Солнечная электростанция установка: Солнечная электростанция для частного дома – схемы и правила от экспертов

Содержание

Солнечные электростанции, их установка и использование

Установка дома солнечной электростанции − это отличный способ обрести независимость от централизованного электроснабжения и ежедневно использовать очень дешёвое электричество. Владелец такой станции в Украине может ещё и заработать, продавая излишки электроэнергии государству в рамках «зелёного тарифа». Поэтому солнечные электростанции для дома можно рассматривать как очень удачную инвестицию. Все потраченные на покупку и установку оборудования средства со временем окупятся.

солнечные электростанции

солнечная батарея

Куда обратиться за услугой установки солнечной электростанции?

Оборудование для солнечной электростанции в Украине можно купить в интернет-магазине Joule. Здесь же можно заказать разработку её проекта и установку. Специалисты Joule работают с проектами разной сложности, на оборудование и работу предоставляется гарантия. На сайте можно посмотреть примеры уже реализованных проектов в разных населённых пунктах Украины.

солнечная электростанция

солнечные батареи

Конструкция солнечной станции

Главным её элементом являются солнечные батареи, которые устанавливаются или на крыше здания, или же на металлическом каркасе на земле. Они преобразовывают солнечную энергию в электричество. Аккумулятор служит для накапливания заряда. Также будут нужны контроллер и преобразователь. Последний необходим для того, чтобы преобразовывать напряжение 12 или 24 В, которые выдаёт батарея, в необходимое для работы бытовых приборов напряжение 220 В.

Некоторые умельцы сооружают небольшие станции самостоятельно, покупая лишь комплектующие. К примеру, можно купить небольшую батарею с аккумулятором, установить их на дачном участке и соединить. Такая простейшая солнечная электростанция будет давать электричество, которого вполне хватит для зарядки смартфона или для питания лампочки в беседке.

установка солнечных батарей

Нюансы использования

При установке на участке мощной солнечной электростанции не обязательно отказываться от централизованного энергоснабжения. Его можно использовать как резервное в том случае, если несколько дней будет пасмурно, и станция просто не сможет выработать достаточно электричества для нужд хозяйства. Также нужно помнить, что поздней осенью и зимой световой день очень короток, что также влияет на объёмы вырабатываемой электроэнергии.

Если у владельца станции есть излишки электроэнергии, то он может по очень выгодной цене продавать их государству, подключив «зелёный тариф». Именно с целью заработка многие и заказывают установку солнечных электростанций, ведь они являются источником стабильного пассивного дохода.

*Комментарий: редакция не несёт ответственности за содержание и мнения, изложенные в статьях со знаком Ⓟ.

Автономная солнечная электростанция под ключ в любом месте

Наша компания занимается внедрением высокоэффективных технологий по энергоснабжению объектов. Предлагаемые нами системы позволяют решать следующие задачи:

Электроснабжение автономных домов и других удаленных объектов

При отсутствии сетевого электричества, задачу электроснабжения можно решить с использованием солнечных, ветровых или гибридных электростанций. Произведя разовые инвестиции (готовые решения от 140т.р.!), Вы обеспечите себя электроэнергией на десятки лет. Нет необходимости регулярно закупать топливо для генератора, слушать его шум, дышать выхлопными газами, а так же тратить деньги на его регулярный ремонт.

Уменьшение оплаты за электричество при наличии сети

Вы имеете возможность, уменьшить ежемесячные платежи за сетевую электроэнергию, вплоть до нуля. Солнечная электростанция, построенная на крыше, фасаде, навесе  или просто на участке, позволит использовать бесплатную энергию солнца, а из сети добирать только недостающую мощность.

Добавка мощности к сети при ее нехватке

Если Вам не хватает мощности подключения к сети, Вы можете добавить недостающие киловатты от аккумуляторов гибридной системы, а добавив к системе солнечные панели – напрямую от солнца.  Например, если Вам дали подключение к сети на 5кВт, но периодически Вам нужно 7 или 10кВт, система сможет добавить их в нужный момент

Резервное электроснабжение на случай пропадания сетевого электричества

Частые отключения сети и пониженное напряжение можно устранить раз и навсегда. Резервная система позволит организовать бесперебойное электроснабжение, а стабилизатор вернет напряжение к стандартным 220В. Резервирование можно сделать как для отдельных потребителей – газового котла, холодильника и т.д., так и для всего дома.

Высокоэффективные решения для бизнеса с коротким сроком окупаемости

Если у Вас свой бизнес и Вы платите большие счета за электроэнергию – у нас есть уникальные решения по созданию Вашей собственной электростанции с коротким сроком окупаемости.

установка панелей для дома, как они работают

Уже давно придумали такой альтернативный источник энергии, как солнечные батареи. Во многих странах Европы жители переходят именно на их использование. В этой статье говорится о том, как работают солнечные электростанции, а также представлена схема их подключения.

