Получить подробный расчет
Блог > КАК РАБОТАЕТ СОЛНЕЧНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ?

КАК РАБОТАЕТ СОЛНЕЧНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ?

Как работает солнечная электростанция
20
August

Солнечная электростанция (СЭС) — это инженерное сооружение, преобразующее солнечный свет в электрическую энергию. Каким образом это происходит и как работает солнечная электростанция — читайте в этой статье.

Для производства электричества из энергии Солнца существуют следующие технологии:

  1. Фотоэлектрическая технология — позволяет преобразовывать энергию Солнца непосредственно в электричество. Фотоэлектрические системы (они же солнечные электростанции) получили наибольшее распространение для электроснабжения частных домохозяйств, квартир, различных заведений, промышленных и сельскохозяйственных объектов. Такие системы быстро окупаются и требуют минимального технического обслуживания. 
  2. Концентрирующие технологии — тепло Солнца используется для нагрева воды до состояния пара высокого давления с дальнейшей подачей его в турбину (механическая энергия трансформируется в электрическую). Для увеличения интенсивности солнечного света используются системы фокусировки — зеркала и линзы. СЭС такого типа (параболические, башенные, тарельчатые) обеспечивают большие мощности и применяются для электроснабжения городов и крупных предприятий.

Применение экологически чистого, альтернативного источника энергии экономически выгодно как для обеспечения собственного энергопотребления, так и для продажи электричества в сеть по зеленому тарифу.

В этой статье детально рассматривается, как работает солнечная электростанция с фотоэлектрической технологией и что для этого нужно.

Содержание статьи:

Составляющие солнечной электростанции: основное и дополнительное оборудование

Для производства электричества солнечной электростанцией, необходимо качественное и надежное оборудование. В первую очередь — это солнечные батареи и инверторы. В зависимости от назначения и типа электростанции, ее составляющими могут быть аккумуляторные батареи и контроллеры заряда-разряда. Важной частью является поддерживающая конструкция, кабели, узел учета со специальным счетчиком, система мониторинга и др. Основной ассортимент составляющих солнечной электростанции включает в себя:

  1. Солнечные (фотоэлектрические) батареи состоят из элементов, которые изготовлены в основном из полупроводниковых материалов — обычно из кремния. От их типа зависит производительность, цена и долговечность системы:
    • монокристаллические элементы обеспечивают самый высокий (до 22%) КПД, хороший температурный коэффициент и длительный срок эксплуатации при незначительном снижении производительности. Они имеют самую высокую цену из-за дороговизны сырья — высокоочищенного кристаллического кремния;
    • поликристаллические элементы обеспечивают КПД в пределах 14-17%, имеют меньшую стоимость за Ватт при хороших характеристиках;
    • элементы на основе аморфного кремния (тонкопленочные) имеют самую низкую эффективность, которая к тому же сравнительно быстро снижается в процессе эксплуатации. К преимуществам относится наилучший температурный коэффициент, возможность их расположения на неровной поверхности и невысокая цена.
  1. Инвертор необходим для преобразования постоянного тока в переменный (AC) — для возможности его использования потребителями или передачи в электрическую сеть. Инверторы бывают различной мощности, функциональности и тип их выбирается в зависимости от назначения. Современные качественные инверторы обеспечивают измерения, безопасную работу системы, эффективное управление энергией и нагрузкой.
  2. Аккумуляторная батарея применяется в СЭС автономного и гибридного типа для накопления энергии, выработанной фотоэлектрическими панелями в течение дня. Обеспечивает питание потребителей электроэнергией ночью или при перебоях снабжения от централизованной сети. 
  3. Контроллеры заряда — подключаются между солнечной панелью и аккумулятором для регулирования процесса его зарядки и обеспечения правильного заряда или, что более важно, для защиты от чрезмерного перезаряда. Функционально они делятся на:  
    • простейшие контроллеры — просто отключают источник при достижении определенного уровня напряжения на АБ, при этом заряженность составляет 60-70%, что резко сокращает их срок службы; 
    • ШИМ контроллер — на окончательном этапе заряда использует широтно-импульсную модуляцию тока заряда и обеспечивает заряд аккумулятора до 100%;
    • MPPT-контроллер — повышает эффективность работы панели путем «вытягивания» максимального количества энергии за счет выбора определенного напряжения и тока.  
  1. Поддерживающая конструкция для панелей — обеспечивает необходимую жесткость системы и правильный угол наклона поверхностей к излучению.

Рациональным решение является установка системы мониторинга, которая отслеживает в режиме реального времени производство э/э и может указать на неисправность.

Составляющие солнечной электростанции

Принцип работы солнечной электростанции: физика процесса

Принцип работы СЭС основан на фотоэлектрическом эффекте. Фотоэлектрический элемент (он же солнечный элемент) использует технологию преобразования солнечной энергии непосредственно в электричество. Фотоэлектрический элемент обычно изготавливается из кремниевых сплавов. Когда фотоны солнечного света попадают на полупроводниковый материал, генерируются свободные электроны, которые могут течь через материал, создавая постоянный электрический ток. 

Кремний широко известный полупроводник, обладающий свойствами как проводников, так и диэлектриков. Полупроводники проявляют свойство, известное как фотоэлектрический эффект, которое заставляет их поглощать фотоны и высвобождать электроны. Чтобы сделать солнечную панель, кремниевые пластины легируют акцепторными и донорными примесями для его преобразования в кремний p-типа и n-типа.

Полупроводник p-типа (положительный заряд) имеет избыток основных носителей заряда — дырок. А n-тип (отрицательный заряд) имеет избыток электронов. Они соединяются друг с другом до атомарного уровня. Из-за их контакта и наличия противоположного заряда, электроны текут от n-типа к p-типу, а дырки перемещаются от p-типа к n-типу — в результате движения зарядов генерируется ток.

В результате фотоэффекта солнечная батарея вырабатывает постоянный электрический ток (DC). Инвертор преобразует постоянный ток в переменный (AC). Другими словами, трансформирует его в такой вид, который подходит для электропитания бытовых и промышленных потребителей, а также для передачи его в энергосистему. 

Принцип работы СЭС

В зависимости от назначения, существуют следующие типы солнечных электростанций:

  1. Сетевые СЭС. В них вся выработанная электроэнергия передается в энергосистему для продажи по «зеленому» тарифу. Сетевые электростанции состоят из панелей, сетевого инвертора, кабелей и поддерживающей конструкции.
  2. Автономные СЭС. Обеспечивают питание потребителей, когда отсутствует централизованная сеть или она ненадежна. Автономная система кроме панелей и автономного инвертора, имеет контроллер заряда и аккумуляторную батарею.
  3. Гибридные (или резервные) СЭС. Применяются потребителями, которые сталкиваются с частыми перебоями энергоснабжения. Совмещает в себе возможности как сетевых, так и автономных систем. В гибридном (интеллектуальном) инверторе доступно программирование режимов потребления, накопления и передачи электроэнергии в энергосистему.

Двунаправленный счетчик устанавливается на гибридных и автономных СЭС для учета выработанной и потребленной домом электроэнергии. Этот счетчик также учитывает количество направленной в энергосистему э/э по «зеленому» тарифу. 

Делаем правильные выводы

Из этой статьи вы узнали о солнечных технологиях, принципе работы солнечной электростанции и о том, какое оборудование для этого необходимо. А также поняли, насколько важно предусмотреть множество нюансов для продуктивной и долговечной работы всей системы в целом. 

При выборе оборудования необходимо оценить его качество, эффективность и надежность. С другой стороны, комплект оборудования должен соответствовать назначению/типу СЭС — обеспечивать определенный набор функций и характеристик. Учет всех возможных факторов требует специфических, практических знаний.

Принцип работы солнечной электростанции

Для выбора наиболее оптимального варианта комплектации СЭС целесообразно воспользоваться услугами специалистов профильных компаний. Вы можете обратиться за консультацией к профессионалам в области солнечной энергетики — компании Solar Garden. Большой опыт реализации различных проектов СЭС и штат собственных специалистов позволяет предложить Вам лучшие услуги и оборудование. 

В Solar Garden помогут рассчитать мощность всей системы, определиться с количеством и типом солнечных батарей, выбрать характеристики оборудования с учетом назначения и конкретных условий. Разработают проект, рассчитают срок окупаемости системы. Профессиональные установщики выполнят весь комплекс работ по монтажу электростанции с учетом особенностей расположения объекта. 

Последние новости
МОНТАЖ СОЛНЕЧНЫХ ПАНЕЛЕЙ
11
January

МОНТАЖ СОЛНЕЧНЫХ ПАНЕЛЕЙ

Содержание статьи: Как установить солнечные батареи? Установка солнечных батарей своими руками Установка солнечных батарей специалистами Solar Garden Выводы Как установить солнечные батареи? Установка солнечных батарей требует комплексного подхода и учета многих нюансов. Этот процесс включает...

Детальнее
СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ НА БАЛКОНЕ: МОНТАЖ, ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ
29
December

СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ НА БАЛКОНЕ: МОНТАЖ, ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ

Преимущества солнечной энергетики уже давно оценили не только владельцы частных домов и офисов, но и владельцы квартир. Солнечные батареи для квартиры — вполне реальная возможность сэкономить на потреблении за электроэнергию, обеспечить себе автономность или резервирование...

Детальнее
СОЛНЕЧНЫЕ БАТАРЕИ ИЗ АМОРФНОГО КРЕМНИЯ: ОСОБЕННОСТИ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
21
December

СОЛНЕЧНЫЕ БАТАРЕИ ИЗ АМОРФНОГО КРЕМНИЯ: ОСОБЕННОСТИ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Производство солнечных батарей из аморфного кремния (a-Si) находится на достаточно высоком технологическом уровне. Возможность использования таких подложек как металлическая фольга и полимерные пленки совместимо с производством гибких фотоэлементов в промышленных масштабах. Поэтому солнечные батареи данного...

Детальнее
«ЗЕЛЕНЫЙ» ТАРИЙ 2021-2022. МЕХАНИЗМ ПОДКЛЮЧЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ В ЗАКОНЕ
17
December

«ЗЕЛЕНЫЙ» ТАРИЙ 2021-2022. МЕХАНИЗМ ПОДКЛЮЧЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ В ЗАКОНЕ

Содержание статьи: Кто может установить солнечную электростанцию в 2021-2022 году? Ставки «зеленого» тарифа в 2021-2022 году «Зеленый» тариф – изменения в законе. Чего ждать собственникам СЭС в 2022? Кто может установить солнечную электростанцию в 2021-2022...

Детальнее
ВЫГОДНЫ ЛИ СОЛНЕЧНЫЕ БАТАРЕИ В УКРАИНЕ?
15
December

ВЫГОДНЫ ЛИ СОЛНЕЧНЫЕ БАТАРЕИ В УКРАИНЕ?

Активному развитию солнечной энергетики в Украине содействуют государственные льготы и хорошее географическое расположение. В 2020 году установлено СЭС суммарной мощностью 6320 МВт, генерирующих 1,265 млрд кВт*ч электроэнергии. Доля солнечной энергии в общей генерации составляет около...

Детальнее
УСТАНОВКА СОЛНЕЧНЫХ ПАНЕЛЕЙ НА КРЫШЕ
10
December

УСТАНОВКА СОЛНЕЧНЫХ ПАНЕЛЕЙ НА КРЫШЕ

Украина географически наделена достаточно высоким уровнем инсоляции, что напрямую влияет на способность эффективно генерировать электричество из энергии солнца. Это мотивирует людей вкладывать средства в установку солнечных панелей на крыше и на земле. Фотоэлектрические системы, установленные...

Детальнее
ДОМАШНЯЯ СОЛНЕЧНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ: ОСОБЕННОСТИ И ТИПЫ
16
November

ДОМАШНЯЯ СОЛНЕЧНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ: ОСОБЕННОСТИ И ТИПЫ

Домашняя солнечная электростанция — это энергогенерирующий объект, использующий прямое преобразование энергии солнца в электричество. В настоящее время наблюдается стремительный рост строительства СЭС для частных домов, который обусловлен следующими экономическими факторами: повышением цен на традиционные источники...

Детальнее
СОЛНЕЧНЫЕ ПАНЕЛИ ДЛЯ ДОМА: ХАРАКТЕРИСТИКИ И ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА
12
November

СОЛНЕЧНЫЕ ПАНЕЛИ ДЛЯ ДОМА: ХАРАКТЕРИСТИКИ И ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА

В настоящее время во всем мире растет тенденция в полной мере использовать доступные возобновляемые источники энергии для производства электроэнергии в малых и средних масштабах. При этом производство электричества с использованием энергии солнца играет важную роль...

Детальнее