла, что полностью избавляет от необходимости подключения к газу или установки твердотопливного оборудования.

Однако и недостатки у этой технологии всё же имеются. К ним можно отнести следующее:

  • Ночью выработка электроэнергии прекращается.
  • Устройства чувствительны к загрязнению поверхности.
  • Занимают часть или всю крышу.
  • Высокая стоимость батареи и аккумулятора.
  • Эффективность зависит от климатических условий.

Принцип работы солнечной электростанции - фото 60 - изображение 60

В последние годы популярностью стали пользоваться солнечные батареи последнего поколения, которые сочетают доступную стоимость и эффективность. Они способны вырабатывать электроэнергию даже под снегом и в пасмурный день. С каждым годом стоимость таких станций для бытового использования неизменно уменьшается, возрастает их эффективность, что сказывается на популярности солнечной энергетики у обычных домовладельцев.

Принцип работы устройства

Принцип работы солнечной электростанции - изображение 61 - изображение 61

Принцип работы станции чрезвычайно прост. Используемые фотоэлектрические преобразователи, которые состоят из нескольких кремниевых пластин, отличаются своей проводимостью и могут за счёт воздействия на них света генерировать электроэнергию. Солнечный свет попадает на отрицательно заряженные панели, появляется разность потенциалов между двумя крайними пластинами, которые покрыты бором и фосфором, что и приводит к возникновению напряжения, которое передается в преобразователи и далее направляется в электросеть дома.

Батареи последнего поколения отличаются увеличенным размером фотопреобразователя, что позволяет им генерировать максимально возможный объем электроэнергии при небольшой площади самого приемника. Уровень инсоляции у таких систем будет неизменно высоким, что гарантирует максимально длительный срок службы и отличную эффективность даже в условиях низкой освещённости.

Разновидности батарей

Все эксплуатационные характеристики, в том числе способ установки, мощность, эффективность и способность вырабатывать электроэнергию под снегом и в пасмурные дни, будет напрямую зависеть от типа батарей. На сегодняшний день получили распространение три основных типа солнечных стаций:

  • Аморфные.
  • Монокристаллические.
  • Поликристаллические.

Принцип работы солнечной электростанции - изображение 62 - изображение 62

Построенные на поликристаллических батареях солнечные системы отличаются низким КПД на уровне 18%, однако такие панели способны вырабатывать электроэнергию даже в пасмурную погоду. Батареи имеют характерный тёмно-синий цвет и неоднородную структуру кристаллов кремния. Большой популярностью поликристаллические солнечные батареи пользуются в регионах с дождливым и пасмурным климатом.

Монокристаллические преобразователи отличаются характерным чёрным цветом панелей, что объясняется использованием для их производства чистого кремния. У таких батарей имеется максимально высокий на сегодняшний день показатель КПД, который составляет 25%. Недостатком этой технологии является то, что выработка электроэнергии возможна в том случае, когда панели повернуты к солнцу. А вот в пасмурную погоду эффективность генерации электроэнергии существенно снижается.

Аморфные батареи пользовались популярностью в прошлом, однако сегодня эта технология практически не используется. Объясняется это тем, что эффективность у таких батарей составляет 15−20%, а буквально через год-полтора отмечается существенное ухудшение выработки электроэнергии. Максимальный срок службы аморфных станций составляет 2 года. Несмотря на доступную стоимость, рекомендуется воздержаться от покупки аморфных солнечных батарей, которые в скором времени потребуют новых финансовых вложений и существенных затрат у домовладельца.

Все используемые сегодня солнечные батареи оснащаются контроллерами, основное назначение которых — это перераспределение полученной энергии и направление ее к источнику употребления. Развитые установки могут дополнительно оснащаться аккумулятором, в котором хранится выработанная электроэнергия. В последующем в темное время суток, когда генерация стремится к нулю, батарея отвечает за бесперебойное энергоснабжение дома.

Солнечная энергетика для частных домов

Принцип работы солнечной электростанции - фото 63 - изображение 63

Буквально несколько лет назад возможность полностью автономного энергоснабжения дома за счет солнечных батарей казалась нам чем-то из разряда фантастики. Однако сегодня технологии не стоят на месте, эффективность генерации электроэнергии неизменно увеличивается, стоимость оборудования снижается, что и позволяет многим домовладельцам при помощи таких батарей полностью решить проблемы с энергоснабжением частных домов.

Большой популярностью пользуются солнечные станции в странах Западной Европы, где стоимость киловатт-часа потребленной энергии чрезвычайно высока. Поэтому многие домовладельцы в целях экономии устанавливают у себя на крыше частного дома солнечные панели, которые полностью покрывают их потребности в электричестве.

Многим из нас сложно понять, какой мощности солнечную электростанцию необходимо использовать и в какую сумму обойдется установка такого оборудования. При выполнении расчетов необходимо исходить в первую очередь из общих показателей потребления электроэнергии частным домом. Так, для дачного домика, где используется лишь несколько электроприборов, работает небольшой холодильник и телевизор, будет достаточно солнечной батареи мощностью в 250 Вт. А вот для создания полноценной станции необходима мощность панели на уровне 1000 Вт и более.

Принцип работы солнечной электростанции - фотография 64 - изображение 64

Стоимость используемого оборудования напрямую будет зависеть от количества панелей, их суммарной емкости, используемого контроллера и наличия или отсутствия аккумулятора. Именно аккумулятор является самым дорогим элементом всей солнечной станции, при этом такие устройства часто выходят из строя, имеют небольшой ресурс и требуют замены каждые 3−4 года.

В странах Запада, где на законодательном уровне закреплена возможность домовладельца продавать электроэнергию государству, домовладелец может сбрасывать электричество в общую сеть, а в последующем отбирать его по такой же льготной цене из общей сети, соответственно использовать аккумуляторы не требуется. Это позволяет существенно снизить общую стоимость обустройства в частном доме полностью автономной станции генерирования электроэнергии, которая покрывает все потребности домовладельца в энергии.

Принцип работы солнечной электростанции - фото 65 - изображение 65

В России также теоретически имеется возможность продажи сгенерированной солнечной панелью электроэнергии в общую сеть, однако стоимость, по которой приобретает электроэнергию государство, не слишком высока. В последующем отбирать нужное нам напряжение из общей электросети мы вынуждены будем по цене, в несколько раз превышающей стоимость, по которой ее покупает у нас государство. Соответственно, для решения этой проблемы необходимо всё же устанавливать аккумуляторы, которые будут хранить сгенерированную энергию.

Простейшие установки солнечных станций, которые имеют батареи и контроллер, предназначающиеся для электроснабжения дачных домиков, будут иметь стоимость порядка 60−80 тысяч рублей. А вот для обеспечения электроэнергией частного дома площадью 200−300 квадратных метров, где проживают круглый год, потребуется мощность станции в тысячу Ватт и более. Такая система в обязательном порядке оснащается аккумулятором, что приводит к существенному увеличению стоимости оборудования. В среднем приобрести качественную солнечную станцию, построенную на надежных компонентах, обойдется в сумму в 400−600 тысяч рублей и более.

Окупаются ли инвестиции

Принцип работы солнечной электростанции - изображение 66 - изображение 66

Многие из нас задумываются, окупаются ли затраты на обустройство на даче или в частном доме солнечной станции. Современные установки, которые построены на батареях последнего поколения, позволяют с минимальными затратами генерировать электроэнергию, при этом они отличаются долговечностью и способны окупиться за 5−6 лет активного использования.

При необходимости использования солнечных станций с аккумулятором стоимость такого оборудования существенно увеличивается, соответственно сроки окупаемости инвестиций могут достигать 12−15 лет. В процессе эксплуатации оборудования неизменно потребуется выполнять замену аккумуляторов и обслуживать панели, что и станет залогом беспроблемной и долговечной эксплуатации техники.

Сегодня в продаже можно найти солнечные батареи и всё необходимое оборудование для них от западноевропейских и китайских производителей. За последние годы китайские фирмы существенно подтянули свое качество, при этом традиционно стоимость таких станций находится на доступном уровне. Приобретая батареи от китайских производителей, можно не только уменьшить свои затраты, но и в последующем решить проблемы с энергоснабжением дома, обеспечив полную автономность и отсутствие необходимости в подключении дома к различным инженерным коммуникациям.

Солнечная электростанция для дома — это перспективная технология, которая уже сегодня пользуется отличной популярностью у дачников и владельцев частных домов. Установив у себя на крыше дома солнечную станцию, можно полностью решить проблемы с энергоснабжением, а стоимость такого оборудования будет не слишком высока. Нужно лишь правильно подобрать мощность панелей, грамотно их установить, подключив в сеть через контроллер и соответствующий аккумулятор.

Солнечная энергетика сегодня и перспективы её дальнейшего развития

Принцип работы солнечной электростанции - фото 67 - изображение 67

Мы живём в мире будущего, хотя не во всех регионах это заметно. В любом случае возможность развития новых источников энергии сегодня всерьёз обсуждается в прогрессивных кругах. Одним из самых перспективных направлений выступает солнечная энергетика.

На данный момент около 1% электроэнергии на Земле получается вследствие переработки солнечного излучения. Так почему мы до сих пор не отказались от других «вредных» способов, и откажемся ли вообще? Предлагаем ознакомиться с нашей статьей и попытаться самостоятельно ответить на этот вопрос.

Принцип работы солнечной электростанции - изображение 68 - изображение 68

Как солнечная энергия преобразуется в электричество

Начнём с самого важного – каким образом солнечные лучи перерабатываются в электроэнергию.

Сам процесс носит название «Солнечная генерация». Наиболее эффективные пути его обеспечения следующие:

  • фотовольтарика;
  • гелиотермальная энергетика;
  • солнечные аэростатные электростанции.

Рассмотрим каждый из них.

Фотовольтарика

В этом случае электрический ток появляется вследствие фотовольтарического эффекта. Принцип такой: солнечный свет попадает на фотоэлемент, электроны поглощают энергию фотонов (частиц света) и приходят в движение. В итоге мы получаем электрическое напряжение.

Подробнее можете почитать на Википедии: Фотовольтарический эффект

Именно такой процесс происходит в солнечных панелях, основу которых составляют элементы, преобразующие солнечное излучение в электричество.

Принцип работы солнечной электростанции - изображение 69 - изображение 69

Сама конструкция фотовольтарических панелей достаточно гибкая и может иметь разные размеры. Поэтому в использовании они очень практичны. К тому же панели имеют высокие эксплуатационные свойства: устойчивы к воздействию осадков и перепадам температур.

А вот как устроен отдельный модуль солнечной панели:

Принцип работы солнечной электростанции - фото 70 - изображение 70

О применении солнечных батарей в качестве зарядных устройств, источников питания частных домах, для облагораживания городов и в медицинских целях можно почитать в отдельной статье.

Современные солнечные панели и электростанции

Из недавних примеров можно отметить солнечные панели компании SistineSolar. Они могут иметь любой оттенок и текстуру в отличие от традиционных тёмно-синих панелей. А это значит, что ими можно «оформить» крышу дома так, как Вам заблагорассудится.

Принцип работы солнечной электростанции - изображение 71 - изображение 71

Другое решение предложили разработчики Tesla. Они выпустили в продажу не просто панели, а полноценный кровельный материл, перерабатывающий солнечную энергию. Черепица Solar Roof содержит встроенные солнечные модули и также может иметь самое разнообразное исполнение. При этом сам материал гораздо прочнее обычной кровельной черепицы, у Solar Roof даже гарантия бесконечная.

Принцип работы солнечной электростанции - фотография 72 - изображение 72

Читайте также: Описание модельного ряда автомобилей Tesla

В качестве примера полноценной СЭС можно привести недавно построенную в Европе станцию с двусторонними панелям. Последние собирают как прямое солнечное излучение, так и отражающее. Это позволяет повысить эффективность солнечной генерации на 30%. Эта станция должна вырабатывать в год около 400 МВт*ч.

Принцип работы солнечной электростанции - изображение 73 - изображение 73

Интерес вызывает и крупнейшая плавучая СЭС в Китае. Её мощность составляет 40 МВт. Подобные решения имеют 3 важных преимущества:

  • нет необходимости занимать большие наземные территории, что актуально для Китая;
  • в водоёмах уменьшается испаряемость воды;
  • сами фотоэлементы меньше нагреваются и работают эффективнее.

Принцип работы солнечной электростанции - изображение 74 - изображение 74

Кстати, эта плавучая СЭС была построена на месте заброшенного угледобывающего предприятия.

Технология, основанная на фотовольтарическом эффекте, является наиболее перспективной на сегодня, и по оценкам экспертов солнечные панели уже в ближайшие 30-40 лет смогут производить около 20% мировой потребности электроэнергии.

Читайте также: Как будет выглядеть мир через 100 лет

Гелиотермальная энергетика

Тут подход немного другой, т.к. солнечное излучение используется для нагревания сосуда с жидкостью. Благодаря этому она превращается в пар, который вращает турбину, что приводит в выработке электричества.

По такому же принципу работают тепловые электростанции, только жидкость нагревается посредством сжигания угля.

Самый наглядный пример использования данной технологии – это станция Иванпа Солар в пустыне Мохаве. Она является крупнейшей в мире солнечной гелиотермальной электростанцией.

Принцип работы солнечной электростанции - фотография 75 - изображение 75

Работает она с 2014 года и не использует никакого топлива для производства электричества – только экологически чистая солнечная энергия.

Котёл с водой располагается в башнях, которые Вы можете видеть в центре конструкции. Вокруг расположено поле из зеркал, направляющих солнечные лучи на вершину башни. При этом компьютер постоянно поворачивает эти зеркала в зависимости от расположения солнца.

Принцип работы солнечной электростанции - фотография 76 - изображение 76

Солнечный свет концентрируется на башне

Под воздействием концентрированной солнечной энергии вода в башне нагревается и становится паром. Так возникает давление, и пар начинает вращать турбину, вследствие чего выделяется электричество. Мощность этой станции – 392 мегаватт, что вполне можно сопоставить со средней ТЭЦ в Москве.

Интересно, что подобные станции могут работать и ночью. Это возможно благодаря помещению части разогретого пара в хранилище и постепенном его использовании для вращения турбины.

Солнечные аэростатные электростанции

Это оригинальное решение хоть и не получило широкого применения, но всё же имеет место быть.

Сама установка состоит из 4 основных частей:

  • Аэростат – располагается в небе, собирая солнечное излучение. Внутрь шара поступает вода, которая быстро нагревается, становясь паром.
  • Паропровод – по нему пар под давлением спускается к турбине, заставляя её вращаться.
  • Турбина – под воздействием потока пара она вращается, вырабатывая электрическую энергию.
  • Конденсатор и насос – пар, прошедший через турбину, конденсируется в воду и поднимается в аэростат с помощью насоса, где снова разогревается до парообразного состояния.

Принцип работы солнечной электростанции - фото 77 - изображение 77

В чём преимущества солнечной энергетики

  • Солнце будет давать нам свою энергию ещё несколько миллиардов лет. При этом людям не нужно тратить средства и ресурсы для её добычи.
  • Генерация солнечной энергии – полностью экологичный процесс, не имеющий рисков для природы.
  • Автономность процесса. Сбор солнечного света и выработка электроэнергии проходит с минимальным участием человека. Единственное, что нужно делать, это следить за чистотой рабочих поверхностей или зеркал.
  • Выработавшие свой ресурс солнечные панели могут быть переработаны и снова использованы в производстве.

Проблемы развития солнечной энергетики

Несмотря на реализацию идей по поддержанию работы солнечных электростанций в ночное время, никто не застрахован от капризов природы. Затянутое облаками небо в течение нескольких дней значительно понижает выработку электричества, а ведь населению и предприятиям необходима его бесперебойная подача.

Строительство солнечной электростанции – удовольствие не из дешёвых. Это обусловлено необходимостью применять редкие элементы в их конструкции. Не все страны готовы растрачивать бюджеты на менее мощные электростанции, когда есть рабочие ТЭС и АЭС.

Для размещения таких установок необходимы большие площади, причём в местах, где солнечное излучение имеет достаточный уровень.

Рекомендуем: Самые пригодные для колонизации планеты

Как развита солнечная энергетика в России

К сожалению, в нашей стране пока во всю жгут уголь, газ и нефть, и наверняка Россия будет в числе последних, кто полностью перейдёт на альтернативную энергетику.

На сегодняшний день солнечная генерация составляет всего 0,03% энергобаланса РФ. Для сравнения в той же Германии этот показатель составляет более 20%. Частные предприниматели не заинтересованы во вложении средств в солнечную энергетику из-за долгой окупаемости и не такой уж высокой рентабельности, ведь газ у нас обходится гораздо дешевле.

В экономически развитых Московской и Ленинградской областях солнечная активность на низком уровне. Там строительство солнечных электростанций просто нецелесообразно. А вот южные регионы довольно перспективны.

Так одной из крупнейших в нашей стране является Орская СЭС. Она состоит из 100 тыс. модулей, выдающих суммарную мощность 25 МВт. Выработанное электричество подаётся в Единую энергетическую систему России (ЕЭС).

Принцип работы солнечной электростанции - фотография 78 - изображение 78

Самой мощной сегодня является СЭС Перово, расположенная в Республике Крым. Она выдаёт более 105 МВт, что на момент открытия станции было мировым рекордом. СЭС Перово состоит из 440 000 фотоэлектрических модулей и занимает площадь 259 футбольных полей.

Принцип работы солнечной электростанции - изображение 79 - изображение 79

Вообще в Крыму солнечная энергетика неплохо развита – там более десятка солнечных электростанций мощностью от 20 МВт. Правда, вся полученная электроэнергия уходит сугубо на нужды полуострова.

К 2020 году в России планируется построить 4 крупных СЭС, мощность которых позволит увеличить долю солнечной энергии до 1% от всего энергобаланса страны.

Таким образом, уже сегодня можно с уверенностью сказать, что солнечная энергетика способна в недалёкой перспективе выступить полноценной альтернативой традиционным способам получения электроэнергии. И даже в России эта отрасль хоть и медленно, но развивается.

Как работают солнечные электростанции

Принцип работы солнечной электростанции - фотография 80 - изображение 80

Солнечные электростанции (СЭС) – источник электроэнергии будущего. Экологически чистые, они могут быть построены на неиспользуемых территориях пустынь. «Топливо» для них – абсолютно бесплатное, поэтому затраты на получение энергии складываются только из ремонта и обслуживания станций. По принципу действия различают несколько видов электростанций.

Инструкция

  1. В электростанциях башенного типа вода, находящаяся на вершине башни высотой 18-24 м, нагревается под действием солнца. Образующийся при этом пар насосом подается на турбогенератор. Чтобы нагрев воды был интенсивнее, башня окрашена в черный цвет, а по ее периметру расположены гелиостаты – зеркала, автоматически поворачивающиеся так, чтобы концентрировать солнечные лучи на башне.
  2. Электростанции с фотоэлементами являются наиболее распространенными. Фотоэлементы преобразуют солнечную радиацию в электрическую энергию. Непосредственно на станциях такие элементы имеют большую площадь и расположены на широкой территории в количестве нескольких десятков или сотен пластин. Кроме того, аналогичные элементы устанавливаются на здания, обеспечивая питанием как отдельные агрегаты, так и целые поселки.
  3. Электростанции с параболическими концентраторами работают по принципу нагревания теплоносителя, проходящего по трубопроводу в центре зеркала-параболы, которое в свою очередь предназначено для фокусирования солнечных лучей. В качестве теплоносителя используется, как правило, специальное масло, отдающее тепло воде. А пар, образующийся из воды, также поступает на турбогенератор.
  4. Отдельный вид электростанций с параболическими концентраторами – станции, использующие двигатель Стирлинга, установленный в фокусе зеркала-параболы. Отсутствие кривошипно-шатунного механизма в двигателе Стирлинга позволяет повысить КПД станции. В качестве теплоносителя используется гелий или водород, который, расширяясь при нагревании, непосредственно приводит в движение поршень мотора.
  5. Комбинированные солнечные электростанции могут одновременно вырабатывать горячую воду с помощью концентраторов и получать электроэнергию посредством фотоэлементов. Горячая вода может использоваться как для водоснабжения жилых домов, так и для технических нужд

Видео по теме

Источники

  • как работают солнечные

Источники:

Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Оставить комментарий:

Отправить

Полезные сервисы:

Опрос: Насколько Вам помогла информация на нашем сайте? (Кол-во голосов: 639)
Сразу все понял
Не до конца понял
Пришлось перечитывать несколько раз
Вообще не понял
Как я сюда попал?
Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа. Результаты