Для чего нужны СЭС

Такие системы отлично подходят для частных домов, потому что обладают хорошей автономностью. В России солнечные электростанции начали использоваться относительно недавно. Такие устройства можно использовать даже для ведения бизнеса. Главной задачей данных станций будет большая экономия электричества.

Солнечная электростанция для дома

Внимание! Конструкции можно использовать для различных целей. Они в основном применяются для дач, коттеджей или пансионов. 

Согласно различным исследованиям, световая энергия обладает определенной спецификой. Поэтому имеет ряд нюансов:

  • получать солнечную энергию можно в любое время года и при любой погоде;
  • система оснащена разной мощностью, через которую могут функционировать телевизоры, бытовые приборы и прочее. Эти технические нормы сохраняются посредством применения аккумуляторных батарей;

Процесс установки

  • СЭС накапливают в себе свет, который применяется в случаях изменения погоды для бесперебойного функционирования всех устройств за счет применения накопленных ресурсов.

Принцип действия СЭС

СЭС установки – специальные конструкции, которые превращают солнечный свет в электричество. Каждая установка различается по принципу работы и конструкции. Превращение энергии выполняется при помощи оптических элементов, они отражают солнечный свет и собирают его на специальный приемник, заполненный жидкостью. При увеличении температуры вода прогревается, образуя пар или увеличивая жар масла, залитого внутри. Воздушный поток запускает установку, которая образует электроэнергию.

Как работают солнечные электростанции

Различные заводы и предприятия устанавливают такие панели на солнечной стороне здания. Для лучшей работоспособности отражающие части оснащены механизмами, которые перемещаются вместе со световыми лучами.

В ином случае КПД установок сводился бы к нулю. Вогнутая установка зеркал с отражающим элементом обеспечивает наибольший сбор света. Для постоянной работы многие СЭС оснащены мощными батареями, потому что в ночное время сооружения не образуют энергию. Главным плюсом этого устройство будет то, что оно полностью экологично, не влияет на здоровье и окружающую среду. Ниже приведены самые главные плюсы такие сооружений.

Плюсы и минусы применения в доме

Преимущества СЭС:

  • солнечный свет постоянен;
  • СЭС полностью экологичны;

Фотоэлектрическая энергостанция

  • автономность от центральной подачи энергии;
  • полная независимость системы;
  • долгий срок службы;
  • бесплатная энергия.

Но также есть несколько недостатков этих систем. Приобретение оборудования потребует больших финансовых затрат. Помимо этого, нужно купить батареи, потому что в ночное время станция не производит выработку энергии. Также необходимо иметь дополнительную площадь для установки системы. Сам процесс установки достаточно дорогой, и не все мастера готовы приняться за работу. Поэтому в небольших городах составит проблему сам монтаж панелей.

Виды солнечных панелей для СЭС

Основные виды сооружений СЭС:

  • башенные сооружения;
  • тарельчатые станции;
  • системы с фотоэлементами;
  • вакуумные системы.

Схема установки

Существует три основных схемы установки:

  • Автономное подключение. Этот метод чаще других используется в той местности, где нет какой-либо общей сети электроснабжения. В таком случае сооружение формируют мощные батареи. Принцип их действия основан в накоплении внутри себя энергии в дневное время. А в ночное время накопленная энергия поступает в сеть.

Схема установки

  • Резервное подключение. Такой метод используется в местах, где есть общее электрическое снабжение через сеть переменного тока. При подключении резервной СЭС принятая энергия будет применяться как резервный вариант, необходимость в которой может возникнуть в чрезвычайных ситуациях. Перебои с электричеством очень часто бывают в загородных домах, поэтому это самый лучший вариант для них.
  • Последовательное подключение. СЭС подключается к электросети, сформировавшаяся лишняя энергия попадает в сеть для последующей продажи.

Электростанция на солнечных батареях для дома

В заключение необходимо отметить, что все больше людей начинают переходить к использованию солнечных панелей. Это помогает не только сохранить окружающую среду, но и значительно сэкономить личные средства. Конечно, установку такого типа должны выполнять только профессионалы.

Как происходит установка солнечных электростанций?

Какую последовательность действий нужно предпринять, если возникла необходимость возвести небольшую частную солнечную электростанцию для загородного дома? Сначала надо решить вопрос с расположением.

Плюсом таких высокотехнологичных устройств является то, что их можно монтировать практически везде, если, конечно, это целесообразно. Это может быть крыша загородного коттеджа, балкон, лоджия или территория приусадебного участка. Единственное принципиальное требование — добиться эффективного расположения панелей, чтобы обеспечить выработку максимального возможного объёма электричества на выходе. Для этого необходимо произвести ориентацию светопоглощающих плоскостей на южную сторону и установить такой наклон, чтобы лучи солнца падали на поверхность под прямым углом и этот процесс занимал бы как можно больше времени.

В разных точках земного шара этот оптимальный наклон отличается. К тому же надо учитывать, в какое время года планируется пик энергопотребления. Для Москвы зимой угол должен составлять примерно 65 градусов, летом — 17-18. Поэтому по крайней мере два раза в год надо будет менять направление последовательно подключенных панелей.

О чем нужно не забывать

Кстати, надо обратить внимание на то, чтобы батареи, расположенные на территории придомового участка, находились на полметра выше от земли, чтобы их не засыпало снегом в зимний период. Кроме этого, они не должны попадать в зону затенения от деревьев. Надо помнить и учитывать при монтаже, что тень весь год может изменять своё местоположение. Дополнительное стеклянное покрытие панелей нежелательно, КПД падает от этого сразу на треть. Недопустим плотный монтаж панелей на установочную поверхность без зазора. Циркуляция воздушных потоков необходима, чтобы рассеивать тепло с их обратной стороны.

Крепление

Каждая батарея должна быть прикреплена к алюминиевой раме болтами или особыми фиксаторами в 4-х местах как минимум. Крепеж должен быть стоек к коррозии. Сверление в раме новых отверстий, а также внесение любых конструктивных изменений считается недопустимым и рассматривается продавцом как повод к прекращению гарантии.

Проверка

Провода нужно применять с одной жилой. Они должны быть защищены от солнца. Изоляция должна выдерживать воздействие ультрафиолетового излучения. Провода крепятся к переходникам или припаиваются. Перед тем как произвести подключение, должна быть протестирована корректность всех соединений. Показатели измерительных приборов обязаны точно соответствовать паспортному значению оборудования.

Монтаж

Сначала с помощью разъемов соединяются контрольное устройство и герметичный аккумулятор. Здесь и далее нужно всегда обращать особое внимание на полярность. Затем к устройству подключается батарея. Преобразователь, превращающий двенадцать вольт в двести двадцать, присоединяется к аккумулятору. И уже к инверторному выходу можно вести подключение любых бытовых приборов. По требованиям техники безопасности предусмотрено применение предохранителей, а сама батарея заземляется.

Достоинства и недостатки устройств, использующих энергию солнечных лучей

Принимая решение о приобретении солнечной электростанции для коттеджа, необходимо учитывать ряд факторов. Слабым местом оборудования, которое превращает свет в электричество, обычно называют неспособность работать ночью, но ведь и энергопотребление в это время резко падает, поэтому накопленной за светлый день энергии с избытком хватает до утра. Новые технологические решения, которые регулярно появляются на рынке, позволяют не только аккумулировать и хранить ее, но и делиться с обесточенными соседями в случае чрезвычайных ситуаций, обрыва проводов и сетевых сбоев.

Недостатком этих систем можно было бы назвать и их относительную дороговизну по сравнению с установками традиционной энергетики, но это компенсируется получением подлинной автономности и независимости от внешних поставщиков. Тем более что каждый год приносит новые рекорды снижения себестоимости производства солнечных электростанций. Недалек тот день, когда они смогут стать доступными всем.

Солнечная электростанция для дачи

Узнаем в каких случаях целесообразно устанавливать солнечную электростанцию для дачи или собственного дома.

При каких же случаях будет верным — установить свою солнечную электростанцию для дачи или собственного дома? Естественно не тогда, когда питание электроприборов происходит от централизованных источников или если подача электроэнергии происходит в пределах нормы.

Солнечные батареи для загородного дома

  • Принцип работы
  • Преимущества и недостатки
  • Когда имеет смысл ставить такие батареи?
  • Как правильно выбрать и рассчитать электростанцию?
  • Где и как купить солнечные электростанции для дачи?

Электроснабжение зависит от централизованных сетей, которые находятся непосредственно в радиусе нескольких километров возле дачи, именно их отсутствие определяет вопрос необходимости солнечной электростанции для дачи.

Солнечные батареи используются в частном доме для получения автономного источника энергии.

Рассматривая принцип действия, мы понимаем, что он довольно прост.

Принцип работы

Солнечные лучи воздействуют на кристаллы кремния, которые входят в состав батареи.

Из орбиты кремния выбивается электрон, большое количество высвободившихся электронов делает возможным получение электричества.

Одной батареи недостаточно для выработки необходимого количества энергии, поэтому монтаж производится целыми блоками.

Установка этих блоков производится на крыше дома, на подготовленной площадке или на специальных опорах.

После выработки электроэнергия передается на специальный инвертор, находящийся внутри помещения. Инвертор, преобразовывая ток, собирает его в аккумулятор.

Современному человеку сложно представить свою жизнь без электроэнергии. Но солнечные батареи имеют как преимущества, так и недостатки.

Преимущества и недостатки

Такие батареи обладают сравнительно низким КПД. Однако, если рассматривать альтернативные источники питания — этот является самым эффективным.

Низкий КПД служит причиной того, что на крыше вашей дачи, для результативной работы электроприборов, потребуется автономная солнечная электростанция, насчитывающая целый ряд панелей.

Энергии, собранной одной батареей, не хватит даже для работы простого компьютера.

Также эффективность солнечных батарей зависит от интенсивности солнечного излучения и количества солнечных дней, поэтому во время хмурой дождливой погоды накопленной энергии будет не хватать.

Давайте подведем итоги и перечислим недостатки и преимущества использования автономной солнечной электростанции для дачи.

Преимущества:

  • Длительный срок эксплуатации с гарантией до 25 лет;
  • Отсутствие зависимости от традиционного источника питания;
  • Отсутствие необходимости в постоянном обслуживании;
  • Бесплатное электричество.

Недостатки:

  • Высокая стоимость приобретения и установки;
  • Зависимость от количества солнечных дней;
  • Низкий КПД;
  • Зависимость от дополнительного оборудования.

Когда имеет смысл ставить такие батареи?

Рассмотрим случаи, когда имеет смысл устанавливать такие батареи.

Учитывая то, что стоимость энергии, которую производит солнечная электростанция — равна нулю, установка такой станции будет стоить значительных денег.

Окупится она только со временем. Следовательно, установленные солнечные батареи начнут окупать себя только через несколько лет.

Рассматривая все эти аспекты, приходим к выводу, что электростанцию, работающую от солнца, имеет смысл устанавливать когда:

  • Хозяин дома готов к инвестициям больших денег в долгосрочный доход, так как для семьи из четырех человек станция будет стоить около 10000-20000 долларов;
  • В случаях, когда лимит потребления энергии имеет конкретную величину;
  • В случаях, когда жилье находится на очень отдаленном расстоянии от централизованных электрических сетей.

Как правильно выбрать и рассчитать электростанцию?

Выбирая готовую солнечную электростанцию для дачи, надо помнить, что производители советуют устанавливать их в качестве дополнительного источника электроэнергии.

Поэтому выбирая необходимый вариант нужно учитывать возможность покрытия потребностей электричества для вашего жилья. Она должна составлять 40-80 % от всей потребляемой электроэнергии.

Однако, рассчитать какая именно солнечная электростанция для дачи вам необходима — смогут лишь специалисты.

Менеджеры большинства фирм, специализирующиеся на выпуске и установке данных конструкций, оперируют необходимыми формулами для расчета количества батарей.

Где и как купить солнечные электростанции для дачи?

За последние годы, сильно выросла популярность данного вида электростанций, как необходимости подачи электроэнергии в места, отдаленные от основных энергоносителей.

Это обусловлено тем, что закупка оборудования для увеличения мощностей электросети стоит немалых денег.

А кроме того, купленным вами оборудованием будет распоряжаться организация, которая снабжает вас энергией.

В этом случае, можно подумать о приобретении автономной солнечной электростанции. Купить солнечные электростанции для дачи не составляет большого труда.

На данный момент торговля данным оборудованием производится во всех крупных городах нашей страны. А менеджеры данных компаний помогут выбрать лучший для вас вариант.

Индивидуальная солнечная электростанция безусловно будет лучшим выходом из ситуации, ведь солнце каждый день радует нас теплом.

Возникает вопрос: можно ли использовать для получения электричества солнечные лучи? Конечно.

Этот источник питания, благодаря своим природным качествам, будет более эффективным и дешевым, по сравнению с традиционными источниками энергии. опубликовано econet.ru  

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! © econet

Как установить солнечную электростанцию для дома или дачи

Гелиотехнологии сейчас уже не вызывают недоверия, их эффективность доказана десятилетиями эксплуатации. В настоящее время приобрести гелиоустановку для дома, дачи не составляет большого труда.

Многих пугает их чрезмерно высокая цена, но и изготовление такой системы своими руками не такой простой процесс, хотя вполне возможный. Достаточно произвести правильный расчет мощности солнечных батарей, приобрести необходимый комплект электростанции и иметь минимальный набор инструментов.

Конечно, здесь не обойтись без определенного навыка работы с электрооборудованием, хотя на этапе коммутации инвертора, аккумуляторов, панелей можно обратиться к «семейному» специалисту, который всегда есть среди родственников.

Компоненты

Пример э/станцииПример э/станцииПример схемы солнечной электростанции. (Для увеличения нажмите)

Схема такой системы состоит из нескольких обязательных частей, которые можно приобрести в специализированном магазине:

  1. Фотоэлементы, их количество и площадь зависит от проектной мощности данной системы и солнечной активности для данного географического района. Такой фотомодуль можно собрать самостоятельно из кремниевых фотоячеек.
  2. Набор аккумуляторов необходим для обеспечения гарантированного электроснабжения при перебоях, авариях или выходе параметров электросети за пределы, необходимые для надежной эксплуатации электрооборудования и электроприборов дома. К тому же данные батареи будут поддерживать электроснабжение дома в пасмурную погоду.
  3. Инвертор, который преобразует постоянное напряжение от солнечного коллектора в переменное напряжение для бытовой электросети.
  4. Контроллер заряда аккумуляторных батарей.

Получая абсолютно бесплатную электроэнергию, не стоит забывать о значительных начальных затратах на приобретение вышеперечисленного оборудования, хотя при правильной его эксплуатации эта система быстро окупается, о чем свидетельствуют положительные отзывы владельцев солнечных электростанций для дома.

Отзывы владельцев солнечных батарей можно найти здесь: https://teplo.guru/eko/solnechnyie-batarei-dlya-doma-otzyivy.html

Помещение с аккумуляторными батареямиПомещение с аккумуляторными батареямиАккумуляторы хранятся в отдельном помещении

Срок службы панели с фотоэлементами 45-55 лет, инвертора и контроллера 15-20 лет, аккумуляторов 5-10 лет (зависит от типа аккумулятора и характера эксплуатации).

Кроме этого, потребуется небольшое помещение для хранения и эксплуатации инвертора, аккумуляторных батарей и др.

Выбор конфигурациии

Станция с ветряком и СБСтанция с ветряком и СБКомбинированная электростанция

Выбор установки зависит от нужд по энергообеспечению дома или дачи.

Сегодня получили распространение три направления домашнего бесперебойного солнечного энергоснабжения:

  1. Самая простая конструкция солнечной электростанции из фотопанелей для электроснабжения насосов скважин, горячего водоснабжения и др. Система очень простая в эксплуатации, компактная и недорогая.
  2. Солнечная электростанция с аккумуляторными батареями для полного и автономного электроснабжения.
  3. Комбинированная система, состоящая из гелиоустановки, ветровой электростанции, бензинового мини-генератора и центральной электросети.

Полезная информация: поскольку уже появился вторичный рынок такого оборудования, перед покупкой такой электростанции надо провести детальный технический анализ специалистом для точного определения ее состояния.

Мощность

Станция с ветряком и СБ

Станция с ветряком и СБДля расчета параметров солнечной электростанции для собственных нужд необходимо:
  1. Рассчитать среднюю норму электропотребления на месяц. Можно просуммировать паспортную мощность всех бытовых электроприборов, умножить на предполагаемое время их работы. Гораздо проще определить максимальное электропотребление по платежным квитанциям.
  2. Определить эффективность электростанции с учетом местного климата, уровня активности Солнца. Традиционно такими данными располагают сами производители солнечных систем.
  3. Определить количество фотомодулей исходя из заданной проектом мощности.
  4. Выбрать дополнительное оборудование, учитывая особенности энергосистемы дома.

Чтобы оценить возможности системы, надо общее поступление солнечной энергии на 1 кв. метр земной поверхности умножить на КПД солнечной панели 0,18.

Усредненные данные гарантируют, что 1 кв. метр панели с апреля по октябрь вырабатывает около 800 Вт ч за сутки.

Определиться с выбором солнечных батарей может помочь данная статья: https://teplo.guru/eko/kak-vyibrat-solnechnuyu-batareyu.html

Особенности монтажа и ухода своими руками

Станция с ветряком и СБ

Станция с ветряком и СБДля получения максимальной производительности фотоэлементов домашней солнечной электростанции надо чтобы на поверхность батареи солнечный поток падал под прямым углом.

Достичь таких условий в домашних условиях практически невозможно, поэтому допустимое отклонение от перпендикуляра с учетом сезонного движения Солнца не может превышать +/-15 градусов.

Для достижения большой производительности, возможно, потребуется обрезать или даже удалить деревья, которые перекрывают световой поток.

Подробнее о схеме подключения солнечной батареи: https://teplo.guru/eko/kak-podklyuchit-solnechnuyu-batareyu.html

Поскольку падающий солнечный свет играет ключевую роль, скат крыши с панелями должен быть направлены на юг, но это не значит, что надо перестраивать дом, вероятно, понадобиться больше панелей для достижения проектной мощности.

Имейте в виду: поскольку солнечные батареи не имеют движущихся частей, не всегда просто поддерживать их в чистоте. Но нет необходимости взбираться на крышу, достаточно полить панели из шланга несколько раз в год. Даже обычная пыль способна уменьшить производительность солнечной системы на 5-7%, не говоря уже о снеге.

Теперь можно сделать вывод: цена стационарного электроснабжения постоянно увеличивается, его качество становиться все ниже, поэтому необходимость применения альтернативных источников автономного электроснабжения с каждым годом многократно возрастает.

Солнечная электростанция (СЭС)

Содержание:
  1. Разновидности солнечных электростанций
  2. Солнечные электростанции башенного типа
  3. Действие тарельчатых электростанций
  4. СЭС на параболических концентраторах
  5. Особенности аэростатных электростанций
  6. Фотоэлектрические электростанции
  7. Преимущества и недостатки солнечных электростанций
  8. Самые крупные солнечные электростанции

В настоящее время во всем мире происходит непрерывный рост энергопотребления. Использование тепловых электрических станций разрушает окружающую среду, а источники энергии, на которых они работают, когда-нибудь полностью себя исчерпают. Гидроэлектростанции и АЭС также имеют собственные проблемы, связанные со сложностями строительства и дальнейшей эксплуатации. В связи с этим, во многих странах большое внимание уделяется разработками в области альтернативных источников электроэнергии. Одним из таких вариантов является солнечная электростанция, использующая в работе практически неисчерпаемую и доступную энергию Солнца.

Современные технологии в данной области успешно применяются в районах, удаленных от централизованного электроснабжения. Они обеспечивают питанием спутники, запущенные на околоземную орбиту. Существует несколько вариантов подобных установок, но все они еще недостаточно совершенны и требуют серьезных доработок в деле повышения их эффективности.


Разновидности солнечных электростанций

Многие страны мира в течение длительного времени пользуются солнечными электростанциями, способными преобразовывать энергию солнца в электрический ток. Они представляют собой различные виды инженерных сооружений, конструктивно различающихся между собой и работающих по собственным принципам.

Наибольшее распространение получили установки, работающие на основе фотоэлектрических элементов. Их основными компонентами являются солнечные панели, нередко занимающие довольно значительные площади. Они используются не только в производственной сфере, но и в частном секторе, обеспечивая электричеством все домашнее хозяйство. Принцип работы этих устройств основан на прямом преобразовании солнечного света в электрический ток.

Наряду с ними используются и другие солнечные электростанции, имеющие свои плюсы и минусы, с помощью которых электричество может производиться в промышленных объемах. В отличие от фотоэлементов, процесс преобразования включает в себя несколько этапов. Вначале энергия Солнца превращается в тепловую и нагревает рабочую жидкость, используемую в качестве теплоносителя. Далее, эта жидкость превращается в пар, поступающий в парогенератор и обеспечивающий вращение вала. Таким образом, получается электроэнергия, вырабатываемая примерно по такой же схеме, как на тепловых или атомных электростанциях.

Принцип работы солнечной электростанции является одинаковым для всех типов данных устройств. Они различаются между собой лишь разновидностями теплоприемников, где концентрируется солнечная энергия. В результате концентрации возникает тепло с температурой 200-1000 градусов, в зависимости от конструкции. Далее в работу включается паровая или газовая турбина, вращающаяся под действием полученного пара. Излишки тепловой энергии применяются в других производственных процессах или используются в системах отопления.

Каждая солнечная электростанция оборудована следящей системой, обеспечивающей максимальную концентрацию солнечных лучей в течение всего светового дня. Конструктивно типы солнечных электростанций могут быть башенными, тарельчатыми, параболическими, солнечно-вакуумными и другими. Для того чтобы понять, как они функционируют, рассмотрим их более подробно.


Солнечные электростанции башенного типа

Все башенные электростанции работают на воде, превращающейся в пар под влиянием солнечных лучей. В центре установки располагается башня, на вершине которой установлена емкость с водой. Данный резервуар окрашивается черным цветом, усиливающим его способность к поглощению солнечных лучей. Подача воды в емкость осуществляется насосами. В результате нагрева, вода превращается в пар с температурой более 500 градусов, приводящий в действие турбогенератор, установленный неподалеку от башни.

Максимальная концентрация солнечной энергии в нужной точке достигается за счет гелиостатов в количестве нескольких сотен, расположенных вокруг башни. Каждый из них направляет отраженный солнечный луч в точном направлении к емкости с водой. Гелиостат по своей сути является зеркалом с различной площадью, в зависимости от общей конструкции установки. Все зеркала устанавливаются и закрепляются на опорах.

Точное направление луча обеспечивается автоматическими системами фокусировки, определяющими позицию гелиостатов в соответствии с положением солнца в конкретное время дня. В наиболее жаркие дни величина температуры пара может достигать 700 градусов, и турбина функционирует в стабильном рабочем режиме.

В башенных электростанциях может использоваться не только вода. В некоторых зарубежных установках используются жидкие теплоносители в виде соляного раствора, сохраняющие тепло даже с наступлением темноты. Вначале соль разогревается до 565 градусов, после чего она поступает в емкость с жидким теплоносителем. Жидкость нагревается, и вся дальнейшая работа происходит оп общей схеме.


Действие тарельчатых электростанций

Электростанции тарельчатого типа включают в себя различное количество модулей. Они образуют самостоятельные группы, способные выдавать повышенную мощность, от сотен киловатт до нескольких мегаватт.

Каждый модуль конструктивно включает в себя несколько основных компонентов:

  • Опоры для крепления ферм. Они же используются как основание для других элементов.
  • Отражатель, концентрирующий солнечные лучи. Конструктивно изготовлен в форме тарелки, что и послужило названием для всей системы. Настройка каждого отражателя осуществляется в индивидуальном порядке. Максимальный диаметр зеркала составляет 2 метра.
  • Приемник. Располагается непосредственно под отражателем и принимает на себя сконцентрированные солнечные лучи. Чаще всего в качестве приемника используется парогенератор или двигатель Стирлинга.

В целом, солнечные тарельчатые установки являются своеобразной батареей, включающей в себя параболические зеркала, напоминающие своей формой спутниковую тарелку. Они располагаются таким образом, чтобы сфокусированные лучи могли нагревать теплоноситель в приемнике до 1000 градусов. Такая температура обеспечивает работу генератора и производство электроэнергии практически в любых условиях.


СЭС на параболических концентраторах

Основное предназначение солнечного параболического концентратора состоит в фокусировании солнечных лучей, попадающих на приемник излучателя. Он расположен на линии или в точке фокуса коллектора солнечной энергии.

Типовой параболический концентратор включает в себя следующие компоненты:

  • Отражатели (линзы), непосредственно концентрирующие солнечные лучи.
  • Основание для установки и крепления отражателей.
  • Солнечный коллектор, воспринимающий тепловую энергию.
  • Трубопроводы для подводки и отведения теплоносителя.
  • Система слежения с механизмом привода. Состоит из датчика направления на солнце, электронного преобразователя сигналов и электродвигателя с редуктором для поворотов концентратора в нужное положение. Ориентация может производится в одной плоскости – с востока на запад, или в двух плоскостях, когда добавляется движение с севера на юг. В последнем случае ориентация относительно Солнца происходит в течение всего года.
  • Различные конструкции могут быть дополнены регулирующим вентилем, термометром, циркуляционным насосом, контуром отопительной системы и другими деталями.

Как работает солнечная электростанция на параболических концентраторах, какая схема при этом используется? Чтобы добиться высокой температуры в концентраторе, необходимо обеспечить отражение солнечных лучей с большой поверхности на меньшую площадь приемника. Через этот приемник проходит жидкий теплоноситель, поглощающий максимальное количество тепла и передающий его потребителю.

Система концентраторов позволяет фокусировать лишь прямые солнечные лучи, поэтому они становятся менее эффективными при пасмурной погоде. Такие установки демонстрируют наивысший КПД в районах с высокой солнечной активностью, расположенных ближе к экватору.

При промышленном использовании параболических установок, зеркальные концентраторы фокусируют солнечное излучение более чем в 100 раз превосходящее первоначальное значение. Это дает возможность разогревать жидкость до 400 градусов, после чего она проходит через теплообменники и производит пар, вращающий турбины парогенераторов. Во избежание тепловых потерь, приемная труба заключается в прозрачную стеклянную оболочку на протяжении всей фокусной линии.


Особенности аэростатных электростанций

Важнейший фактор, сдерживающий развитие данного направления, заключается в проблеме наиболее оптимального места, где можно разместить солнечную электростанцию.

Солнечное излучение, попадающее на земную поверхность, выдает мощность примерно 1 кВт на 1 м2 при условии ясной безоблачной погоды. Следовательно, для солнечных электростанций с их довольно низким КПД, потребуются огромные площади в несколько десятков квадратных километров. Кроме того, такие площадки должны иметь ровную поверхность, быть свободными от хозяйственной деятельности, обеспечивать свободный доступ для ремонта и обслуживание систем.

В настоящее время найти такую площадку практически невозможно. Теоретически для этих целей подходят моря и океаны, однако сами конструкции солнечных электростанций совершенно не годятся для размещения на морских водных поверхностях.

Данная проблема получила удачное разрешение после того как была создана аэростатная солнечная электростанция. Эти установки, оборудованные паровыми турбинами, действуют следующим образом. Поверхность аэростатного баллона поглощает солнечные лучи, которые разогревают водяной пар, находящийся внутри. Вся площадь аэростата покрывается современными селективными материалами с высокой степенью поглощения. Даже неконцентрированные солнечные лучи способны произвести нагрев до температуры 200 градусов и выше.

Оболочка аэростатного баллона изготовлена из двух слоев. Внешняя сделана из прозрачного материала и способна пропускать солнечные лучи. Внутреннюю оболочку покрывает поглощающий селективный слой, разогреваемый солнечными лучами до 160-180 градусов. Воздушная прослойка между оболочками выполняет функцию изолятора, снижающего тепловые потери.

Внутри баллона пар разогревается до 120-150 градусов, а внутреннее давление соответствует атмосферному. Нагретый пар подается в гибкий трубопровод и далее попадает внутрь паровой турбины. Пройдя через нее, он собирается в конденсаторе, откуда в виде воды с помощью насоса вновь закачивается в баллон. Здесь вода вступает в контакт с паром, и сама превращается в пар.

Основное преимущество аэростатных установок заключается в обеспечении работы паровой турбины в ночное время за счет запасов пара внутри аэростата. Работа ночью приводит к снижению подъемной силы аэростата примерно на 15%, что не нарушает его общего положения в воздухе и не влияет на последующую производительность. Недостаток пара восполняется днем за счет его генерации под действием солнечного излучения.


Фотоэлектрические электростанции

Более широкую известность, в том числе и среди хозяев частного сектора, получили фотоэлектрические электростанции. Основным конструктивным элементом этих установок являются солнечные панели на основе кремния или других полупроводниковых материалов. Их физические свойства позволяют получать электрический ток путем преобразования солнечной энергии. В настоящее время средняя производительность батарей составляет примерно 120 ватт с 1 квадратного метра солнечного элемента.

Стабильная работа фотоэлектрических преобразователей заявляется многими производителями, а срок службы, при соблюдении правил эксплуатации, ничем не ограничивается. В своей работе они используют энергию не только прямых, но и рассеянных солнечных лучей. Конструкции модульного типа дают возможность создать электроустановку с требуемой мощностью для конкретного объекта. Существенным недостатком таких устройств считается их довольно низкий КПД, составляющий в среднем 15%, и высокая стоимость комплектующих изделий.

Солнечные батареи могут быть дополнены следящим или фиксированным фотоприемником, с концентратором солнечных лучей или без него. Эти дополнительные устройства имеют свои конструктивные особенности, технические характеристики и обладают различной эффективностью. С целью повышения производительности установок рекомендуется использование концентраторов, увеличивающих плотность радиационного потока.

Эффективность фотоэлектрических станций повышается за счет систем слежения за движением солнца. Их применение позволяет сократить площадь фотоэлементов в 1,7 раза, сохраняя при этом первоначальную мощность.

В последнее время солнечные батареи становятся все более привлекательными для владельцев частного сектора. Их установка делает хозяев дач и загородных домов полностью независимыми от централизованного электроснабжения. Конструкция таких электростанций несложная и вполне может быть собрана самостоятельно.

Она состоит из следующих элементов:

  • Солнечные панели – фотоэлектрические преобразователи. Их основой служит моно- или поликристаллический кремний. В первом случае КПД составляет 17-18%, во втором – не более 15%. Важнейшей характеристикой является полезная мощность, определяемая выходным током и напряжением. На эти параметры влияет интенсивность светового потока, улавливаемого батареей. Для увеличения выходных параметров применяются соединения модулей по параллельной и последовательной схеме. В первом случае возрастает выходной ток, во втором – выходное напряжение. Каждый элемент батареи шунтируется диодами, защищающими от выхода из строя в случае затемнения одного из них.
  • Аккумулятор для солнечной электростанции, в котором изначально накапливается вся полученная энергия. Заряд батареи возможен лишь тогда, когда приложенный потенциал превышает напряжение аккумулятора. Величина нагрузочного тока АКБ должна обеспечивать необходимый зарядный ток. С наступлением темноты или уменьшением солнечного света днем, заряд начинает поступать к потребителям. То есть аккумулятор постоянно работает в режиме зарядки и разрядки.
  • Контроллер обеспечивает управление циклическими процессами заряда-разряда. Он отключает батарею при полной зарядке и включает ее в случае сильного разряда.
  • Инвертор для солнечной электростанции преобразует постоянное напряжение АКБ в переменный ток, обеспечивая работу потребителей, используемых в быту. Без инвертора питание подается лишь к приемникам, работающим от постоянного напряжения. Это мелкие портативные устройства, светодиодные лампы и т.д.

Плюсы и минусы солнечных электростанций

После рассмотрения различных типов установок, можно выделить общие преимущества солнечных электростанций:

  • Работают на возобновляемых источниках энергии.
  • Большинство СЭС могут действовать во многих местах земного шара с доступом к солнечному свету.
  • Практически не наносят время окружающей среде.
  • В СЭС отсутствуют движущиеся механизмы и узлы, используемые в большом количестве. Исключение составляют лишь приводы, регулирующие положение установки.
  • Солнечные установки сохраняют свои достоинства и параметры не менее 25 лет. После этого отдельные показатели могут снизиться, но станция все равно будет работать.
  • Существенные плюсы солнечных электростанций заключаются в возможности их использования в труднодоступных местах без централизованного электроснабжения.
  • При необходимости может использоваться гибридная солнечная электростанция, сочетающая в себе детали, компоненты, параметры и технические характеристики нескольких типов электроустановок.

Рассматривая минусы солнечных электростанций следует остановится на некоторых недостатках:

  • Сильная зависимость от погодных условий и времени суток.
  • Необходимость в периодическом техническом обслуживании. Поверхности гелиопанелей должны своевременно очищаться от пыли и других загрязнений. Некоторым системам может потребоваться вентиляция или принудительное охлаждение.
  • Недостатки солнечных электростанций заключаются в отрицательном влиянии на экосистему. Например, птицы, пролетающие над установкой, погибают мгновенно.
  • Недостаточный КПД гелиопанелей, их сравнительно высокая стоимость, необходимость в дорогостоящем дополнительном оборудовании.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *