Топ-10 самых больших фотоэлектрических электростанций в мире. Фотоэлектрические станции

Фотоэлектрические солнечные электростанции

Одним из перспективных способов получения электрической энергии является использование солнечной энергии, потому что ее много и она относится к возобновляемым энергоресурсам. Получение электроэнергии от солнца давно применяется во всем мире. Солнечные электростанции преобразуют энергию солнечной радиации в электроэнергию. Они бывают двух видов:

1.Фотоэлектрические непосредственно преобразуют солнечную энергию в электроэнергию при помощи фотоэлектрического генератора ( рис.2.9 – 2.10 ).

2. Термодинамические преобразуют солнечную энергию в тепловую, а потом в электрическую; мощность термодинамических солнечных электростанций выше, чем мощность фотоэлектрических станций.

Такие способы получения электроэнергии являются наиболее безопасным для окружающей среды. Главной задачей на данный момент является необходимость так усовершенствовать имеющиеся технологии, чтобы увеличить их КПД.

Рис. 2.9. Солнечные батареи

Рис. 2.10. Солнечная фотоэлектрическая электростанция

Главным элементом фотоэлектрических станций являются солнечные батареи. Они состоят из тонких пленок кремния или других полупроводниковых материалов и могут преобразовывать солнечную энергию в постоянный электрический ток. Этот метод позволяет получить 120 Вт энергии с квадратного метра солнечных элементов!

Фотоэлектрические преобразователи (ФЭП) отличаются надежностью, стабильностью, а срок их службы практически не ограничен. Они могут преобразовывать как прямой, так и рассеянный солнечный свет. Небольшая масса, простота обслуживания, модульный тип конструкции позволяет создавать установки любой мощности. К недостаткам солнечных батарей можно отнести высокую стоимость и низкий КПД. В настоящее время КПД фотоэлектрических преобразователей составляет от 12 до 15 %.

Солнечные электростанции на основе ФЭП могут иметь фиксированный или следящий фотоприемник без концентратора или с концентратором солнечного излучения. Кроме того, они могут отличаться типом концентратора и точностью системы слежения. Все эти варианты имеют различные технико-экономические показатели и, следовательно, различную эффективность. Наиболее рационально использовать концентраторы солнечной энергии, в которых происходит увеличение плотности поступающего потока радиации. Последние работы по повышению эффективности ФЭП показали, что наиболее высоких энергетических показателей можно добиться путем применения концентраторов солнечного излучения. Например, применение конусного концентратора солнечной энергии позволяет получить коэффициент использования солнечной энергии в пределах от 0,72 до 0,85, тогда как у существующих солнечных установок он находится в пределах 0,40,6.

Применение системы слежения за солнцем дает возможность уменьшение площади ФЭП в 1,7 раза при сохранении мощности установки.

Краснодарский край является одним из наиболее развитых регионов в части использования солнечной энергии. В настоящее время в этом регионе эксплуатируется более 40 гелиоустановок горячего водоснабжения производительностью от 0,5 до 40 м3 горячей воды в день. В крае смонтированы и эксплуатируются фотоэнергетические системы установочной мощностью около 50 кВт.

Некоторые факторы, сдерживающие повсеместное внедрение солнечные батарей. Солнечные электростанции, работающие на солнечных элементах, чрезвычайно дороги. Для электроснабжения небольшого города требуются тысячи квадратных футов солнечных элементов. У большого города попросту не хватит места и денег для солнечных батарей. Кроме того, солнечные электростанции ненадежны. Несколько облачных дней, и город останется без электричества, что не допустимо. В наш век электроэнергия требуется не только в солнечные дни, но и ночью. Преодоление этих препятствия обеспечит солнечной энергетике блестящее будущее.

Солнечные фотоэлектрические станции

Выработка электроэнергии из солнечного света

Солнечное излучение, вследствие того, что оно исходит от источника высокой температуры (около 6000 °С), с термодинамической точки зрения является высококачественным первичным источником энергии, допускающим его преобразование в другие виды энергии (электроэнергия, тепло и др.) с высоким КПД. Однако существенными недостатками с технической точки зрения является нестабильность и относительная малая плотность солнечного потока: за пределами атмосферы 1,4 Вт/м2, на земной поверхности в ясный полдень около 1 Вт/м2. Эти свойства солнечного излучения затрудняют создание эффективных энергетических устройств, поскольку требуется большая площадь для приемников солнечного излучения и создание аккумуляторов энергии. В результате, стоимость солнечных установок оказывается высокой, что снижает их конкурентоспособность по отношению к традиционным энергоустановкам, использующим органическое топливо.

Фотоэлектрические преобразователи

Все более широкое применение в разных странах находят фотоэлектрические преобразователи (ФЭП). Более 90 % рынка – это ФЭП на основе поли- и моно-кристаллического кремния, модули которых имеют КПД 15–17 %. В условиях средних широт такие фотоэлектрические установки могут производить 120–200 кВт ч/м2 год. Во многих исследовательских центрах ведутся работы, направленные на повышение КПД ФЭП за счет создания слоевых (каскадных) структур, обеспечивающих более полное преобразование энергии солнечного излучения во всем его спектре, а также на снижение стоимости полупроводниковых материалов и ФЭП в целом за счет применения тонкопленочных структур и использования концентраторов солнечного излучения. Ожидается, что в обозримом будущем КПД промышленных ФЭП может быть увеличен до 30–35 %. Хотя интенсивные исследования и разработки в области фотоэлектричества во всех ведущих странах мира привели к серьезным успехам как в части повышения КПД фотопреобразователей, так и в части снижения стоимости их производства, стоимость электроэнергии, получаемой от ФЭП, все еще намного превосходит стоимость электроэнергии, вырабатываемой традиционными источниками энергии. В настоящее время электроэнергию, получаемую от ФЭП, следует рассматривать как возможность снабжения энергией потребителей, удаленных от электросетей или желающих иметь резервный источник на случай отказа системы электроснабжения. Чаще всего при этом речь идет об установках сравнительно небольшой мощности, имеющих в своем составе аккумуляторную батарею для электроснабжения в темное время суток.

Применение фотоэлектрических преобразователей

Автономное питание потребителей, не имеющих подключения к централизованному электроснабжению

Коммуникационные системы (ретрансляторы, мобильные радиосистемы, телефонные сети, автономные системы контроля и управления). Мощность фотоэлектрических установок, применяемых в этой области, составляет от нескольких ватт до нескольких киловатт.

Катодная защита. ФЭП нашли широкое применение как автономный источник питания систем защиты от коррозии телекоммуникационных вышек, трубопроводов, подземных металлических резервуаров и подземных конструкций зданий, подверженных агрессивному воздействию окружающей среды. Как правило, их мощность для этих целей не превышает 10 кВт.

Сигнальные устройства. Электропитание с помощью ФЭП сигнальных навигационных огней на реках, в море, огней безопасности, устанавливаемых на линиях электропередач, высотных сооружениях, световых и звуковых сигнальных устройств на железнодорожных путях и автомобильных дорогах и т.п.

Освещение. Десятки тысяч ФЭП в сочетании с аккумуляторными батареями используются в разных странах для освещения рекламных щитов, дорожных и парковочных знаков и указателей и т.п., в том числе внутри больших городов.

Электрохолодильники. Большое распространение, особенно в странах с жарким климатом, получили электрохолодильники, запитываемые от ФЭП, позволяющие хранить ценные скоропортящиеся продукты, в первую очередь, медикаменты, вакцины и т.п.

Удаленный мониторинг. Это направление использования ФЭП является также одним из наиболее распространенных. Сегодня в разных странах действует более 100000 фотоэлектрических установок, обеспечивающих питание автономных метеостанций, станций автономного контроля температуры и уровня воды, расхода жидкостей в трубопроводах, контроля уровня загрязнения воздуха вблизи промышленных предприятий и т.п.

Водонасосные установки. Фотоэлектрические установки находят применение для подъема питьевой воды из скважин и колодцев, для ирригационных целей в сельском хозяйстве. Установки работают при наличии солнечного излучения, накапливая воду в резервуаре. Такие установки отличаются простотой конструкции и относительно недороги, поскольку не требуют использования аккумуляторных батарей в своем составе.

Энергоснабжение жилых домов

Одна из задач, связанных с применением ФЭП в жилых и административных зданиях, состоит в том, чтобы модули ФЭП могли заменять традиционные строительные элементы и облицовочные материалы. При этом они должны удовлетворять архитектурным решениям и быть привлекательными с эстетической точки зрения.

Создание солнечных электростанций

В ряде стран действует несколько десятков демонстрационных фотоэлектрических станций мощностью более 100 кВт каждая, являющихся прообразами будущих крупных солнечных электростанций. Они пока еще далеки от самоокупаемости, но важны для накопления опыта эксплуатации и демонстрации перспективных экологически чистых энергетических технологий. В России суммарные производственные мощности по выпуску ФЭП по данным производителей составляют несколько МВт в год. Производимые несколькими российскими предприятиями ФЭП отвечают современным международным стандартам и в основном поставляются в зарубежные страны.

Рис. 7.1. Структурные схемы систем электроснабжения с солнечными батареями: СБ — солнечная батарея; К — контроллер; АБ — аккумуляторная батарея; И — инвертор; РУ — распределительное устройство; Н — нагрузка

Существуют три основных структурно-схемных решения систем электроснабжения с использованием солнечных электростанций. Их разновидности представлены на рис. 7.1.

Автономная фотоэлектрическая электростанция полностью независима от сетей внешнего электроснабжения (рис. 7.1, а). Все автономные системы должны иметь в своем составе накопитель энергии или аккумулятор. Энергия от аккумуляторов используется во время недостаточной солнечной радиации или в случаях, когда нагрузка превышает генерацию солнечных батарей.
Фотоэлектрическая электростанция, работающая параллельно с внешней сетью (рис. 7.1, б). Избыток мощности, генерируемый солнечными батареями может направляться в сеть. Если потребление превышает генерацию электроэнергии солнечными батареями, то недостающая энергия берется от сети. Для этого используются преобразователи напряжения постоянного тока в переменный – инверторы, которые могут работать параллельно с сетью.
Система с безаккумуляторным соединением с сетью является самой простой из всех систем (рис. 7.1, в). Она состоит из солнечных батарей, а также инвертора, подключенного к сети. Вся вырабатываемая электроэнергия отдаётся в сеть. В такой системе нет аккумуляторных батарей, поэтому они не могут использоваться в качестве резервных систем. Когда сеть пропадает, то и выработка электроэнергии солнечными батареями также прекращается. Это может быть ограничением такой системы, но основное её преимущество – низкая цена и высокая надежность.

Эффективность фотоэлектрической системы зависит от уровня солнечной радиации. Основной составляющей фотоэлектрических систем являются модули, в которые объединяются фотоэлементы. Модули бывают рассчитаны на любое напряжение, вплоть до нескольких сотен вольт. Если в системе имеются нагрузки переменного тока, то для преобразования в переменный ток в состав системы входят инверторы. При выборе фотоэлементов для автономной солнечной энергосистемы необходимо знать КПД того или иного вида фотоэлементов. Известно, что КПД фотоэлемента представляет собой отношение энергии, попадающей на фотоэлемент, к электроэнергии, поступившей к потребителям электроэнергии. Существует практическое значение КПД, теоретическое и лабораторное значения КПД. Ниже приведены значения практического КПД фотоэлементов промышленного производства:

фотоэлементы из монокристаллического кремния: 16–17%;
фотоэлементы из поликристаллического кремния: 14–15%;
фотоэлементы из аморфного кремния: 8–9%.

Технология изготовления солнечных модулей

Материалы для изготовления солнечных модулей

Производство солнечных батарей в настоящее время является довольно актуальной задачей. Благодаря тому, что спрос на альтернативные источники энергии с каждым годом становится все выше, солнечные батареи все чаще используются в различных устройствах и механизмах. Энергетические потребности человечества постоянно растут, что приводит к увеличению выработки электроэнергии, следовательно, и добыче энергетических ресурсов, которых становится все меньше. В связи с этим солнечные батареи, как источник альтернативной энергии все тверже заявляет свои права на рынке мировой энергетики. Любой завод по производству солнечных батарей имеет прогрессивное оборудование. Производства отличаются исключительно материалом, лежащим в основе самих солнечных батарей. Непосредственно технология производства в зависимости от материала меняется незначительно. Чаще всего для производства модулей используют поли- и монокристаллический кремний. Несмотря на невысокий КПД подобных устройств, их стоимость сравнительно мала и позволяет внедрять совершенные источники в любые устройства. Также существует производство аморфного кремния, но такая технология нерентабельна в больших масштабах, поэтому изготовление фотоэлементов на базе кристаллов является основным направлением производства.

Фотоэлектрический модуль состоит из нескольких соединенных солнечных элементов, инкапсулированных в едином, долговечном и стабильном устройстве. Главная цель инкапсуляции — защитить электрически соединенные солнечные элементы и проводку от неблагоприятной окружающей среды, в которой им приходится работать. Основные функции модуля — защита элементов от механических повреждений и воды. Существует множество различных видов модулей (рис. 7.2).

Рис. 7.2. Типичный фотоэлектрический модуль на основе кремниевых солнечных элементов

Они часто отличаются в зависимости от типа солнечных элементов и области применения. К примеру, солнечные элементы на основе аморфного кремния обычно инкапсулируются в эластичные батареи, тогда как солнечные элементы на основе подложек кристаллического кремния помещают в жесткие модули со стеклянной поверхностью. Срок годности и гарантия на модули кристаллических солнечных элементов обычно составляет не менее 20 лет, что говорит об их высокой надежности.

Большинство модулей кристаллических солнечных элементов состоит из прозрачного лицевого поверхностного слоя, инкапсулятора, заднего слоя и рамки вокруг внешних краев. В большинстве модулей верхний слой изготавливают из стекла, инкапсулятор – из этилвинилацитата (EVA), а задний слой – из поливинилфлорида (PVF или Tedlar) (рис. 7.3).

Рис. 7.3. Строение типичного модуля для кристаллических солнечных элементов

Лицевая поверхность фотоэлектрического модуля должна иметь высокую пропускающую способность излучения, низкое отражение. Верхний слой должен быть непроницаем для воды, иметь хорошее сопротивление к ударам, не зависеть от ультрафиолетового облучения и иметь низкое термическое сопротивление.

Существуют несколько материалов, из которых можно изготовить лицевую поверхность. Это акриловые волокна, полимеры или стекло. Чаще всего выбирают стекло с низким содержанием железа, так как оно имеет высокую прочность, стабильность, прозрачность, непроницаемо для воды и газов, имеет хорошие самоочистительные свойства и низкую стоимость. Инкапсулятор нужен для создания промежуточного слоя между солнечными элементами, лицевой поверхностью и тыльной поверхностью фотоэлектрического модуля.

Инкапсулятор должен сохранять свои свойства при высоких температурах и интенсивном облучении ультрафиолетом. Он также должен быть оптически прозрачным и иметь низкое термическое сопротивление. Наиболее часто в качестве инкапсулятора используются этилвинил ацетат (EVA). EVA поставляется в виде тонких листов, которые вкладываются между солнечными элементами и лицевой и тыльной поверхностями. При нагреве до 150 ºС молекулы EVA полимеризуются и связываются друг с другом.

Главным требованием к задней поверхности фотоэлементов модуля является низкое термическое сопротивление и водонепроницаемость. Последним элементом конструкции модуля является его обрамление. Обычно каркас делают из алюминия.

Плотность упаковки солнечных элементов в фотоэлектрическом модуле рассчитывается как отношение площади модуля, которую занимают солнечные элементы, к пустующей площади. Плотность упаковки наряду с рабочей температурой является фактором, определяющим выходную мощность батареи. Плотность упаковки зависит от формы используемых солнечных элементов. Например, монокристаллические элементы бывают круглыми или полукруглыми, тогда как поликристаллические элементы обычно квадрантные. Поэтому плотность упаковки монокристаллических элементов ниже, чем поликристаллических.

Технология получения кремния

Технология получения монокристаллов полупроводникового кремния состоит из следующих этапов:

получение технического кремния;
превращение кремния в легколетучее соединение, которое после очистки может быть легко восстановлено;
очистка и восстановление соединения, получение кремния в виде поликристаллических стержней;
конечная очистка кремния методом кристаллизации;
выращивание легированных монокристаллов.

Достоинства и недостатки солнечных фотоэлектростанций

Интенсивность солнечного излучения изменяется в течение дня из-за относительного движения солнца, а также зависит от облачности. Например, в полдень, в ясную солнечную погоду, количество солнечной энергии может достигать 1000 Вт/м2, а при облачности даже в полдень может опуститься до 100 Вт/м2 и ниже. Выработка электроэнергии солнечными фотоэлектрическими батареями зависит от угла падения солнечных лучей и максимальна, когда этот угол составляет 90 градусов.

Важно правильно ориентировать поверхность солнечных модулей и установить нужный угол наклона.

Наибольшей эффективностью, в том числе экономической, и надежностью обладают комбинированные (гибридные) автономные системы, например, ветроэлектростанция и фотоэлектрическая система. Полностью автономные системы обладают более низкой производительностью, поскольку размер и количество модулей подбираются из расчета достаточного получения энергии в зимнее время, несмотря на неизбежное ее перепроизводство летом. Комбинированные системы имеют более высокий КПД, поскольку размеры фотоэлементов подбираются, исходя из требуемой нагрузки в летний период, а зимой и в пасмурную погоду дополнительное количество электроэнергии вырабатывается газопоршневыми станциями или ветроустановками.

Несмотря на развитие технологий, солнечная энергия остается наиболее дорогим из известных видов ВИЭ. Развитие солнечной энергетики в перспективе приведет к удешевлению солнечной энергии и фотоэлементов. В настоящее же время использование фотоэлектрических элементов для нужд автономного электроснабжения рентабельно лишь в удаленных от централизованного электроснабжения районах или при невозможности использования других автономных источников энергии по экологическим причинам.

Развитие солнечной энергетики в России и мире

Солнечная энергия все более широко используется для производства электроэнергии при помощи фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) и солнечных энергоустановок с термодинамическим преобразованием энергии.

В 1985 году все установленные мощности мира составляли 0,021 ГВт. В 2005 году производство фотоэлементов в мире составляло 1,656 ГВт. В 2012 году общая мощность мировых гелиоэнергетических установок выросла на 31 ГВт, превысив 100 ГВт, а общая мировая мощность фотоэлементной солнечной энергетики составляла лишь около 0,1 % общемировой генерации электроэнергии. В 2013 году глобально было установлено 39 ГВт фотоэлектрических мощностей. Лидером по установленной мощности является Евросоюз, среди отдельных стран – Китай. По совокупной мощности на душу населения лидер – Германия. В 2010 году 2,7 % потребляемой электроэнергии в Испании и 3 % потребляемой электроэнергии в Италии было получено из солнечной энергии.

В мире ежегодный прирост энергетики за последние пять лет составлял в среднем около 50 %. Полученная на основе солнечного излучения энергия гипотетически сможет к 2050 году обеспечить 20–25 % потребностей человечества в электричестве и сократит выбросы углекислоты. Как полагают эксперты Международного энергетического агентства (IEA), солнечная энергетика уже через 40 лет при соответствующем уровне распространения передовых технологий будет вырабатывать около 9 тысяч тераватт-часов — или 20—25 % всего необходимого электричества, и это обеспечит сокращение выбросов углекислого газа на 6 млрд тонн ежегодно.

Бытующее мнение о том, что Россия, расположенная преимущественно в средних и высоких широтах, не располагает значительными ресурсами солнечной энергии для ее эффективного энергетического использования, не соответствует действительности.

Рис. 7.4. Распределение годовых среднедневных поступлений солнечной энергии по территории России, кВт ч/м2день

На рис. 7.4 приведены годовые среднедневные суммы солнечной радиации на неподвижные наклонные поверхности южной ориентации с оптимальным углом наклона к горизонту, обеспечивающим максимальный «сбор» солнечного излучения. Территория России разбивается преимущественно на 4 окрашенных разными цветами зоны, наиболее «солнечными» районами России оказываются Приморье, юг Иркутской области, Бурятия, Тыва.

Наиболее солнечные регионы России по количеству поступающей солнечной радиации практически не уступают считающимся благоприятными для эффективного использования солнечной энергии европейским странам. Безусловно, Россия характеризуется гораздо более холодным климатом, что накладывает некоторые ограничения и дополнительные требования к солнечным установкам.

energy.zp.ua

Топ 10 самых больших солнечных фотоэлектростанций в Мире | Блог SolarSoul

В конце 2011 года Украина завоевала лидерство в списке наиболее крупных фотоэлектростанций в мире. Мы решили проанализировать, как же теперь выглядит топ 10 самых крупных электростанций в мире.

1. Perovo Solar Power Station, Украина

Компания Activ Solar завершила последний этап строительства фотоэлектрической станции общей мощностью 100 МВт в Украине неподалёку от села Перово, Крым. Объект был сдан 28 декабря 2011 года. Эта станция стала самой крупной в мире фотоэлектрической электростанцией. Станция занимает площадь в 200 гектар и обладает потенциалом вырабатывать 132 500 МВт·ч электроэнергии в год.

2. Sarnia Photovoltaic Power Plant, Канада

Данная электростанция была спроектирована и построена в сентябре 2010 года компанией First Solar. Фотоэлектростанция имеет общую мощность 97 МВт. Электростанция занимает площадь в 380 гектар и состоит из 1,3 миллиона солнечных батарей. Среднегодовая выработка электроэнергии составляет 120 000 МВт·ч.

3. Montalto di Castro PV Power Plant, Италия

Станция расположена возле Витербо, Италия и является крупнейшей фотоэлектрической станцией в стране. Проект разрабатывался в несколько этапов, начиная с 2009 года компанией SunRay, но потом был выкуплен гигантом SunPower. На тот момент общая мощность составляла 44 МВт, сейчас же эта цифра выросла до 84,2 МВт.

4. Solarpark Senftenberg II,III, Германия

Электростанция построена в Восточной Германии на территории, которая не пригодна для сельскохозяйственного использования (до этого на этой территории велась добыча угля). Фотоэлектрическая станция была обновлена в 2011 году, номинальная мощностью 82 МВт.

5. Solarpark Finsterwalde I,II,III, Германия

Эта солнечная станция возглавляла данный рейтинг до ноября 2010 года. Общая мощность составляет 80,245 МВт . Станция находится близ города Финстервальде, Германия,. Фотоэлектрическая электростанция является совместным проектом компаний LDK Solar и Q-Cells International и внедрялась тремя этапами на протяжении 2009-2010 годов.

6. Ohotnikovo PV Power Plant, Украина

Ещё один крупный украинский проект от компании Activ Solar. Строительство электростанции было завершено 21 октября 2011 года. Станция занимает около 160 гектар и состоит из 360 тысяч солнечных модулей, способных вырабатывать мощность до 80 МВт. Прогнозируемая годовая выработка около 100 тысяч КВт·ч электроэнергии в год.

7. Lopburi PV Power Plant, Таиланд

Станция тоже была построена в 2011 году. Станция находиться в провинции Лопбури, Таиланд, обладает общей мощностью 73 МВт и была введёна в эксплуатацию 25 декабря 2011 года. Строительство продолжалось около 18 месяцев и обошлось в 70 миллионов долларов.

8. Solarpark Lieberose, Германия

На восьмом месте расположилась еще одна немецкая фотоэлектрическая станция общей мощностью 71 МВт. Станция находится в Либеросе, Бранденбург, Германия. Проект был введен в эксплуатацию компанией Juwi Group в 2009 году.

9. San Bellino PV Power Plant, Италия

Данная солнечная станция была сдана в эксплуатацию 30 октября 2010 года в Сан-Беллино, Италия. Объект, стоимостью 250 миллионов евро, был внедрен американской компанией SunEdison. Мощность фотоэлектрической станции составляет 70,556 МВт.

10. Solarpark Alt Daber, Германия

Ещё одна станция, работающая в Германии. Объект введен в эксплуатацию в конце 2011 года, занимает площадь 133 гектара и имеет мощность 70 МВт. Электростанция расположена на месте бывшего военного полигона, что само по себе символично. Проект обошелся компании BELECTRIC в 150 миллионов евро.

Поделиться "Топ 10 самых больших солнечных фотоэлектрических станций в Мире"

Топ-10 самых больших фотоэлектрических электростанций в мире

Создано 06.02.2012 08:24 Автор: Ирина Ковалёва

Фотоэлектрические солнечные электростанции – это уже далеко не новинка на просторах рынка энергоносителей. В последнее время многие страны стали активно переходить на солнечную энергетику – чистый, неиссякаемый и теперь уже сравнительно недорогой источник альтернативной энергии. Таких электростанций уже действительно много, больших и маленьких, но, наверное, нашим читателям было бы интересно узнать, где же находятся самые большие из них.

Сегодня мы представляем вашему вниманию рейтинг Топ-10 самых крупномасштабных фотоэлектрических электростанций в мире. Сразу заметим, что совершенно неожиданно для своих граждан в рейтинге отличилась Украина, возглавив рейтинг и войдя в десятку победителей целых два раза. Итак, поехали!

1. Perovo Solar Power Station, Украина

Недавно компания Activ Solar завершила пятый и последний этап строительства своего крупномасштабного проекта мощностью 100 МВт в Украине неподалёку от села Перово, Крым. Строительство было завершено 28 декабря 2011 года, что сделало Украину обладательницей самой большой в мире фотоэлектрической электростанции. Строительные работы начались в июле 2011 года, а сейчас готовая электростанция, расположенная на площади в 200 гектар, обладает потенциалом генерировать около 132500 МВт-ч электроэнергии в год. Кроме того, проект обеспечит рабочие места более чем 800 крымчанам. Общая стоимость проекта составила 300 миллионов евро, которые были обеспечены российскими банками.

2. Sarnia Photovoltaic Power Plant, Канада

Данная электростанция очень долго сохраняла лидерство в сфере фотоэлектрических станций. Проект, разработанный и внедренный компанией First Solar, обладает общей мощностью 97 МВт и был построен в сентябре 2010 года. Электростанция работает по льготной программе, учреждённой канадским правительством для стимулирования предложения альтернативной энергии. Согласно этой программе, правительство дотирует проекты солнечной энергетики с целью повысить цены на производимую ими энергию без ущерба для спроса.

Электростанция занимает площадь в 380 гектар и состоит более чем из 1,3 миллиона гибких солнечных панелей. Годовой выход электроэнергии от работы проекта составляет 120 тысяч МВт-ч, а экономия выбросов оксида углерода – 39 тысяч тонн в год.

3. Montalto di Castro PV Power Plant, Италия

Электростанция расположена неподалёку от Витербо, Италия и является крупнейшей фотоэлектрической станцией в стране. Проект был разработан в несколько этапов, начиная с 2009 года независимым вендором SunRay, но потом был выкуплен гигантом SunPower. На тот момент общая мощность электростанции составляла 44 МВт, сейчас же этот показатель вырос до 84,2 МВт, что позволило Montalto di Castro занять почётное третье место в рейтинге.

4. Solarpark Senftenberg II,III, Германия

Данная электростанция находится неподалёку от города Зенфтенберга в Восточной Германии на территории, которая ранее использовалась для добычи угля. Проект, последнее обновление которого было завершено в 2011 году, обладает мощностью 82 МВт и состоит более чем из 330 тысяч кристаллических солнечных модулей. Такой энергетический комплекс способен обеспечить электричеством около 25 тысяч домов. Примечательно, что строительство проекта было завершено в рекордный срок 3 месяца, а стоимость составила 150 миллионов евро.

5. Solarpark Finsterwalde I,II,III, Германия

Эта солнечная станция возглавляла данный рейтинг до ноября 2010 года. Общая мощность проекта, который находится близ города Финстервальде, Германия, составляет 80,245 МВт. Солнечный парк является совместным проектом компаний LDK Solar и Q-Cells International и разрабатывался в три этапа на протяжении 2009-2010 годов.

6. Ohotnikovo PV Power Plant, Украина

Ещё один украинский проект компании Activ Solar. Строительство электростанции было завершено 21 октября 2011 года, и она стала одной из крупнейших фотоэлектрических электростанций в Европе и мире. Станция охватывает около 160 гектар и состоит из 360 тысяч солнечных модулей, способных давать мощность в 80 МВт. Данные показатели позволят электростанции производить 100 тысяч КВт-ч электроэнергии в год, что обеспечит электричеством 20 тысяч домохозяйств. При этом энергетическая установка позволит сократить выбросы оксида углерода на 80 тысяч тонн в год.

Нужно отметить, что Activ Solar очень лояльно относится к украинскому региону, о чём говорит открытие представительства компании в Одессе. Будем надеяться, что сотрудничество принесёт столь же весомые плоды и в последующие годы.

7. Lopburi PV Power Plant, Таиланд

Ещё одна солнечная птичка, которая расправила крылья в прошлом году. Солнечный проект, расположенный в провинции Лопбури, Таиланд, обладает общей мощностью 73 МВт и был введён в эксплуатацию 25 декабря 2011 года. Строительство продолжалось на протяжении 18 месяцев и обошлось в 70 миллионов долларов.

По словам официальных лиц, проект за свой 25-летний срок действия, поможет сократить выбросы углекислого газа на 1,3 миллиона тонн, а также сократить импорт топлива на 35 тысяч тонн в год.

8. Solarpark Lieberose, Германия

Восьмую позицию рейтинга крупнейших фотоэлектричесих станций в мире занял ещё один немецкий проект, расположены в Либеросе, Бранденбург, Германия. Солнечный парк находится в собственности компании Juwi Group, которая заключила 20-летний контракт на пользование землёй. Проект был введен в эксплуатацию в 2009 году, а его общая мощность составляет 71 МВт. Парк включает в себя около 700 тысяч гибких солнечных панелей, которые питают более 15 тысяч домов. Нужно отметить, что солнечные панели, используемые в данном проекте, являются одними из наиболее эффективных на сегодняшний день.

9. San Bellino PV Power Plant, Италия

Данный проект был запущен 30 октября 2010 года в Сан-Беллино, Италия. Объект, стоимость которого составила 250 миллионов евро, был построен американской компанией SunEdison. Строительство было завершено за 9 месяцев, однако, до этого ещё два года потребовалось на согласование проекта с местными властями. Панчо Перес, генеральный директор европейского представительства компании сказал, что это достижение имело место благодаря пратнёрству местных компаний. Мощности электростанции, которая составляет 70,556 МВт, хватит на обеспечение электричеством 16 тысяч семей, при этом выбросы углекислого газа сократятся на 40 тысяч тонн в год.

10. Solarpark Alt Daber, Германия 257

Ещё один немецкий проект, введенный в эксплуатацию в конце 2011 года, занимает площадь 133 гектара и обладает мощностью 70 МВт. Электростанция заняла место бывшего военного полигона, что само по себе символично. Объект обошелся компании BELECTRIC, которая занималась строительством, в 150 миллионов евро. Представители компании говорят, что стартовая стоимость электроэнергии после запуска проекта составила 2,14 евро за ватт, что включает не только переменные расходы непосредственно на производство, но и расходы, связанные с вложенными инвестициями. Это значит, что проект обещает быть быстроокупаемым.

Это далеко не все крупные и перспективные проекты в области фотоэлектрических станций. Если вам интересно, кто не вошел в десятку лидеров, то вы можете узнать это здесь. В целом же, приятно видеть, что первое место в данном рейтинге заняла Украина. Будем надеяться, что страна продолжит этот курс на озеленение энергетического комплекса. Что касается количества проектов, то здесь бесспорным лидером является Германия. Общая мощность самых крупных фотоэлектрических проектов страны составляет 672 МВт. С большим отрывом второе место по мощности занимает Италия (316 МВт), ну а завершает тройку лидеров Испания (264 МВт).Данный проект был запущен 30 октября 2010 года в Сан-Беллино, Италия. Объект, стоимость которого составила 250 миллионов евро, был построен американской компанией SunEdison. Строительство было завершено за 9 месяцев, однако, до этого ещё два года потребовалось на согласование проекта с местными властями. Панчо Перес, генеральный директор европейского представительства компании сказал, что это достижение имело место благодаря пратнёрству местных компаний. Мощности электростанции, которая составляет 70,556 МВт, хватит на обеспечение электричеством 16 тысяч семей, при этом выбросы углекислого газа сократятся на 40 тысяч тонн в год.

www.facepla.net

Солнечная фотоэлектрическая станция

Использование: для преобразования солнечной энергии в электрическую, в частности в конструкциях солнечных энергетических установок. Сущность изобретения: солнечная фотоэлектрическая станция содержит фотоэлектрические модули и опорную конструкцию, которая выполнена в виде переносного сборно-разборного жилища, приближающегося к полусферической форме и представляющего собой каркас с натянутым на него полотном тента, при этом фотоэлектрические модули расположены на наружной поверхности тента и прикреплены к ней с помощью «липучек», при этом фотоэлектрические модули прикреплены таким образом, что их оси совмещены с ребрами жесткости жилища. Технический результат изобретения заключается в уменьшении материалоемкости станции, снижении времени развертывания в рабочее состояние и складывания в компактный объем для транспортирования и использовании в мобильных энергетических установках. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам преобразования солнечной энергии в электрическую, в частности к конструкциям солнечных энергетических установок.

Известна солнечная фотоэлектрическая станция, состоящая из блоков солнечных батарей на основе стеклянных газонаполненных модулей и опорной конструкции, составленной из унифицированных элементов (два типоразмера стержней и унифицированного узлового элемента) (Селиванов Н.П. Энергоактивные здания [Текст] / Н.П.Селиванов, А.И.Мелуа, С.В.Зоколей и др.; Под ред. Э.В.Сарнацкого и Н.П.Селиванова. - М.: Стройиздат, 1988. - 376 с.: ил. с.114-116, 138-139).

Недостатками данного устройства являются:

- большая масса опорной конструкции на единицу фотоприемной поверхности, связанная с тем, что с целью обеспечения высокой степени унификации стержни, работающие на растяжение и сжатие, имеют одинаковое поперечное сечение;

- сложность транспортирования из-за хрупкости стеклянного покрытия модулей и, как правило, больших линейных размеров деталей опорной конструкции.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является солнечная фотоэлектрическая станция, принятая в качестве прототипа, содержащая фотоэлектрические модули и опорную конструкцию, при этом фотоприемная поверхность модулей выполнена гофрированной или имеет форму лент, натянутых между элементами опорной конструкции, в которой все элементы, работающие на растяжение, выполнены в виде продольных и поперечных струн, а элементы, работающие на сжатие, выполнены из стержней, упирающихся одним концом в разжимной узел, а другим - в перекрестье продольных и поперечных струн, образуя пространственную ферму (Пат. РФ №2127008, МПК6 Н01L 31/045, 1999. Заявка на изобретение России).

К недостаткам прототипа следует отнести:

- сложность конструкции;

- трудность и продолжительность монтажа и демонтажа (для мобильных установок).

Технический результат - повышение эксплуатационной надежности за счет обеспечения возможности многократной сборки, разборки и транспортирования станции.

Технический результат достигается тем, что солнечная фотоэлектрическая станция содержит фотоэлектрические модули и опорную конструкцию, а опорная конструкция выполнена в виде переносного сборно-разборного жилища, приближающегося к полусферической форме и представляющего собой каркас с натянутым на него полотном тента, при этом фотоэлектрические модули расположены на наружной поверхности тента и прикреплены к ней с помощью «липучек», при этом фотоэлектрические модули прикреплены таким образом, что их оси совмещены с ребрами жесткости жилища.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 приведен общий вид фотоэлектрической станции, где в качестве сборно-разборного жилища выступает туристическая палатка.

На фиг.2 - элемент крепления фотоэлектрического модуля к тенту.

Солнечная фотоэлектрическая станция 1 содержит фотоэлектрические модули 2 и опорную конструкцию в виде сборно-разборного жилища 3, приближающегося к полусферической форме. Переносное сборно-разборное жилище 3 представляет собой каркас 4 с натянутым на него полотном тента 5. Фотоэлектрические модули 2 расположены на наружной поверхности тента 5 и прикреплены к ней с помощью «липучек» 6. Один элемент 7 «липучки» прикреплен к тыльной поверхности фотоэлектрического модуля 2, а второй 8 - к полотну тента 5. Фотоэлектрические модули 2 прикреплены таким образом, что их оси 9 совмещены с ребрами жесткости 10 жилища 3. В качестве сборно-разборного жилища, приближающегося к полусферической форме, могут выступать, например, туристическая палатка, юрта, чум, яранга, торговая палатка, летнее кафе и т.п.

Станция работает следующим образом.

Вначале солнечную фотоэлектрическую станцию 1 монтируют. Предварительно на наружную поверхность тента 5 прикрепляют (например, пришивают) элементы «липучек» 8, например по одной штуке на каждый закрепляемый угол фотоэлектрического модуля 2 (если модуль квадратной или прямоугольной формы - то потребуется четыре элемента «липучек» 8). Другие элементы «липучек» 7 крепят (например, клеят) на тыльной поверхности фотоэлектрического модуля 2. Количество фотоэлектрических модулей 2 определяют исходя из необходимой мощности солнечной фотоэлектрической станции 1. Далее собирают каркас жилища и на него расстилают и крепят полотно (или полотна, если их несколько, как в яранге) тента 5. Затем совмещают элементы «липучек» 7 на фотоэлектрических модулях 2 и элементы 8 «липучек» на полотне тента и путем легкого нажатия крепят фотоэлектрические модули 2 по месту. Полотно тента 5 размещают обычно так, чтобы при нахождении Солнца в зените в день солнечного солнцестояния (22 июня) тень шеста (не показан), установленного у подножия жилища вертикально, падала в вершину жилища и относительно ее количество фотоэлектрических модулей 2, расположенных слева и справа на полотне тента 5, было приблизительно одинаково. При этом желательно, чтобы все фотоэлектрические модули 2 находились на освещаемой Солнцем поверхности.

Размещение фотоэлектрических модулей 2 на поверхности, приближающейся к сферической форме (идеальная сфера на поверхности палатки, чума или яранги практически недостижима), повышает эффективность использования солнечной энергии, т.к. солнечные лучи всегда перпендикулярны поверхности сферы.

Фотоэлектрические модули 2 соединяют между собой электрически, в зависимости от требуемого напряжения и тока. При попадании солнечной радиации на поверхность солнечных фотоэлектрических элементов, составляющих фотоэлектрические модули, фотоэлектрическая станция вырабатывает напряжение постоянного тока, которое может быть использовано людьми, проживающими в сборно-разборном жилище (палатке, чуме, яранге): для его освещения (например, компактными люминесцентными лампами или светодиодами; электроснабжения бытовых приборов (телевизор, магнитофон), например с использованием инвертора тока (путем преобразования, например, 6 В постоянного тока в 220 В переменного тока).

В результате использования изобретения уменьшается материалоемкость станции, она не требует значительного времени на развертывание в рабочее состояние и складывание в компактный объем для транспортирования и может быть использована в мобильных энергетических установках.

Указанная конструкция солнечной фотоэлектрической станции:

- обеспечивает снижение массы станции на единицу фотоприемной поверхности, поскольку отпадает необходимость в опорной конструкции;

- позволяет использовать ее в качестве мобильной установки, поскольку обладает малыми затратами времени на сборку и разборку;

- позволяет осуществлять, например, сезонное изменение угла поворота фотоприемной поверхности для слежения за Солнцем, например, в полярной системе координат, путем соответствующего изменения положения полотна тента при перемещении сборно-разборного жилища с места на место.

Предлагаемая солнечная фотоэлектрическая станция может быть легко изготовлена и использована как в сельском хозяйстве (в чумах и ярангах на отгонных пастбищах оленеводов), в палатках геологов и туристов, так в торговле (торговые палатки, летние кафе) и других сферах деятельности людей.

Солнечная фотоэлектрическая станция, содержащая фотоэлектрические модули и опорную конструкцию, отличающаяся тем, что опорная конструкция выполнена в виде переносного сборно-разборного жилища, приближающегося к полусферической форме и представляющего собой каркас с натянутым на него полотном тента, при этом фотоэлектрические модули расположены на наружной поверхности тента и прикреплены к ней с помощью «липучек», при этом фотоэлектрические модули прикреплены таким образом, что их оси совмещены с ребрами жесткости жилища.

www.findpatent.ru

Фотоэлектрические модули

Фотоэлектрические системы электроснабжения

Если фотоэлектрический комплект для ваших потребностей мал, то вы можете установить себе полноценную солнечную систему электроснабжения

Существуют 3 основные конфигурации солнечных фотоэлектрических систем электроснабжения, которые описаны ниже. Также, дополнительная информация содержится на страничке с описанием особенностей различных фотоэлектрических систем.

Разновидности фотоэлектрических энергосистем

1. Автономная фотоэлектрическая система полностью независима от сетей централизованного электроснабжения. За исключением некоторых специальных применений, в которых энергия от солнечных батарей напрямую используется потребителями (например, водоподъемные установки, солнечная вентиляция и т.п.), все автономные системы должны иметь в своем составе аккумуляторные батареи. Энергия от аккумуляторов используется во время недостаточного прихода солнечной радиации или когда нагрузка превышает генерацию солнечных батарей.

2. Батарейная соединенная с сетью фотоэлектрическая система похожа на автономную систему. В ней также используются аккумуляторные батареи, но такая система одновременно подключена к сетям централизованного электроснабжения. Поэтому излишки, генерируемые солнечными батареями могут направляться в нагрузку или сеть (для этого необходимы специальные инверторы, которые могут работать параллельно с сетью, их часто называют "гибридными"). Если потребление превышает генерацию электричества солнечными батареями, то недостающая энергия берется от сети. Некоторые модели таких инверторов с зарядными устройствам могут давать приоритет для заряда аккумуляторов от источника постоянного тока (например, солнечного контроллера), тем самым снижая потребление энергии от сети для заряда аккумуляторов. Существует разновидность батарейной соединенной с сетью системы, в которой вместо контроллеров заряда солнечных батарей применяются сетевые фотоэлектрические инверторы, соединенных к выходу ББП. Такую возможность имеют всего несколько моделей ББП, но общая эффективность системы за счет применения сетевых фотоэлектрических инверторов может быть намного выше, чем при применении контроллеров заряда АБ.

3. Безаккумуляторная соединенная с сетью фотоэлектрическая система является самой простой из всех систем. Она состоит из солнечных батарей (или ветроустановки, или микроГЭС) и специального инвертора, подключенного к сети. В такой системе нет аккумуляторов, поэтому они не могут использоваться в качестве резервных систем. Когда сеть пропадает, то и выработка электроэнергии солнечными батареями также прекращается. Это может быть ограничением такой системы, но основное ее преимущество - высокая эффективность, низкая цена (за счет отсутствия аккумуляторов и менее дорогого сетевого инвертора) и высокая надежность.

Автономные фотоэлектрические энергосистемы

Возможно создание автономной системы электроснабжения на солнечных батареях различной сложности. Наиболее простая система имеет на выходе низкое напряжение постоянного тока (обычно 12 или 24В). Такие системы применяются для обеспечения работы освещения и небольшой нагрузки постоянного тока в доме - радио, телевизор, ноутбук, магнитофон и т.п. Можно использовать различные автомобильные аксессуары, вплоть до холодильников. Следует отметить, что при этом необходима прокладка отдельной проводки постоянного тока со специальными розетками и вилками, которые исключают неправильную полярность подключения. При подключении светильников с лампами постоянного тока необходимо также соблюдать полярность и следить за тем, чтобы при замене ламп они имели такую же полярность подключения, как и те, которые использовались ранее. В противном случае возможен выход из строя ваших потребителей.

Фотоэлектрическая система постоянного тока для дома

Типовая схема такой системы приведена на рисунке справа. Обычно такие системы применяются, если максимальное расстояние от аккумулятора до самой дальней подключенной нагрузки не превышает 10-15 м, а ее мощность - не более 100Вт. При этом надо следить за тем, чтобы падение напряжения при всех включенных потребителях в самой дальней точке было в пределах допустимого (обычно не более 10%). Для правильного выбора сечения провода вы можете воспользоваться справочной информацией по выбору сечения провода исходя из допустимого падения напряжения на участке электропроводки.

Если у вас нагрузка превышает указанные рекомендованные максимальные значения, или потребители электроэнергии находятся на значительном расстоянии от аккумулятора, необходимо добавить в систему инвертор (преобразователь постоянного тока низкого напряжения от аккумуляторов в 220 В переменного тока). В этом случае вы сможете питать практически любую бытовую нагрузку суммарной мощностью, не превышающей мощность инвертора. Система электроснабжения автономного дома с выходом переменного тока на базе фотоэлектрической солнечной батареи в этом состоит из практически тех же компонентов, как и в предыдущем случае, плюс инвертор, т.е.:

Система электроснабжения для дома, переменный ток

Солнечной батареи необходимой мощности
Контроллера заряда аккумуляторной батарея, который предотвращает губительные для батареи глубокий разряд и перезаряд
Батареи аккумуляторов (АБ)
Инвертора, преобразующего постоянный ток в переменный
Энергоэффективной нагрузки переменного тока

Для обеспечения надежного электроснабжения необходим резервный источник электропитания (на рисунке не показан). В качестве такого источника может быть небольшой (2-6 кВт) бензо- или дизельэлектрогенератор. Введение такого резервного источника электроэнергии резко сокращает стоимость солнечной батареи из-за отсутствия необходимости рассчитывать ее на худшие возможные условия (несколько дней без солнца, эксплуатация зимой, и т.п.)

В этом случае в систему также вводится зарядное устройство для быстрого заряда (в течение нескольких часов) АБ от жидкотопливного электрогенератора. Возможно применение блока бесперебойного питания, в котором функция заряда АБ уже встроена.

Пример комплектации автономной фотоэлектрической системы электроснабжения

Ниже приведен вариант системы для электроснабжения удаленного жилого дома. Принимаются следующие исходные данные:

Суточное потребление энергии 3 кВт*ч (среднестатистические данные по России)
Приход солнечной радиации - 4 кВт*ч/м2 в день (средний приход солнечной радиации для европейской части России с весны по осень)
Максимальная пиковая мощность нагрузки - 3 кВт (можно одновременно включить стиральную машину и холодильник)
Для освещения используются только компактные люминесцентные или светодиодные лампы переменного тока
В пиковые часы (максимальная нагрузка, например когда включены стиральная машина, электрокипятильник, утюг и т.п.) для предотвращения быстрого разряда АБ включается бензиновый или дизельный электрогенератор
Генератор также будет включаться при пасмурной погоде, если АБ разряжается до нижнего допустимого напряжения. Возможно включение генератора как в ручном режиме, так и полностью в автоматическом. В последнем случае система также должна включать модуль автоматического запуска и останова генератора, а сам генератор должен быть немного доработан для возможности подключения системы автоматики.

Если необходимо минимизировать время работы жидкотопливного электрогенератора с целью сохранения топлива, солнечная фотоэлектрическая система электроснабжения будет состоять из элементов со следующими параметрами:

пиковая мощность солнечной батареи равна 1000 Вт (выработка до 5 кВт*ч сутки)
минимальная номинальная мощность инвертора - 3 кВт с возможностью кратковременной нагрузки до 6 кВт, входное напряжение 24 или 48 В
аккумуляторная батарея общей емкостью 800 Ач (при напряжении 12 В), что позволяет запасать до 4,5 кВт*ч электроэнергии при 50% разряде АБ)
контроллер заряда на ток до 40-50 А (при напряжении 24 В)
дизель или бензогенератор мощностью 3-5 кВт
зарядное устройство для заряда АБ от бензогенератора на ток до 150 А (может быть встроено в инвертор
кабели и коммутационная аппаратура (выключатели, автоматы, разъемы, электрощиты и т.п.)

Примеры комплектации таких систем и их стоимость вы можете посмотреть в нашем Интернет-магазин, в разделе "Фотоэлектрические системы".

Если допустимо увеличение времени работы дизель-генератора, стоимость системы можно снизить за счет его более частого включения. В этом случае энергия от солнечной батареи будет использоваться для электроснабжения минимальной нагрузки - освещение, радио, телевизор - а генератор будет включаться несколько раз в день (от 2 и более, в зависимости от выбранной емкости АБ). При этом начальная стоимость системы снижается как за счет уменьшения пиковой мощности солнечной батареи, так и за счет снижения емкости АБ. Такая оптимальная система для электроснабжения жилого дома может состоять из следующих компонентов:

солнечной батареи с пиковой мощностью 300-400 Вт
инвертора мощностью 2-4 кВт, входное напряжение 24 или 48 В
аккумуляторная батарея общей емкостью 400-600 А*ч (при напряжении 12 В)
контроллер заряда на ток до 40-50 А (при напряжении 24 В)
дизельгенератор мощностью 4-6 кВт
зарядное устройство для заряда АБ от бензогенератора на ток до 150 А
кабели и коммутационная аппаратура (выключатели, автоматы, разъемы, электрощиты и т.п.)

Необходимо учитывать, что одновременно со снижением общей стоимости системы возрастут эксплуатационные расходы за счет большего расхода топлива.

Если у вас есть сеть, и вы хотите снизить потребление от сети, или повысить надежность электроснабжения за счет применения солнечных батарей, обратитесь к следующей статье - Фотоэлектрические системы электроснабжения, соединенные с сетью

Солнечные панели состоят из солнечных элементов. Так как один солнечный элемент не производит достаточного количества электроэнергии для большинства применений, солнечные элементы собираются в солнечных модулях для того, чтобы производить больше электричества.

Солнечные панели (также называемые фотоэлектрические или солнечные модули) производятся многих типов и размеров. Наиболее типичные - это кремниевые фотоэлектрические модули мощностью 40-160 Wp (пиковый ватт, т.е. мощностью максимум в 40-160 Вт при ярком солнце). Такой солнечный модуль имеет размер от 0,4 до 1,6 м2. Однако, широкий типоразмерный ряд солнечных модулей доступен в продаже. Солнечные панели (PV panels) могут соединяться между собой солнечные батареи (arrays) для того, чтобы получить большую мощность (например, 2 модуля по 50 Wp, соединенных вместе, эквивалентны модулю мощностью 100 Wp).

КПД доступных в продаже модулей варьируется в пределах 5-15%. Это значит, что 5-15% от количества энергии, падающей на солнечный элемент, будет трансформировано в электричество. Исследовательские лаборатории во всем мире разрабатывают новые материалы для СЭ с более высоким КПД (до 30%). Стоимость производства также очень важна. Некоторые новые технологии (такие как, например, тонкопленочные), позволяют производить СЭ в больших масштабах, что значительно снизит стоимость элементов и модулей


Солнечные модули установленные на покатой крыше	Монокристаллический солнечный элемент

Сколько прослужат солнечные батареи?

Солнечные батареи были испытаны в полевых условиях на многих установках. Практика показала, что срок службы солнечных батарей превышает 20 лет. Фотоэлектрические станции, работающие в Европе и США около 25 лет, показали снижение мощности модулей примерно на 10%. Таким образом, можно говорить о реальном сроке службы солнечных монокристаллических модулей 30 и более лет. Поликристаллические модули обычно работают 20 и более лет. Модули из аморфного кремния (тонкопленочные, или гибкие) имеют срок службы от 7 (первое поколение тонкопленочных технологий) до 20 (второе поколение тонкопленочных технологий) лет. Более того, тонкопленочные модули обычно теряют от 10 до 40% мощности в первые 2 года эксплуатации. Поэтому, около 90% рынка фотоэлектрических модулей в настоящее время составляют кристаллические кремниевые модули.

Другие компоненты системы имеют различные сроки службы: аккумуляторные батареи имеют срок службы от 2 до 15 лет, а силовая электроника - от 5 до 20 лет.

Электрические характеристики солнечной батареи: вольт-амперная характеристика

Важные точки вольт-амперной характеристики, которые характеризуют солнечный модуль

Солнечный модуль может работать при любой комбинации напряжения и тока, расположенным на его вольт-амперной характеристике (ВАХ). Однако в реальности модуль работает в одной точке в данное время. Эта точка выбирается не модулем, а электрическими характеристиками цепи, к которой данный модуль (или солнечная батарея) подключен.

Напряжение, при котором ток равен 0, называется напряжением холостого хода (Voc). С другой стороны, ток, при котором напряжение равно 0, называется током короткого замыкания (Isc). В этих крайних точках ВАХ мощность модуля равна 0. На практике, система работает при комбинации тока и напряжения, когда вырабатывается достаточная мощность. Лучше сочетание называетсяточкой максимальной мощности (ТММ, или MPP). Соответствующие напряжение и ток обозначаются как Vp (номинальное напряжение) иIp (номинальный ток). Именно для этой точки определяются номинальная мощность и КПД солнечного модуля.

При прямом соединении солнечного модуля к аккумуляторной батарее, модуль работает при напряжении, равном напряжению аккумуляторной батареи в данный момент. По мере заряда АБ ее напряжение растет, поэтому модуль может работать в диапазоне напряжения от 10 до 14,5В (здесь и далее используются напряжения для модуля номинальным напряжением 12В. Для модулей с номинальным напряжением 24В значения напряжения нужно умножить на 2). Соответственно, его рабочая точка может быть довольно далеко от оптимальной. Почему же производители выбрали напряжение модуля в максимальной точке равным 17В?

Это сделано для того, чтобы компенсировать потери напряжения в фотоэлектрической системе и сохранить возможность полного заряда аккумуляторной батареи. Как известно, для заряда АБ напряжением 12В необходимо довести ее напряжение до 14,5В (или даже до 15В при заряде при низких температурах) . Напряжение солнечного модуля в реальных условиях оказывается ниже, чем 17В. Во-первых, при нагревании солнечного модуля его напряжение снижается примерно на 0,5В. Во-вторых, существуют потери напряжения в соединительных проводах. Также, редко когда уровень освещенности равен 1000 Вт/м2. Все это приводит к тому, что реальное напряжение на модуле снижается, и в действительности оно оказывается очень близко к требуемым 14,5В.

Типичная информация на шильдике солнечного модуля

Новое поколение солнечных контроллеров заряда, а также солнечные фотоэлектрические инверторы могут обеспечивать работу солнечной батареи в точке максимальной мощности. Они отслеживают точку максимальной мощности, и поддерживают напряжение на входе равный этой точке. На выходе, за счет преобразования напряжения, обеспечивается напряжение, равное напряжению на АБ. Таким образом, MPPT контроллер понижает напряжение и повышает ток. Слежение за ТММ солнечного модуля обеспечивает увеличение выработки электроэнергии на 15-30%.

Можно найти все эти параметры - (Voc, Isc, MPP, Vp, Ip) - на шильдике или прилагаемых к модулю характеристиках (заметьте, что Vp и Ip также называются номинальными значениями. Однако не ожидайте получить номинальную мощность от вашей солнечной батареи - почти невозможно, чтобы собранная система работала все время в точке максимальной мощности. Кроме изменений освещенности, на вырабатываемую мощность влияет температура солнечной батареи - чем выше температура солнечной батареи, тем ниже ее мощность.

studfiles.net

Что такое фотоэлектрическая станция или ФЭС?

Схема работы ФЭС

Это система, которая преобразует солнечную энергию в электрическую.

Лучше всего такие системы подходят для фермеров, пасечников, кафе, гостиниц и другого малого бизнеса, у которого нет доступа к сети или качество элетроснабжения оставляет желать лучшего.

Из чего состоит ФЭС?В состав комплекта обычно входят фотоэлектрические панели, контроллер заряда, аккумуляторы, инвертор (в зависимости от модели), соединительные провода и коннекторы.

Как работает ФЭС? Солнечные батареи, благодаря своим электрическим свойствам, вырабатывают постоянный ток. Он может использоваться напрямую во многих простых устройствах, питающихся от аккумуляторных батарей (например, портативные компьютеры, DVD плейеры, зарядные устройства, лампы, пр.).

Там же, где нужен переменный ток, к системе добавляется инвертор, который преобразует постоянный ток в переменный с напряжением 220 В и чистым или модифицированным синусоидальным сигналом на выходе. Инвертор имеет все виды защиты (от короткого замыкания, перегрузки, перегрева и др.).

Инвертор подключается к источнику постоянного тока – аккумуляторной батарее, а уже к инвертору подключается нагрузка переменного тока. Таким образом инвертор потребляет постоянный ток от солнечной батареи и аккумулятора напряжением 12 В или 24 В и выдает переменный ток напряжением 220 В и частотой 50 Гц.

Аккумуляторная батарея накапливает и сохраняет вырабатываемую фото-модулями в течение дня электроэнергию для дальнейшей её отдачи в нужный момент, особенно для обеспечения энергией в темное время суток.Контроллер заряда регулирует заряд аккумуляторов и предотвращает губительный для батареи глубокий разряд и перезаряд, продлевая срок ее службы.Сколько стоит ФЭС?В зависимости от того, нужен ли вам постоянный ток или переменный, хотите ли вы иметь запас энергии в аккумуляторах, стоимость системы может сильно меняться.

Например, ФЭС мощностью 0,6 кВт, с 1-дневным запасом энергии в аккумуляторах, стоила фермеру из Кара-Балты около 3 тысяч долларов с закупкой дополнительных материалов, доставкой и установкой.ФЭС для фельдшерско-акушерских пунктов, мощностью 3 кВт, с 3-дневным заапсом энергии в гелевых аккумуляторах стоила около 28 тысяч долларов с с закупкой дополнительных материалов, доставкой и установкой.

То есть нужно рассчитывать на сумму от 5 до 10 тысяч долларов за 1 кВт мощности.

Какая мощность ФЭС мне нужна?Необходимая вам мощность зависит от вашего дневного потребления энергии в кВтч. Легче всего это можно оценить, разделив ваш счет за электроэнергию в кВтч на 30.Например, среднемесячное потребление домохозяйства составляет 180 — 300 кВтч в месяц, или 6 — 10 кВтч в день.

ФЭС мощностью 1 кВт будет вырабатывать от 5 до 9 кВтч электроэнергии за световой день, в зависимости от погоды и времени года. Для нашего примера, при некоторой экономии, может хватить именно такой системы.

Хотите приобрести энергетическую независимость? Звоните 0312 533763, 0555755306 или пишите на [email protected]

creeed.net