Солнечные станции

Солнечная электростанция «ЭкоХолодильник» позволяет на даче без магистрального электроснабжения хранить продукты в холодильнике, освещать дом, заряжать мобильные устройства, пользоваться вибрационным насосом для подачи воды в дом.

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

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.

Солнечные батареи

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.

Читайте также:
Установка каркасного бассейна на даче

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.

Фотоэлектрическая крышная система

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 «-».

Читайте также:
Технология кладки в один кирпич своими руками

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.

Комплект SX-1500

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.

Читайте также:
Фильтр грубой очистки воды: разновидности

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.

Солнечно-вакуумные системы

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.

Что такое солнечная электростанция

Любая СЭС представляет собой специализированный комплекс оборудования, способный улавливать электромагнитное излучение солнца и преобразовывать его в тепловую или электрическую энергию.

Для этого использовались разные технологии, которые с годами совершенствовались.

Наиболее ранний известный метод позволял получать энергию за счет перепада температур в герметичной прозрачной башне. Его использовали на французских фермах еще в 19 столетии.

Следующим технологическим решением стала система зеркал, размещаемых концентрическими кругами вокруг высокой центральной башни, на которой устанавливался бак с теплоносителем. Фокусировка лучей от каждого зеркала нагревала бак до температур от 500 до 700°C. Теплоноситель превращался в перегретый пар, передающийся на лопатки турбин. К сожалению, эффективные установки подобного рода требовали огромных площадей, а небольшие домашние солнечные электростанции смонтировать таким путем было невозможно.

Гораздо более прогрессивными и перспективными являются современные СЭС на базе фотоэлектрических солнечных панелей. Теоретическая эффективность таких установок может достигать 80%, а их размеры могут колебаться от миниатюрной батареи на поясе до огромных ферм, занимающих сотни квадратных километров.

В связи с этим далее мы будем рассматривать только станции, генерирующие энергию с помощью фотоэлектрических батарей.

Инсоляция. Общие сведения для расчёта солнечных электростанций.

Инсоляцией (на латыни in solo – выставляю на солнце) называется облучение поверхности параллельных пучком лучей, которые берут свое начало с направления источника света. В нашем случае источником света всегда является Солнце.

Инсоляция значительно отличается в разных точках поверхности Земли. В южных районах России инсоляция значительно выше чем в средней полосе или на севере страны.

Для сравнения приведем суммарные годовые значения инсоляции для различных регионов земного шара: Европа 1000-1800кВт×ч/м2; Центральная Африка примерно 2300 кВт×ч/м2, Ближний Восток – 2000кВт*ч/м*2, Средняя Азия 1800кВт*ч/м*2, Москва 1000кВт*ч/м*2, Сочи 1300кВт*ч/м*2, Архангельск -850кВт*ч/м*2.

Сезонные колебания значений месячной инсоляции увеличиваются, чем ближе к одному из полюсов Земли. Например в Москве разница между инсоляцией летом и зимой может отличаться более чем в 7-8 раз, а в Краснодаре лишь в 3-4 раза(хотя и это много).

Подобные сезонные колебания инсоляции были бы мало ощутимы, будь ось Земли перпендикулярна орбите вращения Земли вокруг Солнца. И тогда такие колебания инсоляции зависели бы лишь от расстояния до Солнца. Но реально земная ось составляет угол в 23° с плоскостью орбиты Земли, и это вносит существенные сезонные колебания в инсоляцию конкретной области Земли.

Изображенные на рисунке выше потоки энергии солнечного света А, Б и В идентичны, но по причине кривизны земной поверхности и атмосферы, энергия потоков А и В после прохождения атмосферы уменьшается сильнее, чем энергия потока Б.

Читайте также:
Технология шнекового бурения скважин станками

На рисунке показано положение Земли для 21 июня, дня когда лучи Солнца на 23-й параллели попадают на поверхность перпендикулярно. Это день с максимальной долготой дня. Широта местности учитывается ориентацией «солнечных модулей» при монтаже солнечной установки.

Кроме того инсоляция зависит еще от нескольких важных факторов:

  • времени года, например зимнее время характеризуется малой освещенностью и коротким световым днем;
  • времени суток, т.к. освещенность в течении дня меняется, кроме того солнечные лучи, попадающие на поверхность солнечного модуля под очень острым углом практически не воспринимаются солнечным модулем;
  • рельефа местности, включая предметы загораживающие солнце: здания, деревья, горы и прочее;
  • конкретных погодных условий в режиме реального времени ( снег, туман, облака ).

Солнечная радиация на верхней границе атмосферы (Вт × ч/м 2 в сутки)

Согласно таблице инсоляция летом и зимой отличается весьма значительно. Если сравнивать значения инсоляции на разных широтах 21 июня, то можно заметить, что инсоляция колеблется в пределах 370-512Вт*ч/м*2, т.е. не очень сильно. А вот 21 декабря ситуация совершенно иная – значения инсоляции колеблется от 0 до 401Вт*ч/м*2. Т.е. зимой, чем выше широта, тем значительней разница с летним значением инсоляции.

В декабре между северными и южными широты имеет максимальное отличие. Вследствие этого инсоляция сильно различается в зависимости от времени года и географического положения. Об этом не стоит забывать при использовании ВИЭ на основе солнечных батарей.

Годовые колебания инсоляции на экваторе совсем незначительны, но весьма сильно нарастают при перемещении к северу. Даже для южных регионов нашей страны, таких как Краснодарский край, из-за низкой облачности в зимний период солнечная радиация в 3-4 раза меньше, чем летом. Для Москвы же эта разница достигает 8-10 раз. Эти годовые колебания на территории России невелики для Восточной Сибири, Дальнего Востока , а также районов высокогорья. Здесь, кроме более менее равномерного распределения инсоляции в течении года, сказывается тот факт, что при одной и той же освещенности эффективность холодной солнечной батареи несколько выше, чем нагретой жарким летним солнцем.

По этой причине при монтаже солнечных модулей на кровле следует обеспечить воздушный зазор для свободной циркуляции воздуха под солнечными модулями для охлаждения рабочей поверхности модуля. Небольшой компенсации влияния сезонности на работу солнечной станции добиваются летним и зимним положением солнечных модулей относительно горизонта – для летнего периода угол наклона на 15° меньше географической широты, а для зимнего периода на 15° больше. Это связано с высотой стояния светила.

При круглогодичном использовании солнечной батареи с целью получения максимума энергии в целом за год без сезонной регулировки наклона угол должен быть равен географической широте местности.

Фактор времени суток можно учитывать проводя слежение за солнцем. Слежение по азимуту даст прибавку в 20% к снимаемой с солнечной батареи энергии, а дополнительное слежение за светилом по высоте еще 10%. Устройства, обеспечивающие подобное слежение называются трекерами. “Слежение” осуществляется при помощи поворотной платформы на которой закреплены солнечные модули. Платформа непрерывно или дискретно “следит” за Солнцем. Но прежде всего необходимо сопоставить количество дополнительно полученной энергии со стоимостью трекера, его монтажа и обслуживания. В обычной практике ограничиваются стационарной установкой солнечных батарей.

В статье «Таблицы инсоляции» опубликованы среднестатистические нормы инсоляции на территории основных территорий РФ и бывшего СССР с градацией по месяцам и ориентации плоскости светоприемника в пространстве. Необходимо учитывать, что в таблице 2 значения солнечной радиации выражены в МДж/м2 и для горизонта

Солнечная электростанция «Эко Холодильник Телевизор Свет Насос» (круглосуточного использования)

Монтажная конструкция входит в комплект.

Можно установить самостоятельно или с помощью специалистов ЭкоВольт.

Солнечная электростанция «Эко Холодильник Телевизор Свет Насос» помогает на даче без сетевого электричества иметь возможность хранить продукты в холодильнике, освещать дом, питать насос подачи воды или полива, заряжать мобильные устройства и смотреть любимые телепередачи, заряжать аккумуляторный электроинструмент.

Читайте также:
Утепление окон пенопластом снаружи

Круглые сутки энергия доступна для питания ваших бытовых приборов, например:

Виды подключений

Отдельные панели можно соединять в готовые комплекты тремя способами:

  • параллельно – с целью повышения силы тока при неизменном напряжении на выходе;
  • последовательно – при желании повысить выходное напряжение (например, с 12 до 24 вольт), что позволяет эффективнее использовать солнечную энергию, уменьшив электрические потери;
  • по смешанной параллельно-последовательной схеме – в достаточно больших СЭС применяется для получения любых требуемых электрических параметров тока и напряжения на выходе.

Для вывода на внешние устройства переменного тока в 220 вольт используется инвертор.

Виды модулей, которые мы предлагаем

Для солнечной электростанции у нас Вы можете купить монокристаллические и поликристаллические панели ведущих мировых производителей и брендов – Хевел, DELTA, ФСМ, One-Sun.

Все линейки фотоэлектрических батарей имеют сертификаты соответствия для продажи в России, Европе и США и обладают следующими преимуществами:

  • максимальной категорией качества Grade A по международным стандартам IEC61215 и IEC61730;
  • высочайшим классом влагостойкости IP67;
  • гарантией от производителя;
  • наличием сверхпрочного закаленного защитного стекла;
  • автоматической спайкой на роботизированной линии;
  • сниженным сопротивлением на токопроводящих шинах;
  • оригинальным дизайном.

Принцип работы современных солнечных электростанций

Принцип работы современных солнечных электростанций (СЭС) основан на сборе сконцентрированной солнечной энергии при помощи зеркал и отражении солнечных лучей на приемники, которые собирают солнечную энергию и преобразуют его в тепло. Эта тепловая энергия может быть использована для производства электроэнергии с помощью паровой турбины или теплового двигателя, который приводит в действие генератор.

Принцип действия солнечной электростанции

Рис.1. Принцип действия солнечной электростанции

Получение электроэнергии от солнца давно применяется во всем мире. Главной задачей ученых на данный момент является необходимость так усовершенствовать имеющиеся технологии, чтобы как можно больше увеличить их КПД.

Производство электроэнергии из солнечной энергии — тема очень актуальная и интересная для многих государств в сегодняшнее время. Малые солнечные электростанции могут обеспечить электроэнергией дома, предприятия, общественные здания и сохранят богатство глубинных недр земли. Большие солнечные энергетические системы способны вырабатывать неограниченное число электроэнергии и способствовать развитию электроэнергетической отрасли в мировом масштабе.

Фотоэлектрические элементы, названные в ученой среде как солнечные элементы, являются устройствами из полупроводниковых материалов и служат для выработки электричества. Фотоэлектрические элементы бывают разных размеров, объемов и форм. Их чаще всего объединяют между собой в фотоэлектрические модули, а модули — соединяют в фотоэлектрические батареи.

Фотоэлектрические (PV) элементы, фотомодули и устройства преобразуют солнечный свет в электрическую энергию. Понятие фотогальваники или выработки тока из солнечной энергии, можно в буквальном смысле охарактеризовать, как свет и электричество.

Впервые это понятие упоминалось примерно в 1890 году, как «photovoltaic» — фотоэлектрический (фотогальванический) и имело две составляющие: фото, происходит от греческого слова свет и напряжения, связанного с именем пионера Алессандро Вольта в области электричества. Фотоэлектрические материалы и устройства преобразующие энергию света в электрическую энергию, были открыты известным французским физиком Эдмоном Беккерелем еще в 1839 году.

Беккерель смог открыть процесс использования солнечного света для получения электрического тока при помощи твердого материала. Но потребовалось, чтобы прошло больше полувека, чтобы ученые по-настоящему смогли понять этот процесс и узнать, что фотоэлектрический или фотогальванический эффект вызывают только определенные материалы способные преобразовывать энергию света в электрическую энергию на атомном уровне.

Сегодня фотоэлектрические системы стали важной частью нашей повседневной жизни. Мини солнечные электростанции применяются для обеспечения питания у мелких приборов и приспособлений используемых в быту, таких как, калькуляторы, наручные часы или зарядное устройство для сотового телефона. Более сложные — применяются для спутников связи, водяных насосов, уличного освещения, работы бытовых приборов и машин в некоторых домах и на рабочих местах. Многие дороги и дорожные знаки, также теперь работает с помощью фотоэлектрических элементов или модулей.

Впервые на практическую возможность использования людьми огромной энергии Солнца указал основоположник теоретической космонавтики К.Э. Циолковский в 1912 году во второй части своей книги: “Исследования мировых пространств реактивными приборами”. Он писал: “Реактивные приборы завоюют людям беспредельные пространства и дадут солнечную энергию, в два миллиарда раз большую, чем та, которую человечество имеет на Земле”.

Читайте также:
Спальня в частном доме: дизайн и интерьер

Энергия солнца может быть использована как в земных условиях, так и в космосе. Наземные солнечные электростанции следует строить в районах расположенных как можно ближе к экватору с большим количеством солнечных дней. В настоящее время солнечную энергию экономически целесообразно использовать для горячего водоснабжения сезонных потребителей типа спортивно-оздоровительных учреждений, баз отдыха, дачных поселков, а также для обогрева открытых и закрытых плавательных бассейнов.

Что такое микрогенерация

В европейских странах микрогенерация развивается уже три десятилетия, у нас она делает только «первые шаги», но о перспективности данного направления говорит хотя бы тот факт, что даже в Великобритании почти на миллионе частных домов установлены фотоэлектрические модули. А ведь ее вполне обоснованно называют Туманным Альбионом из-за характерных климатических условий. В нашей стране сетевые солнечные электростанции, функционирующие параллельно с электрическими сетями, появились сравнительно недавно. Параллельный режим работы сетевой солнечной электростанции обеспечивает двусторонний обмен: электроэнергия может, как подаваться от генератора в централизованную электросеть, так и потребляться из сети при необходимости. Для учета отданной и потребленной электроэнергии используются двунаправленные (реверсные) счетчики. Сетевые солнечные электростанции – это возможность обеспечивать собственные потребности в электроэнергии в дневное время суток и продавать излишки.

Согласно принятому ФЗ № 35 «Об электроэнергетике», каждый частник или юридическое лицо, установивший солнечную электростанцию мощностью до 15 кВт, имеет право отдать имеющиеся излишки в сеть. А сбытовая организация обязана эту выработанную, но не потребленную электроэнергию у объекта микрогенерации приобрести.

Фото солнечные панели на крыше дома

Такую мощность электросети выделяют для объектов индивидуального жилищного строительства, а также для предприятий малого и среднего бизнеса, логично, что и за предел для микрогенерации взяли равное значение.

Основная цель использования объекта микрогенерации, в частности, сетевой солнечной электростанции – покрытие собственных потребностей в электроэнергии.

Если же количество выработанной электроэнергии превысит объем потребляемой, то избытки можно реализовать. Например, в регионах с повышенной солнечной активностью или при снижении потребления в период отпусков, когда дома никого нет. А раз цели заработать на выработке электричества не стоит, то и налогообложение возможного дохода от продажи электроэнергии не предусмотрено.

ТОП самых больших СЭС в мире

Крупнейшие солнечные фермы расположены в ТОПе по возрастанию, в зависимости от вырабатываемой мощности. Обратим внимание и на крупные солнечные электростанции России.

10 место: Солнечная электростанция Айвонпа, США

Солнечная электрогенерирующая система Ivanpah расположена в пустыне Мохаве в Калифорнии. Мощность комплекса достигает 377 мегаватт. Площадь фермы – 14,2 кв. км.

Солнечная электростанция Ivanpah

Принцип работы СЭС заключается в том, что изогнутые зеркала отражают солнечный свет и фокусируют его на башне (ресивере). Тепловая энергия испаряет жидкость. Давление пара вращает турбину электрогенератора. Жидкость охлаждается, конденсируется, и процесс идет беспрерывно. СЭС включает в себя 3 станции (видны на карте ниже). Электроэнергии, вырабатываемой всеми тремя башнями, достаточно для обслуживания более 140 000 домов в Калифорнии, при условии максимального потребления электричества.

Ivanpah: фото со спутника

Система позволяет предотвратить выбросы углекислого газа более чем на 400 000 тонн в год, по сравнению с использованием топлива в электростанциях. Есть обратная сторона медали в работе этой солнечной электростанции – из-за высоких температур возле башни погибают насекомые и птицы. По данным экологической службы США, за первый год работы СЭС погибло 3 504 птицы – около 10 особей в день.

Topaz Solar Farm

Строительство Топаза началось в 2011 году. Станция была почти полностью завершена к ноябрю 2014 года, когда она была запущен и начала вырабатывать электроэнергию. К февралю 2015 года все строительные работы закончились, и оператор завода BHE Renewable объявил, что проект официально завершен. При работе на полную мощность, 550-мегаваттная электростанция производит достаточно электроэнергии для питания около 180 000 домов. По оценкам владельца, этого достаточно, чтобы вытеснять около 407 000 тонн углекислого газа в год.

Читайте также:
Сравним какой дом лучше: каркасный или из бруса?

С уровня земли, площадь объекта трудно понять. Посетители Топаза описывают ряды солнечных панелей, которые, кажется, бесконечно уходят в горизонт. Чтобы понять масштаб, посмотрим на фото со спутника. Солнечные батареи выглядят серыми и угольными. Окружающие сельскохозяйственные угодья и луга выглядят коричневыми и зелеными. Электростанция расположена в пределах равнины, окруженной хребтом Калиенте на западе и хребтом Темблор на востоке.

