Виды солнечных электростанций, принцип работы, примеры. Солнечная станция

Солнечные станции | РАДА Центр экостроительства

Параллельное подключение солнечных панелей к сети требует, кроме самих панелей, только сетевой инвертор. Аккумуляторы в данной схеме не используются, что снижает общую стоимость системы.

Эта самая простая схема использования солнечных панелей. Ее назначение - снижение объёма используемой электроэнергии от внешней энергосети и увеличение потребляемой мощности в дневное время.

Для работы этой системы необходимо подключение объекта к внешней энергосети (сеть дает опорное напряжение для сетевых инверторов)

При исчезновении напряжения во внешней сети система прекращает генерацию электроэнергии, что связано с необходимостью обеспечить безопасность при ремонтных работах в сети и обеспечить необходимую мощность энергии для объекта.

Выработка электроэнергии солнечными панелями и снабжение объекта происходит только в дневное время. В ночное время электроэнергия потребляется из внешней сети.

Основные преимущества параллельного подключения солнечных панелей - высокая эффективность, низкая цена и высокая надежность, так как система состоит из оборудования, не требующего специального обслуживания при эксплуатации (отсутствуют изнашивающиеся, движущиеся детали и аккумуляторы).

Инвертор начинает генерировать электроэнергию (380В) в сеть равномерно распределяя её по фазам, начиная с минимального значения мощности, генерируемой солнечными панелями (с первыми лучами солнца система снабжает объект электроэнергией). Подключение достаточного количества солнечных панелей позволяет снизить потребление объектом электроэнергии из внешней энергосети в дневное время и компенсировать недостаток мощности внешней энергосети.

Невысокая цена данной схемы формируется из стоимости солнечных панелей и стоимости инвертора (в зависимости от его мощности). Срок окупаемости данной схемы зависит от стоимости сэкономленной электроэнергии потребляемой из внешней энергосети.

Установка на объекте схемы параллельного подключения солнечных панелей не требует больших затрат. Солнечные панели устанавливаются на крышу, инвертор устанавливается в помещении рядом с электросчетчиками. Эта система не может использоваться в качестве автономной системы электроснабжения, так как при отсутствии напряжения (380В) во внешней сети подача электроэнергии от солнечных панелей прекращается.

Схему параллельного подключения солнечных панелей целесообразно применять если основное энергопотребление происходит в дневное время, потребителям с зонным тарифом, а также при высокой стоимости электроэнергии или невозможности увеличения мощности внешней энергосети.

Плюсы и минусы схемы параллельного подключения солнечных панелей:

Плюсы:

• Экономия электроэнергии, расходов на оплату.
• Увеличение пиковой мощности, потребляемой объектом.
• Высокая надежность при эксплуатации. Не требует дополнительного обслуживания.

Минусы:

• Требуется внешняя электросеть.
• Энергия солнечных панелей не используется при отключении внешней сети.

Для приобретения оборудования предлагаем рассмотреть Вам схему лизинга оборудования.

В этом случаем экономия денег за электричество, будет покрывать часть платежа за лизинг и через несколько лет после оплаты оборудования, компания будет получать чистый доход в виде экономии за электричество.

rada-dom.ru

Солнечная электростанция для дома - лучший источник энергии для ваших потребностей

Человечество все больше потребляет электроэнергии для своих нужд. При этом производство электроэнергии в тепловых электростанциях требует дорогого топлива и отрицательно влияет на экологию планеты. Более чистым с точки зрения экологии является производство электроэнергии на гидроэлектростанциях, но для строительства таких станций требуются много времени, трудовых и финансовых затрат. Поэтому в последнее время много внимания оказывается развитию электростанций, использующих энергию солнца. Такие станции расходуют дешевую солнечную энергию и не оказывают отрицательного влияния на экологию.

Типы солнечных электростанций

По принципу действия солнечные электростанции можно разделить на две группы:

• Первая группа – это электростанции, в которых солнечная энергия используются для нагревания воды и получения пара, вращающего паровые турбины.
• Вторая группа – электростанции, в которых используется прямое преобразование солнечной энергии в электрическую энергию с помощью солнечных батарей.

В зависимости от конструкции солнечные электростанции первой группы подразделяются на следующие типы:

• башенная;
• тарельчатая;
• с параболическим концентратором.

Все эти типы электростанций содержат оптическую систему для улавливания тепла солнца и аккумулятор тепла, в качестве которого чаще всего используется резервуар или труба с водой.

Эти типы солнечных электростанций имеют промышленное значение, так как могут окупать себя только при больших мощностях. Например, оптимальная мощность башенной электростанции должна быть не менее 100 МВт. Для такой электростанции требуется построить башню высотой в 250 м, а занимаемая ее площадь достигает 200 гектаров.

При прямом фотоэлектрическом преобразовании солнечной энергии в электрическую энергию используется явление генерации электродвижущей силы в полупроводниковых переходах при облучении их световым потоком солнца. Современные кремниевые полупроводниковые солнечные элементы имеют КПД от 10 до 40 %. Это позволяет создавать солнечные электростанции достаточно большой мощности. При этом необходимо учитывать, что плотность солнечной энергии на земле при безоблачном небе составляет 1кВт/м². Это значит, что для промышленного получения мощности электроэнергии приблизительно в 1 МВт при КПД в 10 % с учетом неравномерности освещенности солнечных батарей в течение суток требуются очень большие площади батарей.

Достоинства и недостатки солнечных электростанций

Достоинствами солнечных электростанций являются:

• доступность солнечной энергии;
• неисчерпаемость источника энергии;
• отсутствие отрицательного влияния на экологию земли.

Недостатки солнечных электростанций:

• зависимость от погодных условий и времени суток;
• необходимость аккумулятора электроэнергии;
• высокая стоимость;
• необходимость периодической очистки от пыли и грязи оптических систем и солнечных батарей.

Использование солнечных электростанций для дома

В последнее время все больше владельцев загородных домов приобретают солнечные электростанции для обеспечения электроэнергией своих участков.

Прежде чем купить или попытаться собрать солнечную электростанцию своими руками необходимо разобраться в ее составе и ее работе.

В состав солнечной электростанции для бытового потребления входят следующие блоки:

• модуль солнечных батарей;
• аккумулятор электроэнергии;
• инвертор;
• управляющий контроллер.

Модуль солнечных батарей состоит из полупроводниковых ячеек, которые под действием солнечных лучей генерируют электрическую энергию. Эта энергия поступает в аккумулятор. Аккумулятор предназначен для накопления электроэнергии и питания потребителей постоянного тока и инвертора.

Инвертор предназначен для преобразования энергии постоянного тока, запасенной в аккумуляторе, в энергию переменного тока с частотой 50 Гц. Такое преобразование требуется для питания бытовых потребителей переменного тока типа стиральной машины или микроволновой печи.

Управляющий контроллер предназначен для управления процессом зарядки и разрядки аккумулятора. Например, при необходимости он включает аккумулятор на подзарядку или отключает солнечные батареи для предотвращения разряда аккумулятора обратными токами утечки.

Решения от производителей

В настоящее время производится большое число солнечных электростанций различных мощностей и различных производителей. Например, российская компания ООО «Солнечная энергия» производит набор таких станций, которые имеют мощность от сотен ватт до десятков киловатт. Соответственно, цены на эти электростанции лежат в пределах от 3500 до 500 000 рублей.

Примером солнечной станции средней цены и средних возможностей для автономного питания электроэнергией небольшого дома может служить станция СЭ-700. Такая электростанция обеспечивает освещение, питание небольшого холодильника, сигнализации, зарядных устройств, ноутбука, телевизора.

