Современные солнечные электростанции

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

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

Виды современных солнечных электростанций

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

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

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

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

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

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

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

Как работают СЭС для дома

Схема солнечной электростанцииВ состав бытовой электростанции входят:

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

Электричество вырабатывается панелями, преобразующими энергию солнца в постоянный ток.

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

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

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

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

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

Готовые комплекты

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

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

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

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

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

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

Плюсы и минусы применения

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

Среди достоинств гелиосистем следует выделить:

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

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

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

Целесообразность

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

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

Источник: https://teplo.guru/eko/solnechnyie-elektrostantsii-raznovidnosti.html

Устройство солнечной электростанции

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

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

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

Типы солнечных электростанций

По принципу действия солнечные электростанции можно разделить на две группы:

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

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

  • башенная;
  • тарельчатая;
  • с параболическим концентратором.

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

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

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

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

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

Достоинства и недостатки солнечных электростанций

Достоинствами солнечных электростанций являются:

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

Недостатки солнечных электростанций:

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

Использование солнечных электростанций для дома

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

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

В состав солнечной электростанции для бытового потребления входят следующие блоки:

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

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

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

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

Решения от производителей

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

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

Стоимость такой солнечной электростанции составляет 127 тысяч рублей.

В состав станции СЭ-700 входят:

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

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

Решили собрать самостоятельно?

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

Эксплуатация и отзывы о работе

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

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

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

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

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

Читайте также:  Чем так хороши ветряные электростанции?

Отзывы об эксплуатации солнечных электростанций и солнечных батарей оставляют те, кто пользовался ими не более трех лет. За это время выхода из строя солнечных батарей не наблюдалось, что подтверждает их надежность.

Выводы по данной тематике

  • В мировой электроэнергетике все чаще используются электростанции, преобразующие в электричество энергию солнца.
  • В одних солнечных электростанциях используются паровые турбины, вырабатывающие электроэнергию, а в других происходит прямое преобразование солнечной энергии в электрическую.
  • В бытовых солнечных электростанциях используются солнечные батареи.
  • Промышленность производит большое количество бытовых солнечных электростанций различной мощности, причем мощные станции стоят дорого.
  • Наличие в продаже основных элементов солнечных электростанций позволяет собрать такую станцию своими руками.
  • Опыт установки и эксплуатации солнечных электростанций показывает, что они достаточно надежны.

Источник: http://greenologia.ru/eko-zhizn/texnologii/solnechnie-elektrostancii.html

Готовые солнечные электростанции для дома и дачи

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.

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.

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);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;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;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.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).

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.

Источник: https://www.asutpp.ru/solnechnye-elektrostancii.html

Применение солнечных электростанций в России

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.

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.

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.

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.

Читайте также:  Виды инверторов для солнечных батарей

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.

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.

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.

«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.

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.

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.

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.

Источник: https://sovets24.ru/1500-solnechnaya-elektrostanciya.html

Плюсы и минусы солнечных электростанций

Учитывая, что даже самые продвинутые на сегодняшний день ТЭС и АЭС нещадно вредят окружающей среде, неудивительно, что закономерным итогом в погоне за дешевой электроэнергией, стал здоровый интерес к возобновляющимся источникам. Это энергия воды, ветра, термальных источников, приливных волн. Но, пожалуй, есть смысл обсудить именно ту энергию, которую в отличие от других, можно найти практически везде. Это солнечная энергия.

Читайте также:  Способы использования солнечной энергии

Особенности функционирования

Принцип работы солнечных электростанций относительно прост. В случае с классическими солнечными панелями, свет падает на поверхность полупроводника и освобождает в его атомной решетке электроны, которые идут дальше в виде электричества.

Солнечными электрическими станциями на сегодняшний день уже вряд ли кого-то удивишь. Излучение Солнца, по земным меркам, является практически вечным, поэтому лучшего возобновляемого источника электричества нам не найти. При этом электростанции данного вида тоже делятся на подтипы.

Башенные СЭС

Основываются на получении электричества путем концентрации солнечных лучей в определенной точке. Зеркала, расположенные по периметру центральной башни, собирают свет в пучок, который нагревает резервуар с водой на вершине конструкции.

Сэс на панелях

Представляют собой панели, изготовленные из полупроводниковых материалов, как правило, кремний и редкоземельные элементы, в которых энергия добывается при участии фотоэлектрического эффекта.

Такие станции, не собирают лучи солнца, чтобы передать на турбину, а превращают их непосредственно в электричество. Поэтому они наиболее распространены в частном секторе. Такие панели очень удобно устанавливать на любой относительно ровной поверхности, будь то крыша, стена или склон холма.

Тарельчатые СЭС

Также существуют такие виды электростанций, как СЭС тарельчатого типа. Они хоть и похожи на электростанции башенного типа, предполагают наличие отражающей тарелки, которая концентрирует всю энергию на генераторе, расположенным прямо перед ней.

Аэростатные станции

Поднимаясь на определенную высоту и концентрируя солнечную энергию с помощью специального отражающего купола, передают ее в термопреобразователь, а затем вниз в форме электричества. Такой способ относительно дешевый, но малоэффективен.

Преимущества солнечных электростанций состоят в том, что солнечные панели долговечны. По разным подсчетам срок их службы составляет от 10 до 50 лет. Свет они улавливают даже в пасмурные дни.

Произведенное электричество заряжает специальные аккумуляторы, которые отдадут вам его обратно в темное время суток, когда батареи бездействуют. Не требуется дополнительного обслуживания и закупок топлива как в случае с бензиновым генератором.

Также очевидным плюсом является то, что вам не придется за эту электроэнергию платить. Теперь нет необходимости зависеть от стандартных поставок электроэнергии. В случае сбоев с электричеством, у вас всегда будет надежная альтернатива.

Частное использование

На данный момент большое распространение для частного использования, получили решения в виде готовых комплектов солнечных электростанций. Покупателю таких комплектов, не придется тратить большие силы на установку и настройку оборудования.

Отдельные части системы полностью совместимы друг с другом и требуют простой установки на крышу или стену жилого дома. Главное, чтобы данная зона хорошо освещалась в течение всего дня.

Солнечная электростанция для дома станет лучшим решением, в том случае, если вы живете в области, где есть проблемы с поставками или обрывами электричества.

Выбор СЭС

Если вы интересуетесь вопросом, как выбрать солнечную электростанцию, то рекомендуется использовать уже готовые комплекты, которые можно купить в одном из многочисленных специализированных магазинов.

Чтобы правильно выбрать готовую станцию, нужно будет учесть несколько факторов:

  • Материал, из которого изготовлены панели. Обычно, кремниевые панели намного долговечнее и надежнее остальных.
  • Обязательно нужно посчитать объем вашего энергопотребления, чтобы купить необходимые мощности. При этом не забудьте учесть плотность освещенности в вашем регионе.
  • Правильно выберите аккумулятор. Его напряжение должно сочетаться с напряжением инвертора.
  • Инвертор должен быть защищен от перегрузок.
  • Набор должен быть рассчитан на подключение дополнительных мощностей.

В настоящее время существует большой выбор не слишком дорогих комплектов, которые помогут вам раз и навсегда решить личный энергетический кризис.

Источник: http://electrikmaster.ru/solnechnaya-elektrostanciya/

Строительство солнечных электростанций

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

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

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

  • При повышении температуры жидкость нагревается, выделяя пар или повышая температуру маслянистого теплоносителя. Воздушные массы запускают генератор, который вырабатывает электроэнергию.
  • В противном случае коэффициент полезного действия станций сводился бы к минимуму. Вогнутая конструкция зеркал с отражающим покрытием обеспечивает максимальный сбор солнечной энергии.
  • Для бесперебойной работы некоторые конструкции оснащены мощными аккумуляторами, так как в ночное время станции не вырабатывают энергию.

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

Виды и принцип работы: СЭС электростанция

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

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

Виды СЭС:

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

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

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

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

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

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

В промышленных масштабах используют сотни приборов.

Как работает солнечная электростанция

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

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

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

Конструкция состоит:

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

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

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

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

Экономные солнечные генераторы: принцип работы

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

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

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

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

Многие предпочитают использовать солнечные генераторы, поскольку они экономные и практичные

Достоинства системы заключаются:

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

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

Плюсы и минусы СЭС

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

Плюсы солнечных электростанций:

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

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

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

Мощность вырабатываемого тока напрямую зависит от погодных условий.

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

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

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

Схема солнечной электростанции: на что обратить внимание при покупке

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

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

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

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

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

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

Как работают солнечные электростанции (видео)

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

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

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

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

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector