Принцип работы солнечной электростанции: Принцип работы солнечной электростанции

Принцип работы солнечной электростанции

Солнечные электростанции завоевывают популярность в Украине, так как открывают перед владельцем возможность частично или полностью компенсировать собственные потребности в электричестве. Также, в зависимости от типа установки, точнее, комплектации станции определенным видом инвертора, можно продавать излишки энергии государству по специальной программе, получившей название «Зеленый тариф». Разберемся, какие установки подходят только для собственного использования, а какие также могут стать источником пассивного дохода. Принцип работы СЭС определяет ее тип: автономный, сетевой или гибридный. В чем отличие?

Автономное решение

Принцип работы солнечной электростанции данного типа построен по следующему алгоритму:

• Солнечный свет попадает на солнечные панели.
• Энергия света превращается в ток под действием электрических полей.
• Аккумулятор накапливает электричество, а инвертор обеспечивает трансформацию постоянного тока в переменное напряжение.
• По мере необходимости ток из аккумулятора подается к источникам забора – розеткам и включателям.
• Коллектор заряда следит, чтобы аккумуляторная батарея заряжалась от фотоэлектронных модулей корректно.
• Как только АКБ заполнена, аккумуляция электричества прекращается. Когда она заряжена не полностью, опять возможно «накопление» тока.

Плюс таких установок в том, что «питать» дом электроэнергией установка может также в ночное время. Ведь солнечный свет «накоплен» в аккумуляторе. Минус оборудования в том, что при заполненной батарее энергия солнца перестает использоваться. Если расход тока на объекте невысокий, то станция будет работать не на полную мощность.

Сетевые солнечные станции 

Работа солнечной электростанции этого типа не предполагает использование аккумулятора. В остальном принцип ее работы не отличается от автономного варианта. Фотоэлектрические элементы, на которые падает свет, превращают солнечную энергию в электрический ток. Поток направленных электронов проходит черед инвертер, но направляется не в аккумулятор. Установка подключается непосредственно к сети. Важно понимать что наличие внешней сети обязательно для этого типа СЭС т.к. инвертор выравнивает синусоиды и гаси гармоники в частое (чтобы получить напряжение нужных параметров) о внешнюю сеть. При отключении внешней сети такая солнечная станция работать не будет. Вырабатываемое электричество перенаправляется инвертором в централизованные электросети. За счет установки двунаправленного счетчика удается определить для конкретного объекта объем полученной и объем отданной энергии. То электричество, которое отдается, выкупается государством по «зеленому тарифу» (при подписании с РЭС соответствующего договора). Это позволяет владельцу солнечной станции не только компенсировать собственные потребности в электричестве, но и превратить установку в источник пассивного дохода. За счет продажи электричества владельцу станции удается быстрее окупить инвестицию.

Гибридные солнечные станции

Как работает солнечная электростанция этого типа? При установке гибридного инвертора генерируемую энергию можно не только перенаправлять в сеть, но и накапливать в аккумуляторе. Этот вариант оборудования объединяет преимущества первых двух моделей. Из-за этого стоимость гибридных СЭС на треть выше, чем цена автономных или сетевых решений. 

Различие в стоимости солнечных станций затрагивает инверторы, типы которых во всех трех случаях отличаются. Также несколько различается комплектация систем. К примеру, в сетевой установке отсутствует аккумулятора для автономной станции, нет нужды покупать двунаправленный счетчик.

Зависит ли принцип работы солнечной электростанции от ее мощности?

Как установки в 3 киловатта, которые являются моделями минимальной мощности, так и станции в 10 киловатт (это максимальная мощность для бытовой станции) работают по одному принципу. Отличие их в числе солнечных панелей, мощности инвертера, длине кабельной продукции и конструкции рамы, которая удерживает батареи. Что касается принципа работы, то мощность станции и тип установки – понятия не связанные.

Как определить тип и нужную производительность солнечной электростанции?

Принцип работы разных электростанций понятен. Выбирать оптимальный вариант нужно с учетом потребления электроэнергии в течении светового дня и в темное время суток, ориентации фотомодулей относительно горизонта, мест где можно разместить фотомодули. Если вы приобретаете оборудование для личных нужд, например, подогрева воды или уличного освещения, то выбирать нужно автономную модель. Если вы не только хотите компенсировать собственные потребности в электричестве, но и хотите продавать избытки тока, то лучший вариант – сетевая станция. Ну а гибридная установка подходит для решения и тех, и других задач.

А чтобы станция работала с максимальной эффективностью, соответствуя поставленным ценам, проектирование и монтаж системы стоит доверять только специалистам. Ведь от правильного подбора оборудования, а также от грамотного размещения панелей зависит объем солнечного света, попадающего на фотоэлементы. Менеджеры GREEN SYSTEM бесплатно рассчитают оптимальные данные установки для конкретного объекта.

Принцип работы солнечной электростанции: виды и особенности использования

Развитие современной цивилизации и человеческая жизнедеятельность требуют постоянного продуцирования энергии. Это связано с тем, что мировое потребление энергии неуклонно возрастает. Стремительный рост населения Земли и появление новых сервисов становятся причиной увеличения энергопотребления. Даже несмотря на то, что уже существующие сервисы и производства становятся все более энергоэффективными.

Тем не менее, чтобы обеспечить возрастающие глобальные потребности человечества, энергетика должна претерпеть качественные изменения за счет внедрения альтернативных источников энергии. Широкое использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ), «умных сетей» (smart grid), децентрализация выработки станут основой для снижения стоимости электроэнергии. Наряду с традиционной, гидро и атомной, альтернативная энергетика все увереннее занимает ключевые позиции.

Виды альтернативной энергии

Поиски нетрадиционных источников энергии привели человечество к задействованию новых перспективных видов альтернативной энергетики. Их источником стал процесс преобразования природных явлений в тепловую или электроэнергию. К ним причисляют:

• ветер — кинетическую энергию движения потоков воздуха;
• электромагнитное излучение Солнца;
• тепловую энергию вулканической деятельности и горячих источников;
• реки — кинетическую энергию водных массивов;
• энергетику отливов и приливов морей и океанов.

Помимо этого к альтернативной энергии относится такой метод выработки тепла, как процесс сжигания возобновляемого топлива — биоэтанола, биогаза, топливных пелет и прочего. Таким образом, среди альтернативных источников энергии:

• ветряные;
• солнечные;
• геотермальные.

Все эти виды существующих нетрадиционных источников энергии обладают своими недостатками и преимуществами.

Солнечная энергетика

К источникам альтернативной энергии Солнца относят солнечные батареи (панели), электростанции, коллекторы (гелиосистемы), которые, используют энергию светового потока, естественным путем попадающую на установленные фотоэлементы. Они преобразовывают ее в энергию электрическую или тепловую для подогрева жидкости (воды).

Альтернативные источники энергии Солнца разделяются на те, которые:

• превращают солнечную энергию в электрическую  с помощью специальных панелей, состоящих из соединенных между
• собой фотомодулей, которые, в свою очередь, содержат фотоэлементы или фотоэлектрические преобразователи;
• используют тепловые машины, рабочее тело которых нагревается посредством солнечной энергии;
• напрямую преобразовывают излучение Солнца в тепловую энергию для дома (ГВС, отопление).

Плюсы и минусы солнечной энергетики

По оценкам экспертов, все нетрадиционные источники энергии имеют множество несомненных плюсов, хотя не лишены и слабых сторон. Главное преимущество – сохранение чистоты экологии и абсолютное отсутствие вредоносных выбросов в атмосферу. К их основным недостаткам стоит отнести неравномерность и нерегулярность мощности, которая вырабатывается в течение суток или иные временные промежутки. Кроме того, она зависит от количества солнечных дней в году на определенной территории.

К примеру, в пасмурные дни или с наступлением периода затяжных дождей, а также в ночное время, выработка электричества прекращается. И, напротив – количество произведенной электроэнергии в погожие и ясные дни является избыточным, превышая нужды ее потребителей. Это требует приобретения аккумуляторов, цена которых существенно выше себестоимости произведенного кВт/ч.

Преимущества и недостатки ветровой энергетики

Издавна человечество использует мощность ветра в качестве альтернативной энергетики. Пример тому – всем известные ветряные мельницы. Их современная версия— ветровая энергетическая установка. Оборудование преобразовывает кинетическую энергию движущихся воздушных потоков в электричество. Объединенные в одну сеть, несколько десятков ветрогенераторов превращаются в ветровую электростанцию. Такой источник питания и основанный на нем вид альтернативной энергии являются одними из наиболее дешевых.

К несомненным плюсам кроме того стоит отнести также компактность, абсолютную безопасность для экологии, высокую ремонтопригодность ветрогенераторов, возможность их установки рядом с потребителями. Серьезный недостаток — наличие шума, который производит ветровая установка. Гибель перелетных птиц, которые попадают в лопасти генератора, также можно считать побочным отрицательным эффектом.

Гидроэнергетика: сильные и слабые стороны

Энергию движущихся водяных потоков в качестве нетрадиционного источника энергии человечество задействует в нескольких типах генераторов. Первая их категория работает за счет естественного течения (мини-ГЭС) и устанавливается на реках. Вторая предназначена для использования мощности морских или океанических приливов. Третья, находящаяся на стадии тестирования, снимает «пенку с гребня волны», используя энергию морских волн.

Первые два вида генераторов давно и успешно прошли испытания и работают. Главным и основным плюсом этого вида альтернативной энергетики является абсолютная безопасность для окружающей среды. Минусом принято считать ограниченность возможных мест установки и высокую стоимость специального оборудования.

Выгода от нестандартной энергетики в Украине

В условиях ежегодного повышения цен на энергоносители в Украине выбор  перспективных источников альтернативной энергии для снабжения загородных построек и приватных жилых домов электричеством является оптимальным вариантом. Среди выгод, которые обеспечиваются использованием альтернативной энергии, можно выделить:

• высокую автономность работы;
• минимизацию расхода электричества из центральной сети;
• возможность генерации тепла при любых погодных условиях;
• абсолютную безопасность для экологии и человека;
• возможность без ограничений  увеличивать потребление энергии;
• возможность снабжать электричеством строения, расположенные вдали от инженерных коммуникаций.

Хотя вложения в современное оборудование окупаются не быстро, существенная экономия денежных средств на оплату электричества, надежность и экологическая безопасность  — серьезные аргументы в пользу  задействования альтернативных источников энергии.

Солнечная энергетическая система

— Как это работает?

Излишне говорить, что Солнце является крупнейшим источником возобновляемой энергии для Земли. Дело в том, что хотя Земля получает только часть энергии, вырабатываемой Солнцем (т.е. Солнечной энергии), эта часть солнечной энергии также огромна. Земля получает солнечную энергию в виде света и тепла. Но в современном мире слова «мощность» и «энергия» больше склоняются к «электричеству». В этой статье объясняется, как электричество можно получить из солнечной энергии и как его использовать.

Электрическая энергия может быть получена из солнечной энергии с помощью фотоэлектрических или концентрированных систем солнечной энергии.

Фотовольтаика (PV)

Фотогальваника напрямую преобразует солнечную энергию в электричество . Они работают по принципу фотоэлектрического эффекта. Когда некоторые материалы подвергаются воздействию света, они поглощают фотоны и высвобождают свободные электроны. Это явление называется фотоэффектом. Фотогальванический эффект — это метод получения электричества постоянным током, основанный на принципе фотоэлектрического эффекта.

На основе фотоэлектрического эффекта изготавливают солнечные элементы или фотогальванические элементы. Они преобразуют солнечный свет в электричество постоянного тока. Но один фотоэлемент не производит достаточного количества электроэнергии. Следовательно, несколько фотогальванических элементов установлены на несущей раме и электрически соединены друг с другом, образуя фотогальванический модуль или солнечную панель . Обычно доступные солнечные панели варьируются от нескольких сотен ватт (скажем, 100 Вт) до нескольких киловатт (когда-нибудь слышали о солнечной панели мощностью 5 кВт?). Они доступны в разных размерах и разных ценовых диапазонах. Солнечные панели или модули предназначены для подачи электроэнергии при определенном напряжении (скажем, 12 В), но производимый ими ток напрямую зависит от падающего света. На данный момент ясно, что фотоэлектрические модули производят электричество постоянного тока. Но в большинстве случаев нам требуется питание переменного тока и, следовательно, 9Солнечная энергетическая система 0003 также состоит из инвертора.

[Также читайте: Электростанции или электростанции.]

Фотогальваническая солнечная энергетическая система

В соответствии с потребностью в мощности несколько фотоэлектрических модулей электрически соединяются вместе, образуя фотоэлектрический массив и обеспечивая большую мощность. Существуют различные типы фотоэлектрических систем в зависимости от их реализации.

• Прямые фотоэлектрические системы: Эти системы питают нагрузку только тогда, когда светит солнце. Аккумулятора вырабатываемой энергии нет, а, следовательно, аккумуляторы отсутствуют. Инвертор может использоваться или не использоваться в зависимости от типа нагрузки.
• Автономные системы: этот тип системы обычно используется в местах, где питание от сети недоступно или ненадежно. Автономная солнечная электростанция не подключена к какой-либо электрической сети. Он состоит из массивов солнечных панелей, аккумуляторных батарей и инверторных цепей.
• Системы, подключенные к сети: эти солнечные энергетические системы связаны с сетями, так что избыточная необходимая мощность может быть доступна из сети. Они могут или не могут быть подкреплены батареями.

Концентрированная солнечная энергия

Как следует из названия, в этом типе солнечной энергетической системы солнечные лучи концентрируются (фокусируются) на небольшой площади путем размещения зеркал или линз на большой площади. За счет этого в сфокусированной области выделяется огромное количество тепла. Это тепло может быть использовано для нагрева рабочего тела, которое затем может приводить в действие паровую турбину. Существуют различные типы технологий, которые основаны на концентрированной солнечной энергии для производства электроэнергии. Некоторые из них — параболический желоб, тарелка Стирлинга, башня солнечной энергии и т. д. Следующая схема показывает, как работает башня солнечной энергии.

Принцип работы солнечной панели — руководство по электротехнике

Привет, друзья, в этой статье я собираюсь обсудить принцип работы солнечной панели и надеюсь, что вам понравятся мои усилия.
 
В солнечной фотоэлектрической системе солнечная энергия напрямую преобразуется в электрическую. Это делает систему гораздо более удобной и компактной по сравнению с тепловыми методами преобразования солнечной энергии.
 
Технология солнечных батарей является самой быстроразвивающейся технологией производства электроэнергии в мире. Это связано с тем, что становятся доступными солнечные элементы с эффективностью преобразования более 40%.

Фотогальванический элемент также называют солнечным элементом. Это полупроводниковое устройство, которое преобразует солнечный свет в энергию постоянного тока с помощью фотоэлектрического эффекта. Практически все солнечные элементы представляют собой фотодиоды, изготовленные из полупроводникового материала, такого как кремний. Солнечный элемент работает в три этапа:

• Фотоны солнечного света попадают на солнечный элемент и поглощаются полупроводниковым материалом.
• Отрицательно заряженные электроны отрываются от своих атомов и начинают течь в том же направлении, создавая электрический ток.
• Типичный кремниевый солнечный элемент может выдавать до 0,5 В и ток до 6 А. Таким образом, его максимальная мощность составляет 3 Вт.

Поскольку мощность одного солнечного элемента очень мала, большое количество солнечных элементов соединяются между собой, образуя солнечный модуль, комбинация солнечных модулей называется панелью, а комбинация панелей называется солнечной батареей. Это делается для получения необходимой выходной мощности фотоэлектрической системы.

Когда солнечные элементы соединены последовательно, их напряжение увеличивается настолько, насколько число элементов соединено последовательно. Но ток остается прежним.
 
Когда ячейки соединены параллельно, напряжение остается постоянным, как и у одной ячейки, но ток увеличивается. Ячейки, модули или панели могут быть соединены параллельно, только если их напряжения одинаковы. Основные компоненты солнечной фотоэлектрической системы:

Блокировочные диоды

Массивы SPV подключаются к батарее. В солнечные часы панели вырабатывают электричество, которое заряжает аккумулятор. Но когда нет солнечного света или ночью ток будет пытаться течь в обратном направлении, то есть от батареи к массивам. Это может повредить массивы. Поэтому, чтобы избежать этого обратного потока тока, используются блокировочные диоды.

Регулятор напряжения

Выходное напряжение фотоэлектрических панелей зависит от интенсивности солнечного света. Это приведет к колебаниям тока нагрузки. Регуляторы напряжения обеспечивают удержание колебаний напряжения в установленных пределах.

Инвертор

Поскольку электроэнергия, вырабатываемая фотоэлектрической батареей, представляет собой постоянный ток, инвертор используется для преобразования ее в мощность переменного тока, чтобы мы могли легко ее использовать. Инверторный блок, оснащенный различными защитными устройствами, обеспечивает безопасность системы и выполняет автоматическое переключение нагрузки и имеющихся источников питания.

Аккумуляторы

Используются для хранения солнечной энергии. Они являются наиболее важными компонентами солнечной фотоэлектрической системы. Успех солнечной фотоэлектрической системы во многом зависит от системы хранения аккумуляторов.

Контроллеры батарей

Это устройства, обеспечивающие правильную зарядку батарей. Они контролируют зарядный ток и защищают аккумулятор от перезаряда. Это делается путем постоянного контроля тока батареи, напряжения и температуры.

Типы солнечной фотоэлектрической системы

В зависимости от способа использования могут быть две конфигурации:

• Автономная система
• Система, подключенная к сети

Автономная система

В этой системе питание подается на нагрузку без использования какой-либо общей сети или подключения к какой-либо другой системе и работает автономно и независимо. Он используется для резервного питания, где подключение к сети очень дорого. Его можно использовать для питания нагрузок постоянного тока, а также нагрузок переменного тока с помощью инвертора.
 
Существуют различные типы автономных систем. Но чаще всего используется гибридная автономная система .

В гибридной автономной системе помимо фотоэлектрических панелей используется один или несколько источников. Такие источники, как генераторы, топливные элементы, сеть переменного тока и т. д., могут использоваться вместе с фотоэлектрическими батареями. Таким образом снижается зависимость от любого отдельного источника. Это также снижает емкость аккумулятора и размер фотоэлектрических массивов.

Система, подключенная к сети

В этой системе мощность, генерируемая фотоэлектрической батареей, подается непосредственно в сеть или на нагрузку переменного тока. Когда выработка электроэнергии превышает потребность нагрузки, она подается в коммерческую сеть.