Стоимость такой солнечной электростанции составляет 127 тысяч рублей.

В состав станции СЭ-700 входят:

1. три солнечные батареи мощностью в 240 Вт и напряжением 24 В;
2. контроллер, рассчитанный на работу в сети 24 В с током в 30 А;
3. инвертор мощностью в полтора кВт;
4. два аккумулятора емкостью по 200 А-часов и напряжением 12 В.

При работе суммарная мощность одновременно подключаемых приборов не должна превышать 1500 Вт.

Решили собрать самостоятельно?

• При желании собрать солнечную электростанцию своими руками прежде всего необходимо оценить необходимое количество электроэнергии и постараться по возможности уменьшить это количество.
• Далее с помощью метеорологических справочников надо оценить удельную плотность (Вт/м²) световой энергии солнца в данной местности. Исходя из этой плотности и КПД солнечной панели, которая обычно составляет 12–14 %, можно оценить энергию, вырабатываемую одной батареей, а затем и необходимое количество батарей. При монтаже солнечных батарей желательно учесть, чтобы лучи солнца подходили перпендикулярно к плоскости батареи. Для повышения отдачи энергии батареей ее можно установить на поворотном устройстве, которое поворачивало бы батарею вслед за движением солнца. Такая установка может увеличить отдачу энергии в полтора раза. Но этот способ годится только для небольших конструкций.
• Следующим элементом электростанции является аккумулятор. При выборе аккумулятора необходимо учитывать, что, во-первых, номинальное напряжение аккумулятора должно соответствовать входному напряжению инвертора, а во-вторых, ток зарядки не должен превышать 10 % номинальной емкости для кислотных аккумуляторов и 25 % – для щелочных аккумуляторов.
• Инвертор в схеме должен соответствовать заданной мощности, иметь защиту от перегрузки. Специфическим требованием к инвертору является форма колебания на выходе прибора. При выборе инвертора предпочтение надо отдавать приборам, имеющим на выходе чистую синусоиду, амплитуда которой мало меняется при включении нагрузки.
• Контроллер управления должен быть типа MPPT, который наиболее оптимальным образом переключает аккумулятор в режим заряда и разряда.
• После сборки и проверки монтажа систему необходимо подключить к нагрузке и проверить режимы ее работы.

Эксплуатация и отзывы о работе

При использовании солнечных электростанций необходимо в первую очередь заменить осветительные лампы накаливания на ресурсосберегающие лампы. Лучше всего на светодиодные светильники. Малый ток потребления и низкое напряжение питания делает такое освещение более экономичным и более подходящим для солнечных электростанций. Вместо старых моделей холодильников и телевизоров необходимо установить менее энергозатратные современные модели.

Поскольку в нашей стране есть много мест, где количество солнечных дней не слишком большое, то использование такой станции может быть невыгодным с экономической точки зрения.

Некоторые пользователи солнечных электростанций считают необходимым иметь дополнительный дизельный генератор, который можно включать в сеть в случае недостаточной мощности солнечной электростанции.

Отзывы об эксплуатации солнечных электростанций и солнечных батарей оставляют те, кто пользовался ими не более трех лет. За это время выхода из строя солнечных батарей не наблюдалось, что подтверждает их надежность.

При покупке дисплея нового поколения не забывайте про утилизацию монитора который у вас остался!

Чо может быть лучше первичных полимеров? Вторичные полимеры, потому что они сохраняют экологию! Подробности в статье.

У вас много мотков ненужного кабеля? Его нужно переработать! Интересный материал по http://greenologia.ru/othody/utilizaciya-i-pererabotka/silovogo-kabelya.html ссылке.

Выводы по данной тематике

• В мировой электроэнергетике все чаще используются электростанции, преобразующие в электричество энергию солнца.
• В одних солнечных электростанциях используются паровые турбины, вырабатывающие электроэнергию, а в других происходит прямое преобразование солнечной энергии в электрическую.
• В бытовых солнечных электростанциях используются солнечные батареи.
• Промышленность производит большое количество бытовых солнечных электростанций различной мощности, причем мощные станции стоят дорого.
• Наличие в продаже основных элементов солнечных электростанций позволяет собрать такую станцию своими руками.
• Опыт установки и эксплуатации солнечных электростанций показывает, что они достаточно надежны.

greenologia.ru

Солнечные электростанции для дачи и их разновидности

Если вы пристально изучите недостатки централизованных электросетей, используемых в электроснабжении домов, дачных и жилых массивов, то поймете, отчего генерация «домашней» электроэнергии будет для вас более целесообразным решением в ряде случаев.

Нередко случается так, что емкость наиближайшей подстанции не дозволяет снабдить всех электроэнергией, тут вам могут аргументировано отказать в подключении или определить ограничения относительно заявленной мощности.

Данное решение обычно связано с изношенностью почти всех подстанций сейчас, а запросы городов, посёлков и дачных массивов – непрерывно растут в связи со строительством новейших построек, личных домов, участков, вводом в эксплуатацию разных объектов.

Солнечные батареи и их применение используются как в частных, жилых домах, так и на дачных массивах, с целью содержания автономного источника электрической энергии. При рассмотрении принципов действия, мы должны понимать, что данный тип применения солнечных батарей – довольно прост.

Устройство

Главными составляющими частями всех моделей солнечных электростанций, являются:

1. Панель — в зависимости от мощностных характеристик, численность различна.
2. Инверторы — основная часть всех солнечных электростанций. Служит для преобразования постоянного тока в переменный.
3. Аккумуляторные батареи — это специализированные устройства, предназначение которых выполняет функцию хранения накопившейся солнечной энергии. Данные составляющие, служат для постоянной выдачи электроэнергии.

Принцип работы СЭС:

1. Процедура очень проста: луч солнечного света, воздействует на частицы кремния – а именно он является составляющим солнечной батареи.
2. При воздействии солнечных лучей, частица кремния освобождает электрон, огромное количество выработанных электронов способствует получению электричества. При таких химических реакциях, одной батареи недостаточно для возникновения необходимого количества электрической энергии, в результате данного факта, принято производить монтаж несколькими блоками. Блочная система солнечной батареи устанавливается обычно на крыше дома, на заранее подготовленной специализированно оборудованной площадке, имеющей специальные опоры.
3. После процедуры выработки, электрическая энергия поступает на специальный агрегат, именуемый «инвертором», который находится во внутреннем помещении. Инвертор, после преобразования электронов, вырабатывает ток, а далее собирает его в аккумуляторные батареи.

СЭС для дачи, а точнее, их фотоэлементы, необходимо устанавливать, используя определенную методику:

1. Выставить поверхность батарейных блоков под прямым углом относительно падающих солнечных лучей. В данном случае увеличивается производительность СЭС.
2. Отклонения от перпендикуляра (учитывая движение солнца) может искажаться не более 15°.
3. В случае эксплуатации установки круглогодично – выставить угол +15° относительно широты.
4. При эксплуатации СЭС только в летнее время года, необходимо отталкиваться от угла -15°.

https://www.youtube.com/watch?v=__SgTorxBJg

Основные преимущества и недостатки

Система солнечных батарей обладает значительно низкими коэффициентами полезного действия. Однако, если изучить альтернативные источники электрической энергии, то данный вид солнечных батарей – самый эффективный и надежный.

Причиной низкого коэффициента (КПД) — является тот факт, что установка располагается на крыше вашего дачного дома, а это несет в себе особенность, что для высокого результата работы электрических приборов — требуется приобретение автономной СЭС, состоящей из многочисленных панелей.

Электрической энергии, хранимой в одной батарее естественно будет недостаточно для работы обычного компьютера.

Существует еще одна особенность классификации солнечной батареи – ее емкостная база, очень сильно зависит от частоты появления солнечных лучей и соответственно, количества ясных, солнечных дней.

Во время хмурой и дождливой погоды, количество накопленной электрической энергии будет недостаточно для минимальных социальных нужд и потребностей.

Подводя итоги, перечислив недочеты и преимущества при использовании автономных СЭС для дачи, напрашивается следующая картина:

Существенные преимущества СЭС:

1. Довольно длительный срок и гарантийная (до 25 лет) эксплуатация.
2. Отсутствие всякой зависимости при существовании традиционных источников питания.
3. Исключение в необходимости использования постоянного обслуживания.
4. Приобретение бесплатного электричества.

Недостатки:

1. Существенно значительная стоимость при покупке и установке солнечной батареи.
2. Зависимость от количества благоприятных солнечных дней.
3. Низкий уровень КПД.
4. Значительная необходимость в дополнительном оборудовании.

Обзор цен

СЭС возможно купить в РФ, а также в некоторых крупных городах Казахстана, Белоруссии и многих странах СНГ, однако, нужно понимать то, что не везде есть необходимое количество ресурсов (какие имеет «Перово» – Крымская СЭС и «Агачская СЭС» имеющая территориальное расположение в Алтае).

Рассмотрим некоторые аспекты ценообразований СЭС в различных городах России:

1. Краснодар. Стоимость солнечной электростанции мощностью 6 кВт составляет – 942 000 рублей.
2. Алма-Ата. Стоимость СЭС мощностью 6 кВт составляет – 945 000 рублей.
3. Екатеринбург. Стоимость СЭС мощностью 6 кВт составляет – 956 000 рублей.
4. Москва. Стоимость СЭС мощностью 6 кВт составляет – 950 000 рублей.
5. Сочи. Стоимость СЭС мощностью 6 кВт составляет – 945 000 рублей.

Необходимо понимать, что продажей СЭС для дач в основном занимаются брендовые компании-производители, такими являются: Activ Solar, Gerber и т. д.

Как показывает статистика, гораздо чаще в условиях бытового использования применяются самодельные солнечные электростанции, состоящие из многих модулей, при этом соединенных между собой кабельными линиями. При желании, возможно найти квалифицированных инженеров, которые способны разработать индивидуальный проект соответствующий вашим требованиям и по более выгодной цене.

Преимущества и недостатки

Плюсы:

Бензиновые/дизельные генераторы:

1. Более высокая мощность выдачи.
2. При эксплуатации более понятна процедура получения электроэнергии (традиционность).

Ветряная электростанция:

1. Бестопливная система получения электрической энергии.
2. Частота обслуживания значительно низкая (обслуживание ветровых электростанций – очень редкая процедура).
3. Срок эксплуатации более 20 лет;

Солнечные электростанции:

1. Бестопливная система получения электрической энергии.
2. Частота обслуживания значительно низкая (обслуживание ветровых электростанций – очень редкая процедура).
3. Срок эксплуатации более 25 лет;

Минусы:

Бензиновые/дизельные генераторы:

1. Повышенная зашумленность.
2. Наличие едких запахов.
3. Необходимость в частом обслуживании.
4. Ресурс эксплуатации при частом использовании (ежедневно в течение 5 часов).
5. Работа холодильного агрегата – круглые сутки, а это значит, что при эксплуатации такого автономного источника – нужны аккумуляторные батареи, инвертор и з/у.

Ветряная электростанция:

1. Зависимость от погодных условий (ветра).
2. Непонятность технологического процесса.
3. Ценовая политика (хотя на данный момент с этим недостатком пытаются бороться).
4. Если такого типа автономное устройство имеет аккумуляторные батареи (гелиевые) – то ресурс сокращается до 10 лет эксплуатации.

Солнечные электростанции:

1. В зимнее время года эффективность падает в 3-10 раз.
2. Высокая ценовая политика.
3. Если такого типа автономное устройство имеет аккумуляторные батареи (гелиевые) – то ресурс сокращается до 10 лет эксплуатации;

Расчет характеристик при выборе

Выбор любого из видов электростанций (будь то солнечная, дизельная, ветровая и т.п.) осуществляется исходя из мощности планируемых используемых электроприборов, которые необходимы для функционирования в постоянном режиме.

Рекомендовано исключить из списка электроприборы, которые жизненно необходимы, но не в повседневной жизни, к таковым относятся мощные потребители электроэнергии – паровая или инфракрасная сауна, сварочные агрегаты ну и им подобное оборудование.

Данные устройства необходимо исключить, так как они не являются необходимыми и жизненно важными при обеспечении приемлемого уровня жизни, что нельзя сказать о таких устройствах как, сигнализация, системы подачи воды, отопительная система, освещение, ну и естественно бытовые приборы, используемые на кухне.

Мощность всех необходимых электроприборов суммируется, после этого к полученному числу прибавляется некоторый запас дополнительной мощности, размер которой необходим для эффективной работы бытовых устройств, в их числе – холодильник, пылесос, глубинный насос водоснабжения и некоторых других.

Полученная сумма является основой для выбора мощностной номенклатуры и соответствующей модификации автономного источника питания.

Типы СЭС

Существует несколько типов СЭС, их различают по видам, а также принципам действий, основные виды:

Солнечные станции башенного типа

Это установки, на вершинах которых находится емкость – резервуар, наполненный водой. Данная емкость имеет черный цвет, дабы примыкание солнечных лучей было максимальным. При воздействии солнечных лучей, в резервуаре с водой происходит испарение, в результате чего появляется конденсат.

При появлении конденсата, он попадает в парогенератор. КПД данных СЭС – около 20%, это огромный показатель для иных альтернативных оборудований, поэтому он часто используется в промышленности.

Тарельчатые станции, имеющие модульный тип

Эти электростанции имеют схожий функционал, как и у предыдущих, но состоят они не из сплошного материала, а имеют конструкторную систему сбора, состоящую из нескольких модулей. Обычно в таких установках, монтаж проводится на высоте, при этом устанавливаются как приемники, так и отражатели.

Один из приемников — получив солнечные лучи, отправляет их далее на отражатель, в свою очередь, отражатель формирует концентрированные солнечные лучи в энергию. Такими достижениями зачастую пользуются тепловые энергосистемы Нидерландов и США, в частности штат Калифорния.

СЭС, в состав которой входят фотобатареи

Данную станцию можно с легкостью сделать своими руками. В состав такой станции входят фотоэлементы различной мощности, также размеров и некоторых других показателей. Эти электростанции используются в загородных домах, располагаются на небольших пром. объектах и предназначены для снабжения питанием машин и механизмов.

В таком случае, необходимо подбирать нужную характеристику комплектующих и собирать переносные либо мобильные СЭС. Здесь электростанция имеет один модуль, который подключен к аккумуляторной батарее.

СЭС имеющие концентраторы

Данный тип электростанций включает в себя инверторы. Такого типа оборудование используется при недостаточном количестве солнечной энергии, далее возникает необходимость в повышении КПД, дабы достичь переработки энергии в необходимое количество электроэнергии.

Такой тип схож с машиной, которая подключена к турбинному генератору, имеет недостаточное количество КПД – увеличивается концентрация солнечных лучей при изменении углового расположения приемника.

Аэростатные (космические СЭС)

Это ноу-хау в области развития нынешней науки. К таким СЭС относят станции имеющие комплекты спец. модулей (сюда входят как приемники, так и отражатели), которые расположены на орбитальных станциях за пределами земной орбиты – это позволяет принимать данному виду станций большое количество солнечных лучей, относительно наземных солнечных электростанций. Система является очень эффективной, но в свою очередь и очень дорогой.

Солнечные электростанции комбинированного типа

Сюда входят ветровые, водяные источники преобразования альтернативной энергии, в совокупности с СЭС. Данные СЭС легко сооружаются собственными силами, требуется всего лишь только создать проект, который отразит сочетание принципов всех применяемых солнечных электростанций.

slarkenergy.ru

Солнечные электростанции для дома своими руками: отзывы

Еще пару десятков лет назад солнечные электростанции для дома рассматривались как нечто из области фантастики. Сейчас же это направление активно развивается и никого не удивляет. Несмотря на приличную стоимость, такие энергоносители пользуются спросом, поскольку позволяют сэкономить и создать собственный автономный источник энергии. Рассмотрим особенности этих установок, их изготовление и монтаж своими руками.

Особенности

Солнечные электростанции для дома в комплекте выгодны тем, что не требуют дополнительных расчетов. Конструкция предоставляется в готовом виде с определенной выходной мощностью, которую нужно правильно подобрать при монтаже. Подобные системы стоят на порядок дороже, чем аналогичные компоненты по отдельности, однако не требуют особых усилий при установке. В любом случае придется выбирать между несколькими модификациями.

Лучше это сделать со знанием дела, не доверяясь вслепую продавцу. При выборе солнечной электростанции для дома, необходимо учитывать не так уж много факторов. В общем, получится четыре основных аспекта. Ниже рассмотрим эти показатели подробнее.

Мощность и тип панелей

Определиться с показателем мощности довольно просто. Она рассчитывается с учетом самого мощного потребителя в жилище (редко бытовые приборы потребляют более 3 кВт). К выбранному значению добавляется небольшой запас, требуемый показатель готов. Если взять наглядный пример, то в солнечный день можно будет включить стиральную машину и холодильник. В итоге для небольшого дома хватит электростанции с выходной мощностью порядка 3 кВт.

Вторым критерием выбора солнечной электростанции для частного дома является тип панелей. Известно три вида современных конструкций: пленочные, монокристаллические и поликристаллические модели. Самым слабым по качеству считается пленочный вариант, он постепенно уходит с рынка. Выбор между моно и поликристаллическими панелями зависит от средней облачности региона. Вторая модификация в условиях слабого солнечного света работает эффективнее.

Инвертор и контроллер

Следующим элементом, на который стоит обратить внимание при выборе солнечных электростанций для дома, является инвертор. Приспособление предназначено для повышения напряжения 6, 12 или 24 вольта, которое выдают стандартные панели. На выходе получается привычный показатель в 220 вольт. На выбор этого устройства влияет два основных фактора:

1. Мощность. Она должна позволять выдерживать требуемую нагрузку с запасом.
2. Тип выходного сигнала.

Чтобы избежать поломок бытовой техники, необходимо выбирать панели с чистой, а не модифицированной синусоидой на выходе.

Еще один рабочий элемент конструкции – контроллер. Приспособление распределяет электричество и следит за зарядкой аккумуляторов. Если непосредственной раздачи электричества с панелей нет или вся энергия задействована, контроллер дает заряд на аккумуляторы. В случае нехватки солнечной энергии, прибор забирает энергию из емкостей. По факту, устройство делает монотонную, но важную работу, без которой вся система работать не сможет.

Как сделать дома солнечную электростанцию своими руками?

Для самостоятельного изготовления конструкции потребуются указанные выше материалы и некоторые дополнительные приспособления (специальная проводка с коннекторами и разъемами, гелиевые аккумуляторные батареи, установочные детали).

Сборка самодельной солнечной станции начинается с монтажа установочных элементов. Они представляют собой жесткую раму из профильной трубы. Конструкция этой детали зависит от места установки, но общая конфигурация имеет стандартную компоновку. Представляет элемент собой прямоугольник, с прикрепленными к нему специальными прижимными приспособлениями с резиновой подушкой. Конструкцию можно собрать непосредственно на крыше или на земле.

Основной этап

На следующей стадии возведения автономной солнечной электростанции для дома потребуется выполнить крепление панелей. Сложного в этом ничего нет. Каждый элемент фиксируется винтами. Главное, не проявить чрезмерное усердие, чтобы не деформировать панель.

Затем выполняется коммутация закрепленных деталей в единую цепь. Для этого панельные элементы последовательно соединяются между собой. В точках фиксации устанавливаются тройники с коннекторами. Необходимо помнить, что после попадания солнечного света, конструкция начинает вырабатывать энергию. Во избежание травмирования токовым разрядом, следует строго соблюдать последовательность сборки. Подключение начинают от контроллера, а перед ним монтируют выключатель-автомат. Первым делом прокладывается основная магистраль с установкой тройников в необходимых местах. Только после завершения этих работ, монтируются короткие кабели с коннекторами, через которые панели подключаются к тройникам.

Завершающие работы

На финишном этапе монтажа солнечной электростанции для дома к контроллеру подсоединяется блок аккумуляторных батарей. Чем их больше в связке, тем лучше (это позволит сделать значительный запас энергии). Аккумуляторы следует приобретать специальные (автомобильные низкоемкостные аналоги не подходят). Они представляют собой электрические резервуары объемом не менее 150 А/часов. Оптимальным вариантом станут гелиевые модели, которые соединяются между собой параллельно. Подсоединяя между собой плюс с плюсом и минус с минусом, вы сможете сохранить вольтаж, при этом увеличится суммарная емкость.

Далее непосредственно к аккумуляторам подключается инвертор по такому же принципу. В противном случае элемент не будет функционировать. Инверторный выход с напряжением 220 вольт подсоединяют через выключатель-автомат к домашней сети. В этом и заключается весь процесс создания солнечной электростанции для дома (6 кВт). Главное, правильно спланировать процесс и вникнуть в принцип работы конструкции.

Интересная информация

Стоит отметить, что пока еще на отечественном пространстве расчеты рентабельности рассматриваемых источников энергии не очень радужные. Если излишки энергии не продавать соседям по адекватной цене, система полностью не окупается. Классическая форма поставки неиспользованной энергии в городскую сеть за копейки никаких положительных результатов не приносит.

Использовать готовые солнечные электростанции для дома государство не запрещает, хотя и никак не поощряет. По этой причине монтаж таких конструкций оптимален там, где сетевое электричество отсутствует совсем.

Описанных действий по установке и сборке солнечной электростанции вполне достаточно для того, чтобы правильно выбрать подходящую модификацию. Дополнительно сэкономить можно, если выполнить сборку своими руками из отдельных частей. Расчеты мощности также не составляют проблем. В крайнем случае можно нанять специалиста, который за умеренную плату составит все чертежи и схемы.

Солнечные электростанции для дома: отзывы

Как свидетельствуют отклики владельцев, солнечные электростанции просты в монтаже. Их можно устанавливать не только на крышу, но и на стены с солнечной стороны. За пару дней всю конструкцию может собрать и смонтировать один человек. В комплекте идет крепежная фурнитура, позволяющая крепить панели в различных позициях.

Если система поступления энергии смешанная (сетевой плюс солнечный вариант), отметьте те розетки и приборы, которые работают от панелей, и через месяц подсчитайте экономию. Как отмечают владельцы, несмотря на то, что сначала придется прилично вложиться в проект финансово, результат не заставит себя долго ждать с учетом того, что автономную энергию не надо оплачивать. Наоборот, ее можно продавать.