Topaz Solar Park: фото со спутника

Солнечные модули Topaz монтируются вместе, поддерживаемые стальными колоннами; конструкция удерживает модули на высоте 1,5 м над землей. Ряды панелей уложены таким образом, что они образуют большие геометрические фигуры, которые частично определяются наличием подъездных путей, русел ручья и существующей инфраструктурой.

8 место: Solar Star – крупнейшая солнечная электростанция в США

Ферма расположена в Калифорнии, недалеко от города Розамонд. Площадь составляет 13 кв. км. Выходная мощность – 580 МВт. Название переводится как «солнечная звезда». Если совсем адаптировать до привычной фразы – «звезда по имени Солнце».

Солнечная электростанция Solar Star

Solar Star – одна из самых старых в нашем ТОПе. Её строительство началось в 2013 году и было завершено в марте 2015 года. Объект включает в себя 1,72 миллиона солнечных панелей, которые могут поставлять электроэнергию для снабжения примерно 255 000 домов (по подсчетам, актуальным для США). Solar Star ежегодно выделяет 23 ГВт солнечной энергии и обеспечивает 17% энергоснабжения Калифорнии.

Solar Star: вся площадь

Помимо помощи Калифорнии в достижении целей в области возобновляемой энергии, в рамках строительства и обслуживания электростанции было создано около 650 рабочих мест. Электростанция заботится и об экологии. За счет использования солнечной энергии в атмосферу не попадает более 570 000 тонн углерода в год. Такой объем сравним с тем, который вырабатывают 2 миллиона автомобилей за 20 лет.

7 место: Солнечная электростанция Kamuthi, Индия

Завод в Камути, (регион Тамил Наду) является седьмой в рейтинге крупнейших солнечных электростанций в мире. Построена она всего за восемь месяцев, завод был запущен в эксплуатацию в сентябре 2016 года. Мощность объекта – 648 мегаватт электрической энергии. Электростанция располагается на площади 10 кв. км.

Солнечная электростанция Kamuthi

Строительство СЭС обошлось в $680 млн. (пересчет по курсу 2018 года). Деятельность станции обеспечивают 2,5 млн солнечных модулей, 6 000 км соединяющего кабеля, более 150 трансформаторов. Для строительства конструкций было использовано 30 000 тонн стали. Срок службы станции – 25 лет. Работая на максимальной мощности, она может вырабатывать 1350 гигаватт электрической энергии. Учитывая затраты, срок службы и количество генерируемой энергии, каждый кВт/ч электроэнергии обходится владельцу в

Крупнейшие солнечные электростанции России

В нашей стране переработка солнечной энергии в электрическую в промышленных масштабах началась в 2015 году. Первой была построена солнечная электростанция Батагай.

СЭС в посёлке Батагай

Её пиковая мощность достигает 1 МВт. Внесена в книгу рекордов Гиннесса как самый северный объект фотовольтаики (переработка энергии солнца в электрическую). Станция насчитывает 3600 панелей, улавливающих солнечный свет. Позволяет экономить 300 тонн топлива в год (используемого в электрогенераторах).

ТОП-3 крупнейших солнечных электростанций в России

По состоянию на I квартал 2019:

  • Сорочинская СЭС (Уран). Находится в Оренбургской области, занимает площадь 0,91 кв. км. Мощность – 60 МВт. Введена в эксплуатацию в конце 2018;
  • Новосергиевская солнечная ферма (Нептун). Оренбургская область, площадь расположения фотоэлементов – 0,9 кв. км. Мощность – 45 МВт. Суммарной мощности двух станций достаточно, чтобы обеспечить порядка 10 тысяч частных домов;
  • Орская СЭС им. Влазнева. Запуск – декабрь 2015 года. На площади в 1 кв. км. расположено около 160 тысяч фотоэлементов. Мощность – 40 МВт.

Солнечная энергетика является одним из самых перспективных направлений в настоящее время. Она позволяет снижать нагрузку на окружающую среду, минимизировать затраты на производство электрической энергии. Более того, ресурс является возобновляемым – Солнце будет светить еще не один миллион лет.

Читайте также:
Советы по самостоятельной укладке плитки на деревянный пол

.02 США.

Интересный факт!

Ежедневную очистку солнечных батарей производят роботы, которые заряжаются от этих же солнечных элементов.

6 место: Villanueva solar – самая крупная электростанция в Северной и Южной Америке

Солнечный парк базируется в Коауила, Мексика. Занимает площадь в 24 кв. км. Вырабатываемая мощность – 754 мегаватта.

  • Вильянуэва-1 мощностью 427 МВт (введен в 2016 году);
  • Вильянуэва-3 мощностью 327 МВт (ввод — начало 2018 года);
  • Вильянуэва-2 – сроки запуска не озвучены.

Электростанция Villanueva solar

Enel Green Power Mexico – компания, которая осуществляет надзор за станциями, продолжает наращивать мощность небольшими порциями. Поставленная цель – 1700 ГВт в год после того, как установка будет полностью введена в эксплуатацию. Этот объект является частью обязательств Мексики по поставке 35% электроэнергии из чистых источников к 2024 году. Enel получила права на разработку этих двух проектов в рамках первого в истории тендера по возобновляемым источникам энергии, объявленного Мексикой в марте 2016 года. Компания заключила контракты на поставку экологически чистой энергии сроком на 15 лет и сертификатов чистой энергии сроком на 20 лет. Для строительства СЭС был получен грант в размере €9 млн. от немецкого банка Deutsche Bank и итальянского экспортно-кредитного агентства SACE.

По оценкам, вырабатываемой энергии будет достаточно для удовлетворения потребления энергии более 1,3 миллиона домохозяйств. Проекты также должны компенсировать более 780 000 тонн выбросов углекислого газа.

5 место: Longyangxia Dam Solar Park, Китай

Расположен в Китае, на Тибетском плато. Занимает площадь в 27 кв. км. Вырабатываемая мощность – 850 мегаватт. В 2015 в городе Цыси в восточной провинции Чжэцзян было установлено 300 гектаров солнечных батарей над рыбной фермой. Согласно показателям производительности, ферма вырабатывает 220 гигаватт электроэнергии в год, что достаточно для обеспечения 100 000 домашних хозяйств.

Longyangxia Dam Solar Park

Парк Солнечной плотины Longyangxia был построен в 2015 году и интегрирован с гидроэлектростанцией Longyangxia мощностью 1280 МВт. Вместе два источника энергии дополняют друг друга. Солнечная энергия помогает снизить потребление воды плотиной, в то время как гидроэлектростанция уравновешивает переменное производство энергии из солнечных элементов.

4 место: Kurnool Ultra Mega Solar Park, Индия

Располагается в южном индийском штате Андхра-Прадеш на площади в 24 кв. км. Несмотря на относительно небольшую площадь, электростанции вырабатывают 1000 мегаватт энергии. Внушительный объем выработки достигается благодаря плотному расположению солнечных модулей. Общее количество фотоэлементов – 4 580 471 (на конец 2018).

Kurnool Ultra Mega Solar Park

Индия очень быстро осваивает выработку энергии из солнечного тепла и света. На старте Национальной солнечной миссии Индии в 2010 году в расположении страны было всего 17 МВт вырабатываемой солнечной энергии. Цель была амбициозной – 20 ГВт к 2020 году. Цель воспринималась критиками, как недостижимая. Всего несколько лет спустя, в 2013, Индия увеличила свою цель до 100 ГВт солнечной энергии к 2022 году.

Kurnool на карте

Ультра мега солнечный парк – название, которое совсем не говорит о скромности его создателей. И им действительно есть чем гордиться. Помимо выработки электрической энергии, парк обеспечил работой 2 500 человек. Уже к октябрю 2017 года Kurnool выработал более 800 миллионов ватт и не допустил выбросов более 700 000 тонн углекислого газа (в сравнении с использованием других источников для получения электричества). Годовая компенсация выбросов оксида углерода составляет более 1,89 млн. тонн. Для решения проблемы нехватки воды (мытье солнечных батарей, обеспечение генераторов) был создан резервуар для сбора дождевой воды. Себестоимость одного кВт энергии составляет .07-0.08.

3 место: Солнечная электростанция Datong, Китай

Это не только 3 по мощности, но и первая в мире солнечная электростанция в форме панды общей площадью 5 кв. км была подключена к сети в июле 2017 года в Датуне, Шаньси, Китай.

Солнечная электростанция Datong

Текущая мощность – 1 000 мегаватт. Общая мощность после введения в эксплуатацию всех модулей составит 3 000 МВт. Солнечная электростанция Datong в Китае может стать крупнейшей солнечной электростанцией в мире после ее завершения. Китай продолжает лидировать в мире по инвестициям в возобновляемую энергетику. Согласно правительственной статистике, за 2018 год компания Datong выработала 870 миллионов ватт электроэнергии, что эквивалентно 120 миллионам ватт в месяц. Солнечная электростанция в Датуне заменит 25 миллионов тонн угля в ближайшие 25 лет.

Читайте также:
Что такое стиль китч и как его воссоздать в интерьере квартиры

Чтобы создать визуальный эффект, Panda Green Energy использовала темный монокристаллический кремний совместно с тонкопленочными элементами. Это позволило энергетической компании придать солнечным батареям вид, имитирующий окраску и форму гигантской панды.

Это только первая из 100 солнечных пандообразных электростанций, запланированных на ближайшие годы в Китае и Азии. Благодаря такой форме, развитие эффективного использования природных ресурсов набирает популярность и привлекает больше инвесторов. В мае 2018 года Фиджи объявила о создании небольшой солнечной фермы в форме панды.

СЭС-панда на Фиджи

2 место: Bhadla Solar Park – крупнейшая солнечная электростанция в Индии

Расположена в Индии, район Джодхпур, на площади в 40 кв. км. Bhadla Solar Park вырабатывает 1365 МВт энергии. Завод расширяется и планирует производить дополнительно 880 мегаватт к апрелю 2019 года.

Bhadla Solar Park

На момент публикации статьи компания не заявила о достижении заявленной мощности, поэтому Bhadla Solar Park остается на втором месте нашего рейтинга. Когда электростанция достигнет полной мощности, она получит титул крупнейшего солнечного объекта в мире.

Планируемая выработка энергии позволит Индии приблизиться к своей цели – получение 17% своей энергии от солнечной энергии. Доля на текущий момент – 10%.

1 место: Солнечная ферма в пустыне Тенгер, Китай

По состоянию на I квартал 2019, солнечная электростанция на южной окраине пустыни Тенгер является самой мощной в мире. Ее часто называют «Великой солнечной стеной», по аналогии с другой достопримечательностью Китая – Великой китайской стеной.

Tengger Desert Solar Park

Чтобы в полной мере использовать преимущества световых и тепловых ресурсов пустыни, город Чжунвэй начал строительство пустынного фотоэлектрического промышленного парка в 2012 году. Общая площадь пустыни составляет 36 700 кв. км. Площадь солнечной фермы – всего 43 кв. км. По периметру СЭС произведено насаждение травы и деревьев. Они эффективно сдерживают наступающую пустыню и не позволяют пескам вывести из строя солнечные панели.

Согласно проектной документации, максимальная мощность электростанции составит 60 000 МВт. На текущий момент мощность составляет 1 547 МВт. Если произвести пересчет на российские нормативы (примерно 100 КВт на человека в месяц), выходит, что Тенгер может обеспечивать электроэнергией 11 138 400 человек ежемесячно.

Перспективная солнечная электростанция Mohammed Bin Rashid Al Maktoum

Отметим электростанцию, которая активно развивается, и в ближайшие 2-3 года сможет в корне изменить позиции рейтинга.

На текущий момент находится в стадии строительства, запущена первая фаза. Располагается она в Объединенных Арабских Эмиратах на площади в 77 кв. км.

Проект Mohammed Bin Rashid Al Maktoum Solar Park

Солнечный парк Мохаммеда бен Рашид Аль Мактум вырабатывает мощность 213 МВт. По сравнению с другими объектами, он не выглядит внушительно, но у его создателей амбициозные планы на будущее. Здесь внедряются улучшения, которые, как ожидается, будут генерировать 1000 МВт к 2020 году и 5000 МВт к 2030 году.

Это будет не только крупнейший солнечный парк в мире, но и самая высокая в мире башня для переработки солнечной энергии. 260-метровая башня будет возведена во время четвертого этапа разработки и будет давать 700 МВт от общей мощности станции.

Гибридные СЭС

Они совмещают в себе преимущества сетевых и автономных солнечных электростанций. Работают и от сети (для экономии электричества) и, при отсутствии питания от центральной сети электроснабжения, могут продолжать работать от аккумуляторной батареи. К примеру, в неблагоприятных условиях (пиковая нагрузка или отключение электроэнергии) устройство работает автономно; ночью питается от электросети, а днём питает дом и заряжает аккумуляторную батарею. При использовании дифференцированного тарифа (многотарифного счетчика) удобно заряжать батарею от сети ночью по более низкому тарифу, а днём расходовать запас, не используя энергию более дорогостоящей дневной зоны.

Читайте также:
Стеклянные перегородки в доме, советы дизайнера и фото

Схема подключения гибридной системы

Схема подключения гибридной солнечной электростанции от компании Мосэнергосбыт

Плюсы и минусы

Гибридные системы совмещают в себе функционал двух предыдущих типов солнечных станций: сетевой и автономной СЭС . При наличии электричества в центральной сети гибридные СЭС в дневное время способны замещать потребление из центральной сети, питая электроприборы во внутренней сети вашего дома от солнечных панелей и заряжая аккумуляторные батареи. При авариях на линиях центральной сети или в ночное время гибридная СЭС способна продолжить электроснабжение вашего дома в автономном режиме от аккумуляторов.

Гибридные инверторы также повышают качество электроэнергии во внутренней сети вашего дома, устраняя скачки и перепады напряжения от центральной сети.

Наиболее продуктивными в вашем доме они будут при наличии следующих факторов:

  • частые аварийные отключения сетевого электричества;
  • нестабильное напряжение сети общего пользования;
  • приверженность владельца СЭС тренду на экологичность.

Из-за расширенной функциональности и сложности инвертора, наличия аккумуляторов и необходимости их периодической замены гибридные солнечные электростанции по стоимости выше, чем сетевые СЭС .

Отличным примером гибридной СЭС является комплект «Базовый» от Мосэнергосбыт с номинальной мощностью по ФЭМ 2,9 кВт на базе многофункционального гибридного инвертора EasySolar-II 48/3000/35-32 МРРТ 250/70 GX со встроенным зарядным устройством для аккумуляторов.

Преимуществом данного комплекта является инвертор с дисплеем на котором отображаются параметры батареи, самого MPPT -инвертора и контроллера солнечного заряда. Эти параметры можно считать с помощью смартфона, или любого другого устройства с Wi-Fi. Помимо этого, с Wi-Fi устройства можно осуществлять управление настройками и изменять параметры работы системы.

Дополнительно можно подсоединить к системе более удобный и информативный цветной дисплей с расширенными функциями управления.

При покупке СЭС проконсультируйтесь с местной энергосбытовой компанией относительно возможности продажи излишков получаемой от СЭС энергии. Владелец солнечной электростанции с 2019 года имеет право на заключение договора и продажу электроэнергии гарантирующему поставщику, если его солнечная электростанция может быть классифицирована как объект микрогенерации.

На практике солнечные электростанции желательно применять не в качестве основного источника Электроэнергии, а в качестве дополнительного оборудования для Решения проблем при отсутствии сетевых источников энергии, частичной независимости от централизованных источников энергоснабжения, коммунальной инфраструктуры, Снятия ограничений по выделяемым мощностям, Экономии Энергоресурсов, Сохранения территорий и природных ресурсов от прокладки энерголиний.

Автономные электростанции на солнечных модулях

Такие СЭС нужны для обеспечения электричеством домов, которые по каким-либо причинам не могут быть подключены к центральной сети. Они могут выступать как самостоятельные источники энергии, так и использоваться совместно с электрогенераторами.

Ток, вырабатываемый солнечной электростанцией в светлое время суток поступает на приборы и заряжает аккумуляторную батарею. В условиях недостаточной освещённости или в темное время суток расходуется заряд аккумулятора.

Схема подключения автономной системы

Схема подключения автономной солнечной электростанции от компании Мосэнергосбыт

Наличие АКБ значительно повышает стоимость автономных солнечных электростанций, однако, при значительном удалении и отсутствии возможности подключения к центральной электросети установка такой станции может быть единственной возможностью для электрификации вашего дома.

Помимо постоянного снабжения электричеством домов, которые не подключены к общей сети, такие электростанции могут помочь сократить время работы генераторов (при их наличии), продлить амортизационный ресурс, увеличить сроки между обязательными техническими обслуживаниями ( ТО ) и снизить расход топлива.

Плюсы и минусы

Помимо высокой цены, недостатком является и необходимость периодической замены аккумуляторных батарей. Частота смены аккумулятора зависит от интенсивности использования и режима работы, соблюдения рекомендаций производителя по глубине предельного разряда и по температурным режимам в ходе эксплуатации. При выборе солнечных электростанций нужно обратить внимание на такие характеристики, как:

  • тип батареи;
  • ёмкость батареи;
  • количество циклов заряда/разряда;
  • рекомендованные температуры внешней среды, оптимальные для работы аккумуляторной батареи, и возможность их соблюдения владельцем на практике.

 Сетевые солнечные электростанции

Сетевые солнечные электростанции

 Автономные солнечные электростанции

Автономные солнечные электростанции

Гибридные/универсальные солнечные электростанции

Гибридные/универсальные солнечные электростанции

Резервное электроснабжение на базе АКБ

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: