Які вибрати сонячні електростанції для будинку їх види та особливості. Сонячні електростанціїВиды и типы: схемы солнечных электростанций. Подробно.Категория: Поддержка по альтернативной энергии Опубликовано 26.05.2016 00:53 Автор: Abramova OlesyaТИПЫ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ: • Автономная электростанция (постоянный ток) • Автономная электростанция (220/380В) • Сетевая электростанция (220/380В) • Гибридная электростанция (220/380В)
Солнечная электростанция – специальная инженерная конструкция, которая служит для преобразовании солнечной радиации в электрическую энергию (постоянный или переменный ток). Самый распространенный тип солнечных электростанций основан на плоских фотоэлектрических модулях монокристаллического или поликристаллического вида, которые обеспечивают преобразование солнечной радиации в постоянный ток (DC). В зависимости от применяемой схемы, постоянный ток может инвертироваться в переменный (AC) или стабилизироваться для заряда аккумуляторных батарей. Ниже подробно описаны принципы работы и схемы солнечных электростанций, которые на сегодняшний день успешно применяются и обеспечивают наибольшую эффективность работы.
Автономная солнечная электростанция(постоянный ток, DC)Принцип действия: солнечная радиация преобразуется в постоянный электрический ток при помощи солнечных панелей, которые подключаются к контроллерам заряда аккумуляторов. Электрическая энергия накапливается в аккумуляторах в дневное время суток, когда Солнце активно, после чего может использоваться в любое время для питания потребителей постоянного тока. Схема электростанции автономного типа постоянного токаКонтроллер заряда на базе ШИМ-контроллера (PWM-тип) обеспечивает заряд аккумуляторов свинцово-кислотного типа AGM VRLA, GEL VRLA или FLA типов. В случае применения продвинутых солнечных контроллеров заряда, таких как BlueSolar MPPT, возможен заряд аккумуляторов более высокого класса: OPzV (свинцово-кислотные необслуживаемые элементы), OPzS (свинцово-сурьмянистые малообслуживаемые), NiCd (никель-кадмиевые необслуживаемые или малообслуживание) или LiFePO4 (литий-железо-фосфатные аккумуляторы). Назначение: данный вид солнечной электростанции устанавливают в тех случаях, когда требуется организовать автономное уличное освещение или обеспечить электропитанием любые другие потребители постоянного тока: охранные системы, оперативные цепи постоянного тока, телекоммуникационные установки (радиосвязь, спутниковая связь, интернет и т. д.). Эффективность работы: очень высокая, 97-98% Составляющие: Солнечные панели, контроллер заряда, аккумулятор. Работа в условиях «зелёного» тарифа: невозможна.
Автономная солнечная электростанция(переменный ток, AC)Принцип действия: Солнечные батареи вырабатывают постоянный ток в периоды солнечной активности, который поступает к контроллеру MPPT. Контроллер заряда аккумуляторов производит коррекцию (стабилизацию) постоянного тока для заряда аккумуляторов и производит качественный многостадийный заряда батарей различных типов: AGM, GEL, OpzS, OpzV, NiCd или высокотехнологичных литиевых аккумуляторов (Li-ion). Когда аккумуляторный банк полностью заряжен, излишек электрической энергии поступает на вход инвертора напряжения DC/AC, к выходу которого подключаются потребители переменного тока (AC). В периоды отсутствия солнечной активности (вечер, ночь и раннее утро), электроэнергия для потребителей переменного тока черпается из аккумуляторных батарей (DC) и преобразовывается в переменную (AC) при помощи инвертора напряжения. Современные функции инверторов позволяют очень гибко настраивать схему работы солнечной электростанции, особенно это востребовано для частных домов и коттеджей. Схема электростанции автономного типа переменного токаСхема сетевой электростанции автономного типа переменного токаРежим I. Автономное электроснабжение. Данная схема может применяться, когда нет сети переменного тока. Вся накопленная за световой день электроэнергия в аккумуляторах используется в вечернее и ночное время для питания потребителей переменного тока. Правильный расчет мощности солнечных панелей (PV-массива) и достаточная энергоемкость аккумуляторов позволяют обеспечить полную автономность объекта. Режим II. Смешанное электроснабжение. Этот вид электростанций требует наличия сети переменного тока, которая используется при разряде аккумуляторов, чтобы не происходило прекращения подачи электроснабжения дома. Достоинство данного типа в том, что нет необходимости устанавливать больше массивы солнечный батарей и блоки аккумуляторов, т. к. всегда есть возможность получить недостаток электроэнергии от сети. Режим III. Резервное электроснабжение. В данном случае схема солнечной электростанции предполагает настройку инвертора таким образом, что аккумуляторный банк остается всегда заряженным на 100%. Лишь небольшое количество произведенной солнечной электроэнергии тратится на поддержание полного заряда аккумуляторов, остальной объем преобразуется в переменный ток и используется для питания активных потребителей, излишек отдается в сеть согласно условиям «зелёного» тарифа. Назначение: описанные выше типы солнечных электростанций востребованы для частных домов и коттеджей, где полностью отсутствует сеть или когда сеть отличается низким качеством. Также данные схемы нередко применимы для коммерческого применения: небольшие производственные участки, системы телекоммуникаций и любые другие области, где требуется создать надежную систему резервного питания с возможностью существенной экономии потрбленной электроэнергии. Стоит отметить, что некоторые режимы работы возможны только в инверторами MultiPlus, Quattro и Symo Hybrid, которые поддерживают тонкую настройку и передачу избытка электроэнергии по «зелёному» тарифу. Эффективность работы: высокая, до 90-93% при прямом и инвертируемом режимах. Составляющие: солнечные панели, MPPT-контроллер, аккумуляторный банк, гибридный инвертор, реже – дизельный генератор. Работа в условиях «зелёного» тарифа: поддерживается.
Сетевая солнечная электростанция(переменный ток, AC)Принцип действия: вырабатываемый постоянный ток (DC) солнечными батареями поступает на вход солнечного инвертора, который производит преобразование постоянного в переменный ток (DC/AC). Выход от солнечного инвертора подключен к сети переменного тока и потребителям электроэнергии. Данная схема отличается своей простотой, однако конструкция имеет несколько особенностей. Так, электростанция работает только когда доступна электрическая сеть переменного тока, а также напряжение в сети должно находиться в рабочем диапазоне инвертора. Схема сетевой солнечной электростанции переменного токаНазначение: данный вид очень востребован для домов, дач, коттеджей, где предлагаются выгодные условия «зелёного» тарифа. В дневное время, когда потребление электроэнергии, как правило, на минимальном уровне, произведенная энергия передаётся в сеть по уловиям «зелёного» тарифа. В вечернее и ночное время, когда в доме работает основная часть потребителей, энергия поступает из сети. Таким образом, данный вид солнечной электростанции позволяет существенно экономить на расходах за оплату электроэнергии, а если установлен достаточный массив солнечных батарей, домохозяйство будет получать прибыль за положительную разницу произведенной и затраченной электроэнергии по итогам месяца. Эффективность работы: очень высокая, до 97%. Составляющие: солнечные панели, солнечный PV-инвертор. Работа в условиях «зелёного» тарифа: поддерживается.
Гибридная солнечная электростанция(переменный ток, AC)Принцип действия: солнечными батареи (DC) подключены к сетевому солнечного инвертору (DC/AC). Сеть переменного тока подключается на вход гибридного инвертора (DC/AC), также к гибридному инвертору подключены аккумуляторные батареи. Выход сетевого солнечного инвертора и гибридного инвертора объединены через распределительный щит и обеспечивают электропитанием потребителей переменного тока. Применение гибридного инвертора с зарядным устройством в данном типе солнечной электростанции обеспечивает ряд неоспоримых преимуществ: электростанция работает даже при отсутствии напряжения в сети переменного тока, а также в условиях нестабильной сети. Пользователю доступно несколько режимов работы, которые могут гибко настраиваться по желанию и в соответствии с временем года. Схема гибридной сетевой электростанции переменного токаРежим I. Автономная электростанция. Сгенерированная электроэнергия накапливается в аккумуляторах: сетевой инвертор подает переменное напряжение на выход гибридного инвертора, который производит заряд аккумуляторов. Избыток используется потребителями или отдается в сеть переменного тока по условиям «зелёного» тарифа. В вечернее и ночное время электропитание обеспечивается гибридным инвертором от аккумуляторов. Для автономного электроснабжения требуется устанавливать достаточную мощность солнечных батарей, чтобы сгенерированной электроэнергии хватало на достаточной заряд аккумуляторов, а их емкости было достаточно, чтобы покрыть потребности потребителей. В случае применения гибридного инвертора Quattro с двумя входами, ко второму подключается дизельгенератор, которым система управляет автоматически в соответствии с заданными настройками. Например, при достижении установленного порогового значения разряда аккумуляторов, дизельгенератор будет заведен автоматически. Режим II. Смешанное электроснабжение. В данном случае допускается незначительный разряд аккумуляторов или полный, после чего электропитание будет переключено на сеть переменного тока. Солнечный инвертор продолжает работу в любых случаях и дополняет мощность системы, а также продолжает заряжать аккумуляторы. Избыток передается в сеть по условиям «зелёного» тарифа. Режим III. Резервное электроснабжение. В этом случае схема настроена таким образом, что аккумуляторы задействованы только при отсутствии электрической сети (авария, плановое отключение, веерные отключения и т. д.). Солнечный инвертор генерирует электроэнергию и обеспечивает потребителей, избыток передается в сеть по условиям «зелёного» тарифа. Назначение: подобные электростанции востребованы для домов, коттеджей, офисов, отелей, гостиниц, баз отдыха и т. д., где требуется создать систему гарантированного электропитания, а также снизить зависимость или полностью отказаться от общей сети электроснабжения. Эффективность работы: очень высокая, до 97%. Составляющие: Солнечные панели, солнечный PV-инвертор, гибридный инвертор, аккумуляторный банк, реже – дизельный генератор. Работа в условиях «зелёного» тарифа: поддерживается. Схемы с выделенными группами потребителейПроектирование солнечной электростанции на этапе строительства — правильный шаг, который позволяет создать удобную схему распределения электроэнергии. Очень важно предусмотреть группы потребителей с разным приоритетом, данная опция позволяет сбалансировать систему резервного питания. Например, первая группа – охватывает электрические приборы с максимальным приоритетом, которые должны работать даже при пропадании напряжения в сети: освещение, системы охраны, отопления, связи и т. д. Вторая группа – приборы второстепенной важности, которые требуют корректного завершения работы, при пропадании напряжения в сети их можно отключить вручную или при помощи дистанционного управления. А третья группа – потребители с низким приоритетом, без которых можно обойтись во время отключения электроэнергии. Таким образом, вне зависимости от типа солнечной электростанции, правильная схема обеспечивает существенное повышение комфорта в условиях аварийного отключения сети. Дизельный генератор в схеме солнечной электростанцииДизельный генератор – важный элемент резервного или автономного электроснабжения. Во-первых, дизельгенератор обеспечивает очень длительное резервное питание при наличии дополнительного бака с топливом. Во-вторых, генератор может покрывать большие потребности в электрической мощности. В-третьих, современные системы обеспечивают интеллектуальное управление генератором. Такие инверторы как Quattro, поддерживают два входа переменного тока и могут самостоятельно запускать генератор, когда аккумуляторы разряжаются до определенного пользователем уровня. Данная возможность позволяет избежать глубокого разряда аккумуляторов, а также исключить вероятность полного отключения электроснабжения. best-energy.com.ua Сонячні електростанції України — ВікіпедіяМатеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії. Нижче наведено список сонячних (фотовольтаїчні) електростанцій, що діють на території України.
uk.wikipedia.org Солнечная электростанция для дома. Расчет солнечной электростанции для дома.Солнечная система с аккумуляторами может питать много приборов при условии, что их энергопотребление не превышает количество энергии, произведенной генератором. Поэтому необходимо правильно определить мощность системы. Первый шаг в этом направлении - составление спецификации, т.е. технического описания системы. Расчет энергопотребления Для расчета солнечной системы, вам пригодится on-line калькулятор на нашем сайте - Расчет солнечных батарей. При проектировании домашней фотоэлектрической системы сначала нужно составить список всех электроприборов в доме, выяснить их потребляемую мощность и внести в список. В таблице внизу даны для справки данные о средней потребляемой мощности некоторых приборов. Однако необходимо помнить, что это всего лишь приблизительные оценки. Чтобы рассчитать потребляемую мощность (E) системы с инвертором (для приборов переменного тока), нужно внести поправку (умножить среднее потребление на поправочный коэффициент, чтобы получить общую мощность). Так же для того, чтобы учесть потери в инверторе необходимо полученную мощность потребителей умножить на 1,2. Такие приборы, как холодильник, компрессор в момент пуска потребляют мощность в 5-6 раз больше паспортной, поэтому инвертор должен кратковременно выдерживать мощность в 2-3 раза выше номинальной мощности. Если потребителей с высокой мощностью достаточно много, но работают они очень редко, это может привести к тому, что у нас получится система с огромной выходной мощностью инвертора, как результат, очень дорогого. Тогда необходимо предусмотреть, чтоб не происходило одновременного включения таких приборов, это удешевит систему. Пример:
alternativenergy.ru Сонячні електростанції для будинку. Плюси і мінусиСонячна електростанція є автономним джерелом живлення. Вона здатна забезпечити електроенергією приватний житловий будинок та інші об’єкти, на яких сумарне споживання електрики не перевищує її потужності. Крім цього, система такого типу може виступати в якості єдиного джерела живлення там, де неможливо підключитися до комунальних енергомереж. Як встановити сонячну електростанцію.Щоб сонячна електростанція для будинку могла працювати на повну потужність, необхідно подбати про правильне її підключення. Встановити прилад можна на даху, огорожі або будь-який інший височини, яку не заступають високі дерева. У тих випадках, коли станція не отримує достатньої кількості сонячної енергії, вона не може виробляти необхідну кількість електрики. Крім того, нестача сонячного світла може привести до пошкодження установки. Тому кожен елемент сонячної станції повинен бути повернутий в бік сонця. Тільки за такої умови, потік променів на батареї буде достатнім.
Встановлюючи станцію, також слід враховувати кут її нахилу. Для нашого регіону він повинен становити 35 °. Протягом року кут нахилу панелей вимагатиме корекції: + 12 ° влітку і -12 ° взимку. Щоб отримати більш точні результати, можна скористатися спеціальним онлайн калькулятором. При правильному розташуванні станції, здійснювати її технічне обслуговування і очищати прилад від пилу і снігу буде набагато простіше. Запиленість поверхні сонячного фотоелектричного модуля є однією з найважливіших проблем для власників сонячних електростанцій. Через пил, бруд, опале листя, пташиний послід та інші забруднення рівень потрапляння сонячного світла на фотоелементи значно зменшується. Це є причиною зниження продуктивності станції. Виходячи з розрахунків, всього 4 кубічних сантиметра пилу, які рівномірно розподілені на 1 м2 сонячної батареї, знижують вироблення електрики на 40%.
Однак ця проблема вирішується досить легко – при тривалій відсутності дощу, сонячні батареї необхідно полити водою зі шланга. Дану дію досить виконати кілька разів протягом посушливого літа, щоб проблема запиленості сонячних батарей більше не турбувала. У тих випадках, коли причиною запиленості є інтенсивний рух транспортних засобів, будівельні роботи або сільськогосподарська діяльність, операцію з поливом слід проводити трохи частіше. Сонячні електростанції для будинку. Плюси і мінуси.У порівнянні з альтернативними джерелами живлення, сонячна електростанція має масу незаперечних переваг:
Як і будь-який один прилад, сонячна електростанція має свої недоліки. Основним з них є те, що робота системи безпосередньо залежить від погодних умов. Нестача сонячного світла знижує ККД станції. Багато сучасних споживачів помилково вважають, що в зимову пору року станція виробляє набагато менше електроенергії. Однак це далеко не так, адже панелі такого типу переробляють не сонячне тепло, а сонячне світло. Тому в будь-який час року, за умови відсутності на небі хмар, електростанції такого типу будуть показувати відмінний результат. Як вибрати сонячні батареї. Відео урок.o-remonte.com Які вибрати сонячні електростанції для будинку їх види та особливостіМожливість отримання енергії безкоштовно приваблює власників приватних будинків. І це стало можливо з появою сонячних батарей. Але масового поширення такі пристрої поки не знайшли, воно стримується дорожнечею устаткування, а також складністю його підбору і установки. Проте експлуатувати сонячну електростанцію досить легко і до того ж прибутково. Обладнання окупається за кілька років і при цьому надлишки виробленої енергії можна продавати, що економічно вигідно. Зміст Основні блоки електростанціїІнженерні споруди призначені для перетворення випромінювання в електричну енергію особливо широко використовуються в Америці і Європі. Але вони можуть мати суттєві відмінності в конструктивному плані від яких залежать і способи перетворення сонячної радіації в електрику. Головним елементом таких електростанція є сонячні батареї або фотоелектричні елементи. Вони вловлюють і перетворюють один вид енергії в іншій. Обладнання, в якому вони використовуються може мати різну потужність, причому чим більше кількість батарей, тим вона вища. Сонячні панелі в свою чергу відрізняються за розмірами і число вхідних в них елементів. Їх кількість зазвичай кратно 36. Крім панелей до складу електростанції входить інвертор. Це пристрій перетворює електрику від сонячної батареї в змінний струм, необхідний для підключення побутової техніки.
Також в комплектацію можуть бути включені наступні елементи:
Наявність батарей в електростанціях дозволяє накопичувати енергію у світлий час доби щоб використовувати її вночі. Для їх стабільної роботи застосовуються контролери заряду. Вони підбираються під конкретну задачу і можуть об’єднувати як однакові, так і різні по напрузі системи. Принцип роботи сонячних батарейОсновні принципи дії такої електростанції полягають у наступному. Модулі, з яких складається пристрій, дозволяють отримувати енергію від сонця. При цьому пластини виготовляються з монокристалів або кристалічного кремнію. Дивимося відео, принцип роботи: Потрапляє на них сонячна енергія перетворюється в електричний струм. Він в свою чергу передається споживачам і при цьому відбувається підзарядка акумулятора. Надлишки енергії виводяться в магістральні мережі. Види та особливості застосуванняБажання зберегти планету для нащадків, не порушуючи її екологічної рівноваги змушує людей замість звичних джерел живлення, що працюють на природних копалин, шукати альтернативні способи одержання енергії. Одним з них є використання сонячних автономних електростанцій, які поділяються на такі види:
Перші вважаються одними з найпопулярніших на сучасному етапі розвитку. Вони відрізняються невеликими розмірами, простотою експлуатації, здатні забезпечити безперервну роботу побутової техніки. Повноцінні сонячні електростанції призначені для населених пунктів в яких відсутня централізована електромережу. Вони не тільки виробляють постійний або змінний струм з сонячної енергії, але і здатні накопичувати її, віддаючи потім в темний час доби. Таку сонячну електростанцію можна купити для цілодобового використання. Гібриди являють собою комплекс різних систем з сонячними панелями. Вони вважаються найбільш ефективними і можуть використовуватися в якості джерела енергії для заміського котеджу або багатоквартирного будинку. Розбираємо переваги даних системЧим ще крім своєї екологічної безпеки залучають споживачів такі установки? Тим, що вони мають мінімальні терміни окупності є готовим рішенням для забезпечення електрикою різних об’єктів. Дивимося відео, розбираємо переваги обладнання: Крім цього, сонячні електростанції володіють наступними перевагами:
Крім усього іншого отримується завдяки їм енергія є найбільш екологічно чистою. Яку систему вибратиПридбання конкретної моделі електростанції залежить від вимог до установки, а також фінансових можливостей покупця. Система без акумулятора одна з найдешевших, але її використання можливе лише у світлий час доби. У той же час електростанція з батареями дорожче на 40%, але буде забезпечувати об’єкт електроенергією цілодобово. Дивимося відео, особливості вибору електростанції: Для тих, хто віддає перевагу повну незалежність від мереж найкраще підійдуть автономні установки. Але в такому випадку початкові інвестиції у промислові сонячні електростанції будуть досить високими. Крім виду установки доводиться звертати увагу і на ефективність фотоелектричних елементів. Вони випускаються розрахованими на будь-яку напругу, а крім цього володіють різним ККД. Тому потрібно розрахунок сонячної електростанції для дому. Для систем з навантаженнями змінного струму буде потрібно ще і інвертор. Вибір обладнання передбачає проведення розрахунку його параметрів. Для сонячної автономної електростанції – це визначення номінальної потужності модулів, їх кількості, ємності акумулятора та інших складових. Популярні бренди згідно думку споживачівВибираючи готові обладнання слід враховувати, що вони відрізняються не тільки технічними характеристиками, але і маркою виробника. Найбільш дешевими вважаються моделі вітчизняних компаній, такі як:
У серії Real сонячних електростанції в Росії є різні по потужності установки. Наприклад, Союз ЕХ-100 Вт 12 В – це найкращий варіант для використання на дачі. Вона може працювати в автономному режимі до 2 днів і вважається однією з найбільш економічних. Потужності інвертора в цій установці вистачає для забезпечення електроенергією двокамерного холодильника, освітлення, телевізора, комп’ютера і різних зарядних пристроїв. Максимальна сумарна потужність, яку може забезпечувати така електростанція для будинку складає близько 600 Вт.
Сонячна електростанція Економ розрахована на цілодобове використання. При цьому вона здатна забезпечити роботу таких пристроїв, як:
Вона розроблялася як основне джерело харчування для дачних і заміських будинків, розташованих у населених пунктах де відсутні або працюють з перебоями магістральні мережі. На добу таке обладнання здатне виробляти до 750 Вт/год, а одночасно до неї може бути підключена техніка з сукупною потужністю до 300 Вт. Вартість обладнання становить 45 тисяч рублів. Ще одна корисна модель портативної електростанції для приватного будинку – це ЕСЕ-Мікро. Вона здатна забезпечувати енергією телевізор, занурювальний насос малої потужності та інші прилади. Ця установка виробляється широкою лінійкою потужностей. Причому відмінність моделей полягає в кількості сонячних батарей. Чи варто встановлювати самостійноМонтаж генераторної установки, тим більше оснащена сонячними батареями вельми специфічне завдання. І хоча особливою складністю вона не відрізняється навіть незначна помилка може коштувати досить дорого. Тому довіряти установку сонячної електростанції для дому краще всі організації, що продає таке обладнання. Інакше у разі допущеної недбалості знайти винних буде складно. Дивимося відео, виробляємо монтаж своїми силами: Крім того, самостійний монтаж дорогого устаткування може привести до його поломки. Щоб цього не сталося, фахівці рекомендують скористатися послугами організації, готової надати гарантію на виконані роботи. І хоча монтаж сонячної електростанції коштує недешево, краще довірити його професіоналам – це гарантує безперебійну роботу обладнання в подальшому. dovidkam.com Солнечные электростанции - Статьи об энергетике Солнечное излучение — экологически чистый и возобновляемый источник энергии. Запасы солнечной энергии огромны. К началу XXI века человечество разработало и освоило ряд принципов преобразования тепловой энергии в электрическую. Их можно условно разделить на машинные и безмашинные методы. Последние часто называют методами прямого преобразования энергии, поскольку в них отсутствует стадия преобразования тепловой энергии в механическую работу Среди машинных преобразователей наиболее известны паро и газотурбинные установки, работающие на всех наземных тепловых и атомных электростанциях. Принципиальная схема замкнутой газотурбинной установки выглядит так. Солнечная радиация, собранная концентратором на поверхности солнечного котла, нагревает рабочее тело — инертный газ до температур порядка 1200— 1500 градусов Кельвина и под давлением, создаваемым компрессором, подает горячий газ на лопатки газовой турбины, которая приводит в действие электрогенератор переменного тока. Отработавший в турбине газ поступает сначала в регенератор, где подогревает рабочий газ после компрессора. Тем самым он облегчает работу основного нагревателя — солнечного котла. Затем газ охлаждается в холодильнике-излучателе. Испытания трехкиловаттной газотурбинной установки, проведенные в 1977 году на пятиметровом фацетном параболическом концентраторе в Физико-техническом институте Академии наук Узбекистана, показали, что установки такого типа весьма маневренны. Выход на номинальные обороты составлял не более минуты с момента наведения солнечного пятна на полость цилиндрического котла. Коэффициент полезного действия этой установки — 11 процентов. В энергоустановке с паротурбинным преобразователем собранная концентратором солнечная энергия нагревает в солнечном котле рабочую жидкость, переходящую в насыщенный, а затем и в перегретый пар, который расширяется в турбине, соединенной с электрогенератором. После конденсации в холодильнике-излучателе отработавшего в турбине пара его конденсат, сжимаемый насосом, вновь поступает в котел. Поскольку подвод и отвод тепла в этой установке осуществляются изотермически, средние температуры подвода и отвода оказываются выше* чем в газотурбинной установке, а удельные площади излучателя и концентратора могут оказаться меньше. У подобной установки, работающей на органическом рабочем теле, коэффициент полезного действия составляет 15—20 процентов при сравнительно невысоких температурах подвода тепла — всего 600— 650 градусов Кельвина. От многих недостатков, присущих машинным преобразователям, свободны энергоустановки с так называемыми безмашинными преобразователями: термоэлектрическими, термоэмиссионными и фотоэлектрическими, непосредственно преобразующими энергию солнечного излучения в электрический ток. "Термоэлектрогенераторы основаны на открытом в 1821 году немецким физиком Т.И. Зеебеком термоэлектрическом эффекте, состоящем в возникновении на концах двух разнородных проводников термо-ЭДС, если концы этих проводников находятся при разной температуре, — пишет в "Соросовском образовательном журнале" Л.М. Драбкин. — Открытый эффект первоначально использовался в термометрии для измерения температур. Энергетический КПД таких устройств — термопар, подразумевающий отношение электрической мощности, выделяемой на нагрузке, к подведенному теплу, составлял доли процента. Только после того, как академик А.Ф. Иоффе предложил использовать для изготовления термоэлементов вместо металлов полупроводники, стало возможным энергетическое использование термоэлектрического эффекта, и в 1940—1941 годах в Ленинградском физико-техническом институте был создан первый в мире полупроводниковый термоэлектрогенератор. Трудами и его школы в 40-50-е годы была разработана и теория термоэлектрического эффекта в полупроводниках, а также синтезированы весьма эффективные (по сей день) термоэлектрические материалы". Соединяя между собой отдельные термоэлементы, можно создавать достаточно мощные термобатареи. Электростанция мощностью 10 ГВт может весить до 200 тысяч тонн. Снижение веса энергоустановки напрямую связано с повышением коэффициента полезного действия преобразования солнечной энергии в электричество. Этого можно достичь двумя путями: увеличением термического коэффициента полезного действия преобразователя и снижением необратимых потерь энергии во всех элементах энергоустановки. В первом случае концентрированное излучение позволяет получать очень высокие температуры. Но одновременно при этом весьма возрастают требования к точности систем слежения за Солнцем, что для громадных по размерам концентрирующих систем маловероятно. Поэтому усилия исследователей неизменно направлялись на снижение необратимых потерь. Они попытались уменьшить переток тепла с горячих спаев на холодные теплопроводностью. Для решения этой задачи требовалось добиться увеличения добротности полупроводниковых материалов. Однако после многолетних попыток синтезировать полупроводниковые материалы с высокой добротностью стало ясно, что достигнутая сегодня величина является предельной. Тогда возникла идея разделить горячий и холодный спаи воздушным промежутком, подобно двухэлектродной лампе — диоде. Если в такой лампе разогревать один электрод — катод и при этом охлаждать другой электрод — анод, то во внешней электрической цепи возникнет постоянный ток. Впервые это явление наблюдал в 1883 году Томас Эдисон. "Открытое Эдисоном явление получило название термоэлектронной эмиссии, — пишет Л.М. Драбкин. — Подобно термоэлектричеству оно долгое время применялось в технике слабых токов. Позднее ученые обратили внимание на возможности использования метода для преобразования тепла в электричество. И хотя природа у термоэлектричества и термоэлектронной эмиссии разная, но выражения для КПД у них одинаковые. Главные составляющие необратимых потерь в ТЭП связаны с неизотермическим характером подвода и отвода тепла на катоде и аноде, перетоком тепла с катода на анод по элементам конструкции ТЭП, а также с омическими потерями в элементах последовательного соединения отдельных модулей. Для достижения высоких КПД цикла Карно современные ТЭП создают на рабочие температуры катодов 1700—1900 К, что при температурах охлаждаемых анодов порядка 700 К позволяет получать КПД порядка 10 процентов. Таким образом, благодаря снижению необратимых потерь в самом преобразователе и при одновременном повышении температуры подвода тепла КПД ТЭП оказывается вдвое выше, чем у описанного выше ТЭГ, но при существенно более высоких температурах подвода тепла". Теперь рассмотрим фотоэлектрический метод преобразования энергии. В солнечных батареях используется явление внешнего фотоэффекта, проявляющегося на р-п-переходе в полупроводнике при освещении его светом. Создают р-п (или п-р)-переход путем введения в монокристаллический полупроводниковый материал-базу примеси с противоположным знаком проводимости. При попадании на р-п-переход солнечного излучения происходит возбуждение электронов валентной зоны и образуется электрический ток во внешней цепи. Коэффициент полезного действия современных солнечных батарей достигает 13—15 процентов. У солнечных электростанций есть одна, но весьма существенная проблема. Получать и использовать "чистую" солнечную энергию на поверхности Земли мешает атмосфера. А что если разместить солнечные энергостанции в космосе, на околоземной орбите. Там не будет атмосферных помех, невесомость позволит создавать многокилометровые конструкции, которые необходимы для "сбора" энергии Солнца. У таких станций есть большое достоинство. Преобразование одного вида энергии в другой неизбежно сопровождается выделением тепла, и сброс его в космос позволит предотвратить опасное перегревание земной атмосферы. Как на самом деле будут выглядеть солнечные космические электростанции, сегодня точно сказать нельзя. Хотя к проектированию подобных электростанций конструкторы приступили еще в конце 1960-х годов. Любой вариант проекта солнечной космической электростанции предполагает, что это колоссальное сооружение. Даже самая маленькая космическая электростанция должна весить десятки тысяч тонн. И эту гигантскую массу необходимо будет запустить на удаленную от Земли орбиту. Современные средства выведения в состоянии доставить на низкую — опорную — орбиту необходимое количество блоков, узлов и панелей солнечных батарей. Чтобы уменьшить массу огромных зеркал, концентрирующих солнечный свет, можно делать их из тончайшей зеркальной пленки, например, в виде надувных конструкций. Собранные фрагменты солнечной космической электрической станции нужно доставить на высокую орбиту и состыковать там. А долететь к "месту работы" секция солнечной электростанции сумеет своим ходом, стоит только установить на ней электроракетные двигатели малой тяги. Но это в будущем. Пока же солнечные батареи с успехом питают космические станции. Всего комментариев: 0  ukrelektrik.com От ночника до электростанции —Дата публикации: 15 октября 2014 Подарили мне друзья на день рождения светодиодный ночничок. Красиво оформленная вазочка, внутри лампочка с миниатюрным аккумулятором энергии. Ставишь её на тумбочку возле кровати, за день она получает зарядку от дневного света, а в темноте автоматически включается. По всей комнате разливается слабый свет, не мешающий заснуть. И всё видно. Часов через пять после включения, глубокой ночью, почти перед рассветом, лампочка гаснет. Заряд кончается. Теперь в спальне почти всю ночь не господствует кромешная тьма, как раньше. Наступает новый день и возобновляемый источник энергии снова заряжает мой ночничок. И вот о чём подумалось: раз такая маленькая лампочка может так просто гореть почти целую ночь от миниатюрного аккумулятора, то почему бы не попробовать часть расходов за электроэнергию переложить на солнце? То есть, установить на крыше дома фотоэлементы, которые, по-простому выражаясь, соберут за день солнечную энергию, зарядят мощный аккумулятор, а вечером можно пользоваться от домашней солнечной электростанции дармовой электроэнергией. Над этой идеей я сейчас и работаю. Постепенно изучаю технические детали, прицениваюсь к тарифам, подсчитываю возможные выгоды, бросаю на чашу весов все плюсы и минусы. Что перевесит. О ходе моего знакомства с солнечной энергетикой, о сомнениях и выводах я и решил с вами поделиться в данной статье. А мнения о солнечной электростанции довольно противоречивые. Одни утверждают, что солнце не способно полностью удовлетворить запросы, особенно в зимние хмурые дни, другие им возражают. Что есть, дескать, такие фотоэлементы, которые способны впитывать даже слабый рассеянный свет и успешно заряжать батареи. Давайте спокойно вникнем в существо спора и до конца разберёмся На что способно солнце?Сразу договоримся называть полупроводниковые устройства, фотоэлементы, преобразователи по- народному – солнечные батареи. Те, что мы изредка видим на крышах российских домов. А кто бывал в Японии, то убедился, что буквально все крыши частных строений сплошь покрыты солнечными панелями. Неужели японцы настолько непрактичны, что будут ставить батареи, от которых мало проку? Вопрос риторический, не требующий ответа. Разве это не существенный аргумент в споре в пользу солнечной энергетики? Теперь главная задача – определить какой тип солнечных батарей надо выбрать, чтобы максимально приблизить количество получаемой энергии к желаемым потребностям. Поступают в продажу монокристаллические и поликристаллические, из аморфного кремния и тонкоплёночные. Вот пока четыре типа батарей представлены на выбор потребителям. Какому типу отдать предпочтение? Монокристаллические сделаны из отполированного кремния. Примерная площадь таких изделий однокиловаттной мощности составляет до 7 квадратных метров. Оптимальное применение подобных батарей практикуется в солнечных установках мощностью до 10 квт. Поликристаллические батареи тоже кремниевые, но производительность их несколько ниже, чем у первых. Чтобы получить один киловатт энергии, такими батареями надо занять площадь уже более 8 квадратных метров. Их удобно применять там, где нужны элементы небольшой мощности. Солнечные батареи, сделанные из аморфного кремния наиболее экономичны в процессе изготовления. Здесь кремний наносится тонким слоем на инородный материал и расходуется гораздо меньше, чем в остальных типах батарей. Отсюда и цена батарей относительно невысока и применяются в туристических наборах невысокой мощности. Наконец, тонкоплёночные выгодно отличаются от первых трёх по производительности, их КПД достигает 25-процентного показателя, в отличие от 12-17 % первых трёх типов. Изготавливаются они на нескольких американских заводах и предназначены для производства энергии для промышленных предприятий. Особое преимущество их – могут вырабатывать энергию при слабом солнечном освещении, даже в хмурую погоду и зимой. Но очень дорогие. Оптимальным вариантом для южной полосы России являются монокристаллические солнечные батареи, которые намного дешевле тонкоплёночных и чуть дороже остальных двух. Их с успехом можно применять на параллели Одесса – Ростов-на-Дону – Астрахань – северное побережье Каспийского моря. На таких широтах можно разместить батареи на крыше площадью до 70 квадратных метров и вполне обеспечить потребности всех электрических потребителей в домашнем хозяйстве. Особенно в летнее время. Компоненты и преимущества солнечных электростанцийСолнечные батареи, о которых было только что сказано, получают от солнца тепловую энергию и вырабатывают постоянный ток. А большинство приборов работают на переменном токе. Для этого в комплекте солнечной электростанции должен быть второй компонент после батареи – это инвертор — прибор, преобразующий постоянный ток в переменный. Третьим компонентом станции должен быть контроллер (зарядное устройство), который следит за перегрузкой и не допускает обратного тока ночью. Четвёртым важным компонентом является аккумулятор, сохраняющий электроэнергию для ночного времени. Пятым компонентом необходимо иметь автоматическое реле, которое переключает питание потребителей при полной разрядке аккумуляторов на электросеть. И шестым компонентом является электросчётчик для контроля за потреблённой энергией от централизованных сетей. Простейшую схему солнечной установки вы можете посмотреть на предлагаемой схеме (рис 1).Преимуществ в ряду источников альтернативной энергетики у солнечных установок тоже предостаточно.
Цены агрегатов солнечной установкиВначале познакомимся ещё с одной схемой солнечной электростанции. Стоимость такой установки в комплекте, вместе с монтажом (под ключ) – 9161 доллар. Заплатил, кто может, и горя не знаешь. Привезут, специалисты смонтируют, подключат, проверят, дадут гарантию. Пользуйся! (см. схему такой установки на рис. 2). Она называется – солнечная электростанция (СЭС-5). Вполне пригодна для частных домов, дачных строений, теплиц. Состоит эта электростанция из 25 батарей, установленных на крыше и средняя производительность её за месяц – 521 квт/час. Если у меня все бытовые приборы и освещение требуют до 10 квт/час в сутки, то такой станции мне вполне достаточно, чтобы всё освещалось, крутилось, работало. Кроме, конечно, отопления. Тут особый разговор. А если покупать самостоятельно каждый агрегат и каждую батарею в отдельности, то такая установка обойдётся 5158 долларов. Из расчёта, если каждый агрегат стоит:
Итого 5158 долларов. Если умудриться самому установить и смонтировать электростанцию, то можно сэкономить (9161 – 5158) = 4003 доллара. Таков несложный арифметический расчёт солнечной электростанции. Может быть, придётся прибегнуть к услугам грамотного соседа-электрика и приплюсовать к расходам ещё полтысячи. Таким образом, за 4 с половиной тысячи долларов можно подключить весь дом к солнечной энергии. Но отопление дома в зимнее время такая электростанция не потянет. Надо увеличивать мощность батарей ещё на столько же. Тогда расходов в 9 тысяч долларов никак не миновать. В.Ильин Но некоторые все же создают солнечные электростанции для себя: altenergiya.ru |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
Продукція Союз ЕХ-100 Вт 12