Потребители отмечают, что если аккумуляторов для запаса энергии недостаточно, не спешите полностью отказываться от центрального подключения. Поскольку ресурс солнечных станций составляет не менее 20 лет, окупаемость будет существенной, хотя и долгосрочной.

fb.ru

Солнечные электростанции

Ежедневно потребление электричества в мире растёт. При этой его выработка постоянно дорожает. Тепловые электростанции наносят существенный ущерб окружающей среде и работают на источниках энергии, которые рано или поздно закончатся. Гидроэлектростанции тоже отрицательно сказываются на ОС, хотя и наносят меньший вред. Атомные ЭС имеют много сложностей с подготовкой топлива и утилизацией отработавшего сырья. Поэтому электроэнергия от всех этих видов ЭС не может быть дешёвой. Поэтому в развитых странах уже давно стали обращать внимание на альтернативные источники энергии. В частности, на солнечные электростанции. Излучение Солнца является возобновляемым источником энергии. К тому же эта энергия бесплатна. За несколько дней на землю от солнца приходит такое количество энергии, которое людям хватит на всю жизнь. В этой статье речь пойдёт о промышленных электростанциях. Мы рассмотрим принцип их действия, основные виды, плюсы и минусы. Мобильные солнечные электростанции для дома и дачи будут рассмотрены в отдельной статье. 

Содержание статьи

Принцип работы и виды солнечных электростанций

Солнечная электростанция (СЭС) представляет собой сооружение, с помощью которого энергия солнца преобразуется в электрическую. Варианты преобразования зависят от вида электростанции. В основном можно выделить два способа получения электричества на СЭС:

• Преобразование солнечной энергии в тепловую, а затем в электрическую;
• Преобразование солнечной энергии напрямую в электричество.

Второй способ является более перспективным, но для расширения его использования требуется увеличить КПД фотоэлементов. Сейчас в большинстве случаев КПД равен 10─15%. Теперь рассмотрим основные виды солнечных электростанций.

Вернуться к содержанию 

Башенные СЭС

Этот тип солнечных электростанций базируется на получении пара посредством тепловой энергии от солнца. В центре конструкции находится башня, высота которой 18─24 метра. Высота зависит от мощности и может выходить за указанные пределы. Сверху башни расположен резервуар с водой. Ёмкость выкрашена в чёрный цвет, чтобы увеличить степень поглощения солнечного излучения. В башне работает группа насосов, перекачивающих из турбогенератора в нагреваемую ёмкость. Вокруг башни на большой площади находятся так называемые гелиостаты.

Гелиостаты направляют солнечную энергию на ёмкость башни

Схема башенной солнечной электростанции

Гелиостат представляет собой зеркало. Обычно его площадь несколько «квадратов». Зеркало крепится на специальной регулируемой опоре и подключено к системе позиционирования всех гелиостатов. Это нужно для того, чтобы зеркало меняло позицию при изменении положения солнца. Для работы электростанции требуется, чтобы все зеркала направляли отражённые лучи на резервуар.

Когда погода ясная, в резервуаре температура может доходить до 700 градусов Цельсия. Уровень температуры примерно соответствует тепловым электростанциям. Поэтому для выработки электроэнергии из пара применяются стандартные турбины. КПД башенных СЭС достигает 20 процентов при достаточно высоких мощностях.

Вернуться к содержанию 

СЭС на фотоэлектрических модулях

Солнечные электростанции этого вида получили широкое распространение благодаря использованию в частном секторе. Конструкция включает в себя большое количество отдельных фотоэлектрических модулей разной мощности и с различными параметрами на выходе. Подобные СЭС используются для энергоснабжения домов, дач, санаториев, некоторых промышленных объектов.

СЭС на фотоэлектрических модулях

Монтаж фотоэлектрических модулей выполняется достаточно просто и быстро. Их можно установить на фасаде здания, крыше, на площадках рядом со зданием и т. п. Мощность таких станций различна, но её вполне хватает для снабжения электроэнергией как отдельных домов, так и целых посёлков.Вернуться к содержанию  

Солнечные электростанции тарельчатого типа

Электростанции этого типа, как и башенные, получают тепловую энергию солнца, а затем преобразуют её в электрическую. Однако есть различия в конструкции. СЭС тарельчатого типа состоит из нескольких. Модуль представляет собой опору с ферменной конструкцией отражателя и приёмника.

СЭС тарельчатого типа

Приёмник находится на таком месте, чтобы на нём концентрировался отражённый солнечный свет. Отражатель – это зеркала в форме тарелки, закреплённые на ферме. Диаметр может доходить до двух метров. Число зеркал может доходить до нескольких десятков. От их количества зависит мощность модуля. В состав промышленных электростанций входит нескольких десятков таких модулей.Вернуться к содержанию 

Аэростатные СЭС

Аэростатные СЭС могут быть двух видов:

• Солнечные фотоэлементы или поглощающая тепло поверхность находятся на аэростате. КПД в этом случае около 15 процентов;
• Этот вариант подразумевает использование параболической металлизированной плёнки, вогнутой внутрь под давлением газа. В ней концентрируется солнечная энергия. Цена такой плёнки меньше, чем у солнечных батарей и прочих отражающих поверхностей.

Аэростатные СЭС

Преимущество аэростата заключается в том, что на его высоте (больше 20 километров) не затенения, осадков и ветра. Верхняя часть аэростата делается из армированной прозрачной пленки. В середине находится концентратор в виде параболы из металлизированного материала. Отражённый свет концентрируется на термопреобразователе. Он охлаждается водородом (преобразование энергии с разложением воды) или гелием (если энергия передаётся дистанционно посредством СВЧ излучения или радиоволн). Сам шар ориентируется на солнце посредством гироскопов, а управляется посредством перекачки балласта (вода). В одном аэростате может находиться несколько модулей (плавающих шаров).

Вернуться к содержанию 

С параболоцилиндрическими концентраторами

Конструкция таких электростанций заключается в нагреве теплоносителя для подачи турбогенератор. На постаменте закрепляется параболоцилиндрическое зеркало, которое фокусирует отражённый свет на трубке, где проходит теплоноситель. Он разогревается, попадает теплообменник, где отдаёт тепло воде. Вода переходит в пар и подаётся в турбогенератор для выработки электроэнергии.Вернуться к содержанию 

Солнечно-вакуумные электростанции

Этот вид электростанций использует энергию потока воздуха. Этот поток создаётся благодаря разности температур в слое воздуха у земли и на некоторой высоте (делается участок, закрытый стёклами). Конструкция таких СЭС включает в состав высокую башню и участок земли, накрытый стеклом.

Солнечно-вакуумные электростанции

В основании башни находится воздушная турбина и генератор, вырабатывающий электроэнергию. Мощность, которую он вырабатывает, увеличивается при росте разницы температур. Эта разница зависит от высоты башни. Благодаря тому, что такая СЭС использует энергию нагретой земли, она может функционировать практически круглые сутки.

Вернуться к содержанию 

Электростанции на двигателе Стирлинга

Конструкция таких СЭС представляет собой параболические концентраторы, фокусирующие отражённый свет на двигатель Стирлинга. Есть вариации двигателей Стирлинга, преобразующих электрическую энергию без применения кривошипно-шатунных механизмов. Это даёт возможность добиться высокой эффективности установки. В среднем эффективность находится на уровне 30 процентов. Рабочим телом в таких установках является гелий или водород.Вернуться к содержанию 

Комбинированные

Часто на различных видах электростанций ставится теплообменная аппаратура для того, чтобы получать техническую горячую воду. Часто она используется в системе отопления. Такие станции называют комбинированными. Так, что параллельная работа фотоэлементов и солнечных коллекторов далеко не редкость.Вернуться к содержанию 

Плюсы и минусы солнечных электростанций

Описанные ниже преимущества и недостатки в равной степени справедливы для стационарных электростанций большой мощности и небольших портативных.

 

Плюсы

• Фотоэлектрические панели улавливают свет, даже когда на небе тучи. Они могут улавливать лучи, недоступные для нашего глаза. Таким образом, электростанция работает беспрерывно;
• Есть возможность комбинировать получение энергии из нескольких источников. Обычно применяют ветро─солнечные батареи, сочетающие возможности обоих типов электростанций. Такая связка может функционировать практически беспрерывно без оглядки на внешние факторы;
• Мобильные электростанции имеют небольшие габариты и могут использоваться для обеспечения электроэнергией дома;
• Средний срок службы оборудования СЭС составляет 30─50 лет. При подключении накопительных аккумуляторов, энергия может быть запасена днём и затем использоваться ночью;
• Солнечная энергия бесплатна;
• Солнечные электростанции надёжны, долговечны и дешёво обходятся в обслуживании.

Вернуться к содержанию  

Минусы

• Нельзя использовать фотоэлементы ночью. По этой причине нужно использовать накопительные аккумуляторы;
• Не во всех климатических зонах солнечные электростанции имеют одинаковую эффективность;
• СЭС имеют низкий КПД. В большинстве случаев он составляет 20 процентов. То есть, остальные 80 процентов солнечной энергии теряются. Если сравнивать с другими альтернативными электростанциями, то ветряные имеют КПД до 40, а приливные ─ до 70 процентов.

Производители солнечных станций для максимальной эффективности своих систем рекомендуют использовать гибридные системы, преобразующие энергию солнца в тепловую и электрическую.

Вернуться к содержанию 

Примеры СЭС

Теперь, давайте, рассмотрим примеры солнечных электростанций, которые есть в мире.

 

ТОП 5 самых мощных СЭС в мире

Группа СЭС в штате Гуджарат (Индия)

Этот комплекс электростанций находится в штате Гуджарат. В этом проекте объединены 46 объектов, перерабатывающих солнечную энергию, общей мощностью 856,81 мегаватт. Самым мощным является «Солнечный парк» на севере Гуджарат в местечке Чаранка.

Индия ставит перед собой амбициозную цель – добиться 15 процентов электроэнергии из альтернативных источников. И комплекс СЭС является одним из шагов в этом направлении. В разработке и строительстве этого проекта принимали участие десятки компаний из различных стран.Вернуться к содержанию 

Star

СЭС находится в США (штат Калифорния). Объект был запущен в конце прошлого года. Строительство было запущено в 2011 году в районе Antelope Valley. При строительстве станции использовано 3800 тысяч солнечных панелей. Пятая часть этих панелей находится на шасси и имеют возможность поворачиваться вслед за солнцем.

Год назад в США построили СЭС Star в Калифорнии

Суммарная мощность электростанции составляет 579 мегаватт. Этого хватит, чтобы закрыть потребности в электроэнергии для города с населением 75 тысяч человек.Вернуться к содержанию  

Topaz

Электростанция также находится в Калифорнии и была запущена в 2014 году. Её построила и эксплуатирует американская компания First Solar. Topaz – это один из крупнейших проектов в сфере солнечной энергетики. Стоимость строительства этой станции составляет 2,5 миллиарда долларов.

В состав СЭС вошли 9 миллионов солнечных модулей. Они выполнены из теллурида кадмия. Суммарная мощность составляет 550 мегаватт электроэнергии. Властями Калифорнии к 2020 году поставлена задача обеспечения электроэнергией из альтернативных источников на 33 процента от всего вырабатываемого объёма.

Вернуться к содержанию 

Sunlight Farm

Ещё одна СЭС в Калифорнии, которая была запущена в прошлом году. Этот проект расположен в пустыне Мохаве рядом с Национальным Лесным Парком. Мощность Sunlight Farm составляет 550 мегаватт. В её составе работает около девяти миллионов тонкопленочных фотоэлектрических панелей.

Вернуться к содержанию 

Ivanpah

И замыкает пятёрку проект из той же США суммарной мощностью 397 мегаватт, который был построен в 2013 году. Эта электростанция относится к термально-концентрирующим башенного типа. Ivanpah находится неподалёку от Лас-Вегаса в штате Невада. Первоначально проект проектировался на большую мощность, но затем его урезали, чтобы не он не оказал вредного воздействия на жизнь пустынной черепахи. Общая мощность электростанции 397 МВт.

Солнечная электростанция Ivanpah

В состав станции входят около 170 тысяч гелиостатов, фокусирующих солнечную энергию на три энергетические вышки. Первый год работы станции показал, что энергии было выработано лишь 50% от заявленной мощности. Причиной тому стали разнообразные погодные сюрпризы.Вернуться к содержанию  

Солнечные станции в России

На территории России самые мощные СЭС расположены в Крыму. «Перово» рассчитана на 100 мегаватт, а «Охотниково» на 80. Обе станции были построены во время, когда Крым находился в составе Украины. После этого в строй были введены ещё 2 СЭС. Одна в Николаевке общей мощностью 69,7, а вторая во Владиславовке мощностью 110 мегаватт. В системе энергоснабжения Крыма солнечная энергия занимает существенную долю, сравнимую с тепловыми станциями.

В других регионах России можно отметить Кош-Агачскую СЭС. Она находится в республике Алтай. Эта станция заработала в 2014 году. В её составе работает 20880 фотомодулей суммарной мощностью 5 мегаватт. Годом раньше заработала солнечная электростанция такой же мощностью в дагестанском Каспийске. В будущем планируется нарастить её мощность до 9 мегаватт. В Якутии была построена станция мощностью 1 мегаватт, что является рекордом для СЭС за полярным кругом.

В планах строительство СЭС на Ставрополье мощностью 75 мегаватт. Кроме того, компания Xevel собирается развернуть несколько солнечных электростанций на территории Сибири. Их общая мощность составит более 250 МВт. СЭС собираются расположить на побережье Северного Ледовитого океана, на территориях по границам Монголии, Казахстана, Китая. Электростанции от Xevel должны появиться в Забайкалье и Омске.

В силу климатических условий Россия не входит в страны, где высокий процент использования солнечной энергии. Но постепенно солнечные электростанции строятся и есть определённые проекты на будущее.

Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Этим вы поможете развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.Вернуться к содержанию

akbinfo.ru

Солнечные электростанции. СЭС. Солнечная энергетика. Принцип работы солнечных электростанций

Солнечная энергетика. Солнечная электростанция. Принцип работы современных солнечных электростанций. Первые опыты использования солнечной энергии. Башенные и модульные электростанции

Солнечная энергетика

Солнечная энергетика - направление нетрадиционной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов. Производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии.

Солнечная электростанция

Солнечная электростанция - инженерное сооружение, служащее для преобразования солнечной радиации в электрическую энергию. Способы преобразования солнечной радиации различны и зависят от конструкции электростанции.

Принцип работы современных солнечных электростанций

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

Рис.1. Принцип действия солнечной электростанции

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Первые опыты использования солнечной энергии

В 1600 г. во Франции был создан первый солнечный двигатель, работавший на нагретом воздухе и использовавшийся для перекачки воды. В конце XVII в. ведущий французский химик А. Лавуазье создал первую солнечную печь, в которой достигалась температура в 1650 С и нагревались образцы исследуемых материалов в вакууме и защитной атмосфере, а также были изучены свойства углерода и платины. В 1866 г. француз А. Мушо построил в Алжире несколько крупных солнечных концентраторов и использовал их для дистилляции воды и приводов насосов. На всемирной выставке в Париже в 1878 г. А. Мушо продемонстрировал солнечную печь для приготовления пищи, в которой 0,5 кг мяса можно было сварить за 20 минут. В 1833 г. в США Дж. Эриксон построил солнечный воздушный двигатель с параболоцилиндрическим концентратором размером 4,8* 3,3 м. Первый плоский коллектор солнечной энергии был построен французом Ш.А. Тельером. Он имел площадь 20 м 2 и использовался в тепловом двигателе, работавшем на аммиаке. В 1885г. Была предложена схема солнечной установки с плоским коллектором для подачи воды, причем он был смонтирован на крыше пристройки к дому.

Первая крупномасштабная установка для дистилляции воды была построена в Чили в 1871 г. американским инженером Ч. Уилсоном. Она эксплуатировалась в течение 30 лет, поставляя питьевую воду для рудника.

В 1890 г. профессор В.К. Церасский в Москве осуществил процесс плавления металлов солнечной энергией, сфокусированной параболоидным зеркалом, в фокусе которого температура превышала 3000 С.

Преобразование солнечной энергии в теплоту, работу и электричество

Солнце - гигантское светило, имеющее диаметр 1392 тыс. км. Его масса (2*10 30 кг) в 333 тыс. раз превышает массу Земли, а объем в 1,3 млн. раз больше объема Земли. Химический состав Солнца: 81,76 % водорода, 18,14 % гелия и 0,1% азота. Средняя плотность вещества Солнца равна 1400 кг/м3. Внутри Солнца происходят термоядерные реакции превращения водорода в гелий и ежесекундно 4 млрд. кг материи преобразуется в энергию, излучаемую Солнцем в космическое пространство в виде электромагнитных волн различной длины.

Солнечную энергию люди используют с древнейших времен. Еще в 212г. н.э. с помощью концентрированных солнечных лучей зажигали священный огонь у храмов. Согласно легенде Приблизительно в то же время греческий ученый Архимед при защите родного города поджег паруса римского флота.

Солнечная энергия может быть преобразована в тепловую, механическую и электрическую энергию, использована в химических и биологических процессах. Солнечные установки находят применение в системах отопления и охлаждения жилых и общественных зданий, в технологических процессах, протекающих при низких, средних и высоких температурах. Они используются для получения горячей воды, опреснения морской или минерализированной воды, для сушки материалов и сельскохозяйственных продуктов и т.п. Благодаря солнечной энергии осуществляется процесс фотосинтеза и рост растений, происходят различные фотохимические процессы.

Солнечная энергия преобразуется в электрическую на солнечных электростанциях (СЭС), имеющих оборудование, предназначенное для улавливания солнечной энергии и ее последовательного преобразования в теплоту и электроэнергию. Для эффективной работы солнечных электростанций (СЭС) требуется аккумулятор теплоты и система автоматического управления.

Улавливание и преобразование солнечной энергии в теплоту осуществляется с помощью оптической системы отражателей и приемника сконцентрированной солнечной энергии, используемой для получения водяного пара или нагрева газообразного или жидкометаллического теплоносителя (рабочего тела).

Для размещения солнечных электростанций лучше всего подходят засушливые и пустынные зоны. На поверхность самых больших пустынь мира общей площадью 20 млн.км 2 (площадь Сахары 7 млн. км 2 ) за год поступает около 5*10 16 кВт*ч солнечной энергии. При эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую, равной 10%, достаточно использовать всего 1 % территории пустынных зон для размещения СЭС, чтобы обеспечить современный мировой уровень энергопотребления.

Башенные и модульные электростанции

В настоящее время строятся солнечные электростанции в основном двух типов: солнечные электростанции (СЭС) башенного типа и солнечные электростанции (СЭС) распределенного (модульного) типа.

Идея, лежащая в основе работы солнечных электростанций башенного типа, была высказана более 350 лет назад, однако строительство СЭС этого типа началось только в 1965г., а в 80-х годах был построен ряд мощных солнечных электростанций в США, Западной Европе, СССР и в других странах.

В башенных солнечных электростанциях (СЭС) используется центральный приемник с полем гелиостатов, обеспечивающим степень концентрации в несколько тысяч. Система слежения за Солнцем значительно сложна, так как требуется вращение вокруг двух осей. Управление системой осуществляется с помощью ЭВМ. В качестве рабочего тела в тепловом двигателе обычно используется водяной пар с температурой до 550 С, воздух и другие газы - до 1000 С, низкокипящие органические жидкости (в том числе фреоны) - до 100 С, жидкометаллические теплоносители - до 800 С.

Главным недостатком башенных солнечных электростанций являются их высокая стоимость и большая занимаемая площадь. Так, для размещения солнечных электростанциях мощностью 100 МВт требуется площадь в 200 га, а для АЭС мощностью 1000 МВт - всего 50 га. Башенные СЭС мощностью до 10 МВт нерентабельны, их оптимальная мощность равна 100 МВт, а высота башни 250м.

В СЭС распределительного (модульного) типа используется большое число модулей, каждый из которых включает параболо-цилиндрический концентратор солнечного излучения и приемник, расположенный в фокусе концентратора и используемый для нагрева рабочей жидкости, подаваемой в тепловой двигатель, который соединен с электрогенератором. Самая крупная СЭС этого типа построена в США и имеет мощность 12,5 МВт.

При небольшой мощности СЭС модульного типа более экономичны чем башенные. В солнечных электростанциях (СЭС) модульного типа обычно используются линейные концентраторы солнечной энергии с максимальной степенью концентрации около 100.

В соответствии с прогнозом в будущем СЭС займут площадь 13 млн.км2 на суше и 18 млн.км2 в океане.



www.gigavat.com

принцип работы СЭС, плюсы и минусы, схема генератора, преимущества и недостатки

Альтернативным способом энергообеспечения дома является на сегодняшний день использование солнечных электростанций Интерес к солнечной энергии возрастает, так как она является экономичным и перспективным видом получения электричества. Солнечные электростанции применяются на промышленных объектах и используются в частных секторах с перебоями электроэнергии.

Принцип работы солнечной электростанции

Солнечные электростанции, сокращенно СЭС – специальные сооружение, которые преобразуют энергию солнца в электричество. Преобразователи различаются по строению и принципу работы. Преобразование солнечной энергии происходит с помощью оптических элементов, которые отражают лучи и концентрируют их на специальный приемник, наполненный водой или маслом. При повышении температуры жидкость нагревается, выделяя пар или повышая температуру маслянистого теплоносителя. Воздушные массы запускают генератор, который вырабатывает электроэнергию.

Промышленные станции размещают в местах наибольшего солнцестояния. Для эффективности работы отражающие элементы снабжены механизмами, которые следуют наклону солнечных лучей.

В противном случае коэффициент полезного действия станций сводился бы к минимуму. Вогнутая конструкция зеркал с отражающим покрытием обеспечивает максимальный сбор солнечной энергии. Для бесперебойной работы некоторые конструкции оснащены мощными аккумуляторами, так как в ночное время станции не вырабатывают энергию. Главным преимуществом данных конструкций является сохранение экологического покоя окружающей среды и постоянно возобновляемый источник солнечной энергии. Солнечные станции предназначены для тепловых, бытовых, промышленных нужд.

Виды и принцип работы: СЭС электростанция

Современные СЭС конструктивно отличаются друг от друга, хотя технологический процесс выработки энергии одинаков.

При работе с солнечной электростанцией следует сперва грамотно ознакомиться с ее видами и принципом работы

Виды СЭС:

• Башенные конструкции;
• Тарельчатые электростанции;
• СЭС на параболоцилиндрических концентраторах;
• Солнечные станции с фотоэлементами или солнечные генераторы;
• Вакуумные электростанции.

Башенные СЭС отличаются специальной башней в центре элементов. В ее верхней точке установлен бак с водой, выполненный из жаропрочного металла и покрытый черной краской. Вокруг башни располагаются множество зеркал, уложенных с расчетом отражения солнечных лучей на резервуар. Вода нагревается до высоких температур и начинает конденсировать. Пар подается на турбины и вращает генераторы, вырабатывающие ток. Такие конструкции подают высокую мощность.

В самый жаркий день температура нагрева может достигать 700 оС, что более чем достаточно для высокого коэффициента действия.

Единственным минусом являются большие площади занимаемой конструкцией и не возможность выработки энергии в ночное время. Принцип работы тарельчатых станций аналогичен башенной СЭС. Разница заключается в конструкции. В данном варианте используют отдельные модули из зеркал, включающие отражатель и приемник с жидкостью. Приемник соединен с генератором пара, который вырабатывает электричество. Одного модуля будет достаточно для небольшого частного дома. В промышленных масштабах используют сотни приборов.

Как работает солнечная электростанция

Теплоэлектростанция на параболоцилиндрических концентраторах работает по иному принципу. На железную опору установлены параболоцилиндрические зеркала, сконцентрированные на максимальный прием солнечных лучей. В их фокусе расположена светопоглощающая трубка, в которой циркулирует масляный носитель, поступающий в теплообменник с водой. Жидкость быстро нагревается, превращаясь в пар, который вращает турбогенератор. Вакуумные СЭС используют энергию потоков воздуха, за счет разных температур.

Конструкция состоит:

• Из высокой башни;
• Встроенной турбиной с электрогенератором;
• Участком земли, накрытым зеркалами.

Мощность увеличивается по мере нагревания потоков воздуха. Благодаря прогреву земли башня может вырабатывать энергию круглосуточно, что является важным преимуществом в сравнении с другими солнечными аналогами. Для солнечных генераторов основной частью конструкции являются батареи, состоящие из множества тонких пластин кремния, которые преобразовывают солнечные лучи в электроэнергию. Чтобы обеспечить достаточную мощность, необходимо устанавливать несколько батарей. Такие системы обычно применяют для домашнего хозяйства, освещения оранжерей и выставок.

Экономные солнечные генераторы: принцип работы

Для труднодоступных районов с перебойным обеспечением электроэнергией солнечные генераторы становятся спасением комфортного проживания. С помощью него можно решить проблемы энергоресурсов и обеспечить автономное энергообеспечение. В основном бытовые генераторы рассчитаны на 220 В. Устройства оснащены дисплеем, который отображает сообщение о работе батарей. Устанавливаются приборы на участках с большим поступлением солнечных лучей: крыша дома, стены здания, открытая местность.

Солнечные батареи применяются для резервного и автономного питания с большим спектром использования.

Такой прибор сможет обеспечить работу бытового оборудования: холодильника, стиральной машины, зарядки компьютерных систем, работы отопительных приборов, электроинструментов и циркулярных насосов. Бесперебойная работа гарантирована на 10 – 12 часов.

Многие предпочитают использовать солнечные генераторы, поскольку они экономные и практичные

Достоинства системы заключаются:

• В автономности;
• Не зависимости от центрального снабжения;
• Мобильности;
• Бесшумной работе;
• Экологической безопасности;
• Длительном сроке эксплуатации;
• Компактности;
• Возможности работать на непроветриваемых участках.

Единственным минусом является стоимость устройства, которая в последствии окупает затраты на электроэнергию.

Плюсы и минусы СЭС

Солнечные генераторы имеют массу достоинств. Главным из них является экологическая чистота для окружающей среды.

Плюсы солнечных электростанций:

• Солнечная энергия постоянно возобновляется;
• СЭС не причиняет вред окружающей среде;
• Независимость от центральной подачи электричества;
• Полная автономность системы;
• Длительный срок эксплуатации;
• Бесплатный энергетический ресурс.

Роль человека в получении электричества в данном случае сводится к нулю. Выработка энергии таким способом имеет и минусы. Покупка оборудования потребует серьезных вложений. Кроме этого необходимо приобрести аккумулятор, так как в ночное время СЭС не производит выработку электричества. Установка оборудования требует дополнительной площади. Она может осуществляться на земле, крыши дома, стене здания. К недостаткам можно отнести необходимость очищать отражающую поверхность от пыли и загрязнений, а также нагрев атмосферы над поверхностью оборудования. Мощность вырабатываемого тока напрямую зависит от погодных условий.

Если рационально подходить к вопросу установки солнечных батарей, необходимо учесть некоторые нюансы:

• Проанализировать много ли солнечных дней в предполагаемом районе;
• Уточнить возможность подключения к центральной сети;
• Выяснить, как часто бывают перебои электричества;
• Решить, приборы какой мощности будут использоваться в быту.

Достаточно много достоинств и недостатков у СЭС, однако природные ресурсы не вечны и станции на солнечной энергии смогут стать достойной заменой привычным ресурсам.

Схема солнечной электростанции: на что обратить внимание при покупке

Автономная СЭС для частного сектора наиболее востребована для резервного электроснабжения частного сектора.

Схема тепловых батарей представляет единый блок со съемной крышкой, состоящий из элементов:

• Фотопанели для создания тока;
• Накопительный аккумулятор;
• Инвертор, для преобразования тока;
• Контроллер заряда, способствует накоплению ресурсов в аккумуляторе.

При выборе генератора, необходимо обратить внимание на некоторые нюансы. Количество солнечных батарей подбирают в соответствии с нагрузкой, необходимой продолжительности работы и географического расположения объекта. Провода должны быть оснащены водонепроницаемыми коннекторами. При выборе контролера заряда лучше остановиться на современном приборе МРРТ. Выключатель постоянного тока является важным элементом. Во-первых, он защищает контролер от выгорания. Во-вторых, позволяет безопасно производить обслуживание комплекса, которое необходимо обеспечивать как минимум 2-3 раза в год.

Кроме этого необходимо позаботиться об устройстве защитного заземления для приборов и людей.

Как работают солнечные электростанции (видео)

Преимущества солнечных батарей очевидны. Устройство спасет от перебоев с подачей энергии и может стать альтернативой для его постоянного потребления. Вырабатываемая энергетика достаточна для бытовых нужд, отопления и работы электроинструментов. Возможно, в будущем недостатки систем будут технологически решены, и человечество сможет использовать солнечную энергию на полную мощность в промышленных масштабах.

Добавить комментарий

teploclass.ru

---

• 
  Не влезай убьет знак
• 
  Котел утилизатор
• 
  Обзор прессы
• 
  Рем вяхирев
• 
  Должностная инструкция электромонтера
• 
  Энергетическая неделя
• 
  Политон ур
• 
  Билеты с ответами по электробезопасности 3 группа
• 
  Зао зэто
• 
  Короткое замыкание это
• 
  Последняя миля