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

Содержание

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.



Солнечные электростанции — Техно Солар

Солнечные электростанции (СЭС)

Солнечная электростанция — это инженерное сооружение, которое служит для преобразования солнечной энергии (радиации, излучения, света) в полезную электрическую энергию. Современные способы преобразования солнечной энергии самые разные и зависят от конструкции той или иной СЭС.

 

Принцип работы солнечной электростанции
Основным элементом солнечной электростанции является фотоэлектрическая панель (PV — photovoltaic panel), которая состоят из цепи фотоэлементов – полупроводниковых устройств, преобразующих солнечную энергию напрямую в электрический ток. Процесс преобразования энергии солнца в электрический ток называется фотоэлектрическим эффектом.

Полупроводник – это такой материал, в атомах которого либо есть лишние электроны (n-тип), либо наоборот, их не хватает (p-тип). Соответственно, полупроводниковый фотоэлемент состоит из двух слоев с разной проводимостью. В качестве катода используется n-слой, а в качестве анода – p-слой.

Лишние электроны из n-слоя могут покидать свои атомы, тогда как p-слой эти электроны захватывает. Именно лучи света «выбивают» электроны из атомов n-слоя, после чего они летят в p-слой занимать пустующие места. Таким способом электроны бегут по кругу, выходя из p-слоя, проходя через нагрузку (в данном случае аккумулятор) и возвращаясь в n-слой.

 

Внешний вид солнечных (фотоэлектрических) панелей

 

Существует три варианта использования солнечных электростанций:

  • СЭС для собственного использования
  • сетевые СЭС
  • комбинированные СЭС

СЭС для собственного использования предназначены для уменьшения потребления электроэнергии из сети и предусматривают преобразование солнечной радиации в электрическую энергию, с целью ее использования только для нужд конкретного объекта. В данных СЭС не предусмотрена возможность продажи (передачи) выработанной электроэнергии другим пользователям или в сеть местной энергокомпании, а так же накопления выработанной электроэнергии с помощью аккумуляторных батареей (АКБ).

Сетевые СЭС предназначены для уменьшения потребление электроэнергии из сети или для выработки электроэнергии в сеть с последующей продажей излишков выработанной электроэнергии в сеть местной энергокомпании по «зеленому тарифу». Сетевая СЭС не предусматривает возможности накопления выработанной электроэнергии и не комплектуется аккумуляторной батареей (АКБ).

Комбинированные СЭС предназначены для уменьшения потребление электроэнергии из сети или для выработки электроэнергии в сеть с последующей продажей излишков выработанной электроэнергии в сеть местной энергокомпании по «зеленому тарифу» или накопления выработанной электроэнергии с помощью аккумуляторных батареей (АКБ).

Согласно Закона Украины «Про электроэнергетику» зеленый тариф – это специальный тариф, по которому закупается электроэнергия, произведенная на объектах электроэнергетики из альтернативных источников энергии (солнечные, ветряные, гидро- (мини и микро), био-электростанции). При этом цена, по которой домохозяйства могут продать электроэнергию, более чем в 10 раз превышает цену, по которой они ее покупают для своих нужд. Получение «зеленого» тарифа для частных домохозяйств можно разделить на шесть основных этапов:

 

Варианты установки солнечных (фотоэлектрических) панелей:

 

  • на кровле здания

 

  • на фасаде здания

 

 

  • отдельно от здания

 

Наша компания «ТЕХНО СОЛАР» готова выполнить следующие работы:

  • расчет и проектирование солнечных электростанций любой мощности
  • подбор необходимого оборудования
  • поставка оборудования в любую точку мира
  • монтаж оборудования в любой точке мира
  • ввод оборудование в эксплуатацию
  • оформление всей необходимой документации для продажи электроэнергии

 

Документация

Коммерческое предложение (солнечные электростанции мощностью от 3 до 30 кВт)

Коммерческое предложение (солнечная электростанция мощностью 180 кВт)

Приложение к коммерческому предложению (солнечная электростанция мощностью 180 кВт)

Опросный лист для расчета солнечной электростанции

 

Готовы ответить на ваши вопросы!

Устройство и принцип работы солнечных электростанций

   
     Солнечные панели – основной элемент солнечных электростанций. Они изготавливаются из кремния (материала-полупроводника) и перерабатывают солнечную энергию в электрический ток.

     Солнечные батареи отличаются по типу элементов, напряжению и током. Срок их службы не ограничен. Практически все впроизводители уверяют, что при 25 летней работе, солнечные фотомодули будут вырабатывать не менее 80% от номинального значения.  Солнечные батареи преобразовывают как прямые, так и рассеянные лучи.
Благодаря небольшому весу и модульному типу конструкций можно составлять установки какой угодно мощности. 

Солнечные станции могут быть сетевыми, полностью автономными и гибридными.

     Сетевая солнечная электростанция - в последнее время самая популярная - состоит из солнечных панелей и инвертора (преобразовывает напряжение).
В сетевых солнечных электростанциях используется инвертор сетевого типа, он способен напрямую сбрасывать выработаную солнечными панелями энергию, во внутредовомую сеть, а излишки (непотребленную энергию) направлять во внешнюю сеть для продажи по "зеленому" тарифу.   В сетевых солнечных электростанциях излишек электричества передаётся в сеть через отдельный счётчик. - двунаправленный узел учета. Если есть недостаток электричества, вы забираете недостающее количество электричества из внешней сети.     Автономная солнечная электростанция состоит из солнечных панелей, инвертора с встроенным или внешним зарядным устройством и аккумуляторных батарей.
Принцип работы автономной солнечной электростанции: солнечные панели в дневное время вырабатываю энергию, которую контроллер (зарядное устройство) накапливает в аккумуляторах. К аккумуляторам подключается инвертор - он преобразовывает постоянный ток в переменный и подает его на наргузку.  Автономные солнечные электростанции особенно незаменимы в местах где электросетей нет. Они очень удобны, но стоят дороже, так как в состав входях аккумуляторные батареи.
    Гибридная солнечная электростанция совмещает в себе своиства сетевой и автономной. Минус конечно в том, что имеет найбельшую стоимост. Отлично подходит для клиентов, которые хотят и продавать излишки и иметь возможность запитывать оборудование во время отвключения внешней сети, или использовать энергию солнца в ночное время тоже. 

   Более подробно обо всем этом Вы можете прочитать в разделе решений СОЛНЕЧНЫЕ СТАНЦИИ!
 
Теперь выбор за вами!

Обсудить задачу

Как работает солнечная электростанция: что нужно знать, Солнечная энергетика

Системы солнечных панелей не требуют особого технического обслуживания. Это связано с тем, что большинство систем не имеют движущихся частей и пока они получают солнечный свет, они служат надежным источником электроэнергии в течение 25-30 лет.

Из-за их простоты использования, большинство людей не думает о фактической настройке системы солнечных панелей. В этой статье мы рассмотрим, что входит в систему солнечной электростанции для вашего дома, как все элементы соединяются между собой для производства электроэнергии. Чтобы получить ответы на эти и другие вопросы - читайте далее в нашей краткой статье.

Принцип работы солнечной электростанции. Основные составляющие которые входят в состав электростанции описаны ниже. На рисунке показана самая простая схема подключения под «Зеленый» тариф.

1 - Солнечная батарея

2 - Сетевой солнечный инвертор

3 - Потребители электроэнергии

4 - Счетчик учета электроэнергии

5 - Продажа электроэнергии в общую сеть

Основные составляющие солнечной электростанции

Краткий перечень основных составляющих солнечной электростанции. Важным этапом в установке всей системы является правильный выбор оборудования.

На сегодняшний день существует множество производителей, которые предлагают широкий ассортимент солнечных панелей и сетевых инверторов. Именно комплект солнечных панелей и сетевой инвертор являются основными компонентами, которые преобразуют энергию солнца в электричество. Поэтому на сегодняшний день, очень выгодным вложением является солнечная электростанция, купить которую вы можете у нас на сайте. 

Солнечная батарея

Как мы уже упомянули выше, одна из самых важных составляющих солнечной электростанции - это комплект солнечных панелей. Солнечные панели должны быть направлены на юг для оптимального производства энергии. Панели также могут стоять на востоке или западе и производить большое количество электричества, пока на них попадает солнечный свет.

Когда речь идет о солнечных батареях, у вас есть несколько вариантов относительно типа панели (монокристаллическая, поликристаллическая, тонкопленочная) и их производителя. Выбранная вами технология солнечных панелей должна зависеть от типа установки и ваших предпочтений.

Например, если вы устанавливаете наземную систему, то у вас, вероятно, есть достаточное количество земли. Это означает, что у вас есть место для установки более стандартных панелей и вы понесете меньше расходов.

Читайте также: Что такое солнечная энергия и как работают солнечные батареи?

Если вы устанавливаете систему на крыше с ограниченным пространством, доступным для солнечных батарей, то высокопроизводительные монокристаллические панели могут помочь увеличить количество электричества, чтобы максимизировать ваши сбережения. Многие покупатели будут выбирать панели с высокой эффективностью, даже если таковая не требуется, потому что они предпочитают устанавливать меньше панелей в целом.

Система креплений солнечных батарей

Ваша солнечная батарея будет установлена на крыше при помощи специальной системы креплений. Главной задачей системы креплений, держать солнечные батареи на крыше в неподвижном состоянии.

Все системы крепления на крыше имеют одинаковое функциональное назначение, но они могут отличаться от способа установки. Большинство таких систем имеют стандартный принцип работы, это означает, что в вашей крыше будут просверлены специальные отверстия для их крепления, а к ним уже будут монтироваться солнечные батареи.

Установщики будут использовать специальные герметики в месте соединения с крышей, чтобы предотвратить попадание влаги. Но этот тип крепления может оказаться не самым лучшим вариантом, все зависит от материала кровли.

Для наземной установки имеются также стационарные системы крепления. Некоторые люди могут предпочитать использование специальных трекеров, которые позволят солнечным батареям следить за солнцем на протяжении дня. Недостатки использования трекеров состоят в том, что они дорогостоящие и с течением времени требуют дополнительного обслуживания.

Преимуществом таких систем является то, что солнечные батареи, установленные по системе слежения, будут производить больше электроэнергии, чем установленные на крыше.

Солнечный инвертор

В системе вашей солнечной электростанции также будет установлен солнечный инвертор или даже несколько, в зависимости от требуемой мощности солнечной электростанции, который будет подключен через специальные солнечные кабели к панелям. Целью инвертора является преобразование электричества постоянного тока (DC), полученного от солнечных батарей, в переменный ток (AC) для использования в домашних условиях.

Существую три основных типа солнечного инвертора. Каждый имеет свои преимущества и недостатки.  В основном большей популярностью пользуется сетевой инвертор, так как он позволяет осуществить подключение вашей солнечной электростанции к Зеленому тарифу.

Автономные солнечные инверторы, off grid - инверторы, не подключены к внешней электрической сети и предназначены для автономных солнечных электростанций. Такие инверторы работают отдельно и не могут работать по "Зеленому тарифу", в основном применяются как независимый источник бесперебойного питания.

Гибридный солнечный инвертор, hybrid, еще называют «аккумуляторно-сетевой» преобразователь, совмещающий свойства автономных и сетевых инверторов. Гибридные инверторы имеют большое количество настроек для оптимизации работы солнечной электростанции от общей электрической сети  при наличии аккумуляторных батарей.

Сетевые солнечные инверторы, on grid, работают синхронно с внешней сетью электроснабжения. В случае сбоя питания сетевой солнечный инвертор выключается автоматически. Сетевые инверторы подходят для солнечных систем без аккумуляторных батарей. Вся выработанная энергия генерируется в общую сеть по «Зеленому тарифу», что делает его наиболее выгодным для установки в частном доме или даче.

Если Вы уже решили устанавливать самостоятельно солнечную электростанцию или решили купить готовый комплект солнечных батарей в целях источника бесперебойного питания для частного дома или дачи, Вам необходим автономный или гибридный инвертор. Если же Вы хотите продавать электроэнергию по "Зеленому тарифу" и при этом получать прибыль для более быстрой окупаемости солнечной электростанции, Вам необходимо выбрать сетевой солнечный инвертор.

Что нужно для начала установки солнечной электростанции?

Для начала Вам нужно определиться с необходимой мощностью. Очень важно при выборе оборудования понять, сколько электроэнергии вы расходуете за определенный период времени. После этих расчетов нужно определиться с мощностью всего комплекта оборудования для покрытия этих расходов.

В большинстве случаев, при установке солнечных электростанций, люди обращаются в специальные компании. Профессиональные монтажники выполнят весь комплекс работ по установке и настройке в соответствии с требованиями действующих правил устройства электроустановок, а также ветровых нагрузок и особенностей расположения объекта для строительства.

Вы можете получить консультацию по выбору необходимого оборудования в нашей компании. Специалисты компании Green Solar Energy - это команда опытных установщиков, которые являются высококвалифицированными специалистами с области солнечной энергетики.

За время нашей работы мы выполнили множество различных проектов по установке, а также по сопровождению и техническому обслуживанию солнечных электростанций.

Схемы работы солнечной электростанции | ООО "Термодинамика"


Приводим несколько популярных схем работы солнечных электростанций с потребителем. Это всего лишь некоторые примеры, поэтому возможны и другие схемы работы. В каждом случае составляется индивидуальный проект, который способен решить поставленную перед нами задачу.

  

Автономное обеспечение объекта (с аккумуляторами). 
Объект питается только от солнечных батарей.


Солнечная батарея (с аккумуляторами) и коммутация с сетью. 
АВР позволяет переключить питание объекта при отсутствии солнца и полном разряде аккумуляторов на электросеть. Эта же схема может использоваться и наоборот - солнечная батарея, как резервный источник питания. В этом случае АВР переключает вас на аккумуляторные батареи  при потере питания от электросети.


Солнечная батарея (с аккумуляторами) и резервный дизель-(бензо-)генератор.
В случае отсутствия солнца и разряде аккумуляторных батарей происходит автоматический запуск резервного генератора с подзарядкой аккумуляторной станции.


Солнечная батарея  (без аккумуляторов) и коммутация с сетью.  
Общественная электросеть используется вместо аккумуляторных батарей - в неё уходит вся выработанная электроэнергия и из неё потребляется. Вы платите только за разницу между выработанной и потреблённой электроэнергией. Такая схема работы пока не разрешена во многих странах и не актуальна в нашей.


Гибридная автономная система - солнце-ветер 
Возможно подключение ветрогенератора к системе солнечной электростанции через гибридный контроллер или с помощью отдельного контроллера для ветроустановок.


Увеличение производительности системы. 
Возможно, установить два и более комплекта солнечных батарей, скомплектованных на необходимое напряжение для увеличения мощности системы.

С Схемы работы солнечной электростанции также смотрят
  • 



СЕТЕВЫЕ СОЛНЕЧНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Сетевые солнечные электростанции вырабатывают электроэнергию от солнца и сразу отдают ее в сеть, не накапливая, т. к. работают без аккумуляторов

Благодаря этому,их стоимость значительно ниже гибридных и автономных электростанций с АКБ, что позволяет строить системы с коротким сроком окупаемости(3-5 лет) на базе солнечных панелей и сетевых инверторов, особенно для организаций с дневным пиком потребления: производства, торговые центры, офисы, гостиницы и т.п..

Принцип работы сетевой солнечной электростанции:

  • если вырабатываемого солнечными панелями электричества хватает для питания потребителей, то бесплатное электричество поступает вам напрямую в "розетку"
  • если вырабатываемого солнечными панелями электричества не хватает для питания потребителей, то бесплатное электричество поступает вам напрямую в "розетку", а недостающая мощность добирается из "городской сети"
  • если есть избыток мощности от солнечных панелей можно либо ограничить выработку, либо расходовать на дополнительных потребителей, либо отдать избыток обратно в сеть (ЗЕЛЕНЫЙ ТАРИФ), зарабатывая на этом (Сейчас уже есть много примеров подобных систем. В 2019г. ожидается окончательно принятие всей нормативной базы, и тогда энергетические компании не смогут Вам отказать — по закону они будут обязаны покупать излишки!)

 Ваши возможности после установки сетевой солнечной электростанции:

  • получение чистой энергии для собственных нужд
  • экономия на оплате счетов "городской сети"

  • получения дополнительной энергомощности

  • возможность продажи излишков электроэнергии

  • возможность управления и мониторинга электрогенерацией удаленно

 

Сетевая солнечная электростанция - это самый популярный в мире тип солнечных электростанций. 

 Используем только качественные солнечные панели GENERAL ENERGO с 5 токосъемными шинами на каждой ячейке, так как они выдают заявленную гарантированную мощность от 0% до +5% и отказоустойчивых сетевых инверторов GROWATT с высокой эффективностью и очень коротким сроком окупаемости!

В нашей компании Вы можете ВЫГОДНО купить, ИЗ ПЕРВЫХ РУК, ПОЛНЫЙ КОМПЛЕКТ оборудования для сетевой солнечной электростанции "ПОД КЛЮЧ".

 Все компоненты системы тщательно подобраны и полностью совместимы, нам лишь остается скорректировать длину кабеля под необходимый объект!

 Профессионалы нашей компании выполнят проектирование, монтаж и пуско-наладку системы в кратчайшие сроки в любом регионе России!

Если у Вас есть вопросы, Вы всегда можете позвонить нам по телефону:

 +7 918 167 92 36 или воспользуйтесь онлайн-расчетом.

 

При копировании любой части нашего первоисточника активная ссылка на сайт energysun-yug.ru обязательна!

Подробная статья о всех типах и видах солнечных электростанций

19.07.2019

Содержание:

  1. Солнечное электричество: доступное и разнообразное.
  2. Как устроены фотоэлектрические электростанции.
  3. Что такое параболоцилиндрические концентраторные солнечные электростанции.
  4. Башенные электростанции.
  5. Чем отличаются тарельчатые электростанции.
  6. Солнечно-вакуумные электростанции: 100% экологические.
  7. Что такое комбинированные солнечные электростанции.

При словосочетании “солнечная электростанция” большинство читателей представляет систему из черных, прямоугольных панелей, расположенных в пустыне или на крыше дома. Однако в широком смысле солнечной электростанцией может называться любое устройство, способное тем или иным образом трансформировать тепло и свет солнца в электричество. Именно поэтому существуют разные виды солнечных электростанций, использующих различные способы такой трансформации. 

Солнечное электричество: доступное и разнообразное

Извлекать пригодную для бытового использования электроэнергию из солнечных лучей можно различными методами, технология не ограничивается фотоэлектрическими панелями. Конечно, большинство конструкций слишком сложны или дорогостоящие, чтобы применять их в домашних СЭС, но в некоторых регионах мира на их основе работают полноценные промышленные генераторы. Ниже мы расскажем, как устроены солнечные электростанции: преимущества, недостатки и принцип работы.

Как устроены фотоэлектрические электростанции

Фотоэлектрические электростанции наиболее узнаваемы и распространены по всему миру. Это те самые “черные, прямоугольные панели”, которыми обвешаны крыши европейских домов и усеяна Невада. 

Как работает солнечная электростанция такого типа объясняют на уроках физики - в основе фотоэлектрической технологии лежат кремниевые полупроводники, способные извлекать энергию фотонов из потока света, которая затем трансформируется в электрическую. За счет этого СЭС может эффективно работать даже зимой - температура воздуха не важна, достаточно только солнечного света. 

Благодаря компактности и дешевизне технологии, купить солнечную станцию можно практически в любом регионе мира по доступной для среднестатистического покупателя стоимости. Из недостатков фотоэлектрических модулей можно назвать:

  • Деградацию полупроводников - со временем они разрушаются и КПД фотоэлектрической СЭС будет постоянно падать; 
  • Относительно невысокую эффективность - большинство панелей выдает 20-24% КПД.

Правда, в защиту фотоэлектрических панелей можно сказать, что технология постоянно развивается, поэтому их стоимость устойчиво падает, а КПД растет - уже есть прототипы с производительностью до 44-46%. 

Что такое параболоцилиндрические концентраторные солнечные электростанции

В основе параболоцилиндрической солнечной станции лежит большое по площади параболическое (полукруглое) зеркало с внутренней отражающей поверхностью. Зеркало фокусирует солнечные лучи на специальный цилиндрический резервуар с тепловым агентом. За счет концентрации лучший теплоагент нагревается и испаряет воду, пар крутит турбину генератора. 

Как работает солнечная электростанция с парабольными зеркалами проверяли в Калифорнии в 80-х, но позже от нее отказались как от нерентабельной и малоэффективной. Однако в регионах с более высокими температурами параболоцилиндрические СЭС используются до сих пор.

Такая станция на 500 мВт и с полумиллионом зеркал работает в марокканской Сахаре.  

 

Башенные электростанции

Башенные СЭС появились как дальнейшее развитие применения зеркал в получении и трансформации солнечной энергии. Это крупные солнечные электростанции, принцип работы которых построен на кипячении воды: в центре СЭС стоит башня, на вершине которой резервуар с водой, вокруг нее расположены сотни (или тысячи) отражающих солнечный свет гелиостатов. Гелиостаты автоматически корректируют угол наклона, чтобы концентрировать свет на резервуаре с водой, при нагревании вода испаряется, а пар крутит турбину генератора. 

Особенности:

  • Как и в параболоцилиндрических, КПД башенных СЭС зависит от температуры окружающей среды.
  • Для нормальной работы требуется большая площадь и сложные системы авторегулирования отражателей.

Крупнейшая башенная электростанция построена на территории Израиля. При высоте башни в 240 м и 500 зеркалах она может вырабатывать до 121 мВт электроэнергии. В 2011-м в Испании тестировалась усовершенствованная технология с соляным теплоносителем вместо воды, такое нововведение позволяет СЭС работать круглосуточно, а не только на протяжении светового дня.  

Чем отличаются тарельчатые электростанции

Тарельчатые электростанции используют тот же принцип работы, что и башенные, но в их конструкции нет центрального элемента - башни. Вместо нее на каждом гелиостате в точке фокуса солнечных лучей установлен фотонный двигатель Стирлинга. То есть солнечная электроэнергия вырабатывается не централизованно, а каждой зеркальной “тарелкой”, после чего подается в общую сеть. 

Технология относительно новая и тестировалась швейцарскими разработчиками в 2015-м на юге Африки. Несмотря на то, что тарельчатые СЭС имеют те же недостатки, что и башенные, их КПД за счет применения фотонных двигателей возросло до 34% - больше, чем у средних фотоэлектрических панелей. 

В более простых и дешевых аналогах двигатель Стирлинга заменяется на резервуар с теплоносителем, который испаряет воду, а пар крутит турбину генератора. Однако КПД в таких моделях ниже. 

Солнечно-вакуумные электростанции: 100% экологические

Вообще, принцип работы солнечной электростанции данного типа был запатентован во Франции еще в 29-м году прошлого века. Такая СЭС генерирует энергию за счет естественного движения теплого воздуха вверх (в область низкого атмосферного давления). Работает это так: 

  1. Стеклянным куполом накрывается большой участок земли. В центре купола устанавливается высокая труба с турбиной. 
  2. При попадании солнечных лучей температура внутри купола растет, а разогретый воздух устремляется вверх через трубу.
  3. Этот поток воздуха крутит турбину генератора, установленную в трубе.

Как можно понять, конструкция максимально проста и не может повлиять на окружающую среду. Однако распространения солнечно-вакуумные электростанции не получили, поскольку:

  • Требуется высокая температура окружающей среды;
  • Купол должен накрывать большую площадь, а это сложно и дорого; 
  • У таких СЭС невысокий КПД.

Экспериментировать с технологией попытались в Китае, где в 2010-м возвели крупнейшую в мире солнечно-вакуумную электростанцию. В результате, чтобы получить 200 кВт энергии, потребовалось накрыть куполом почти 280 Га земли.  

Что такое комбинированные солнечные электростанции

Комбинированными СЭС называют системы, которые используются не только для генерации электричества, но и обеспечения других видов энергоснабжения (как правило, для подогрева воды). Комбинированная станция может включать фотоэлектрические панели и гелиоконцентраторы, которые справляются с подогревом эффективнее. 

Правильно выбранная и установленная комбинированная солнечная электростанция (отзывы подтверждают это) может обеспечить:

  • электроэнергию;
  • горячее водоснабжение;
  • отопление дома.

При наличии достаточного количества модулей и уровня солнечной активности в регионе комбинированные СЭС способны сделать частный дом полностью энергоавтономным или как минимум сократить коммунальные расходы. 

Солнечная Энергетическая Система - Как это работает?

Излишне говорить, что Солнце - самый большой источник возобновляемой энергии для Земли. Дело в том, что хотя Земля получает только часть энергии, генерируемой Солнцем (то есть солнечной энергии), эта часть солнечной энергии также чрезвычайно велика. Земля получает солнечную энергию в виде света и тепла. Но в современном мире слова «мощность» и «энергия» больше склоняются к «электричеству». В этой статье объясняется, как электричество извлекается из солнечной энергии и как оно используется.

Как работает солнечная энергия?

Электроэнергия может быть получена из солнечной энергии с помощью фотоэлектрических или концентрированных систем солнечной энергии.

Фотогальваника (PV)

Фотоэлектрические элементы напрямую преобразуют солнечной энергии в электричество . Они работают по принципу фотоэлектрического эффекта. Когда некоторые материалы подвергаются воздействию света, они поглощают фотоны и выделяют свободные электроны. Это явление называется фотоэлектрическим эффектом. Фотоэлектрический эффект - это метод производства электричества постоянного тока, основанный на принципе фотоэлектрического эффекта. На основе принципа фотоэлектрического эффекта изготавливаются солнечные элементы или фотоэлектрические элементы. Они преобразуют солнечный свет в электричество постоянного тока (DC). Но один фотоэлектрический элемент не производит достаточного количества электроэнергии. Таким образом, количество фотоэлектрических элементов смонтированы на опорной раме и электрически соединены друг с другом с образованием фотогальванический модуль или панель солнечных батарей . Обычно доступные солнечные панели варьируются от нескольких сотен ватт (скажем, 100 ватт) до нескольких киловатт (когда-нибудь слышали о солнечной панели мощностью 5 кВт?).Они доступны в разных размерах и разном ценовом диапазоне. Солнечные панели или модули предназначены для подачи электроэнергии при определенном напряжении (скажем, 12 В), но вырабатываемый ими ток напрямую зависит от падающего света. На данный момент ясно, что фотоэлектрические модули производят электричество постоянного тока. Но в большинстве случаев нам требуется питание переменного тока, и, следовательно, солнечная энергетическая система также состоит из инвертора.
Фотоэлектрическая солнечная энергетическая установка

В соответствии с требованиями к мощности несколько фотоэлектрических модулей электрически соединяются вместе, чтобы сформировать фотоэлектрическую матрицу и достичь большей мощности.Существуют различные типы фотоэлектрических систем в зависимости от их реализации.

  • Фотоэлектрические системы прямого действия: Эти системы питают нагрузку только тогда, когда светит солнце. Нет накопления генерируемой энергии и, следовательно, отсутствуют батареи. Инвертор может использоваться или не использоваться в зависимости от типа нагрузки.
  • Автономные системы: Этот тип системы обычно используется в местах, где питание от сети недоступно или ненадежно. Внесетевые солнечные энергосистемы не подключены ни к какой электросети.Он состоит из солнечных панелей, аккумуляторных батарей и инверторных схем.
  • Системы, подключенные к сети: Эти солнечные энергетические системы связаны с сетями, так что избыточная необходимая мощность может быть получена из сети. Они могут питаться или не питаться батареями.

Концентрированная солнечная энергия

Как следует из названия, в этом типе солнечной энергетической системы солнечные лучи концентрируются (фокусируются) на небольшой площади путем размещения зеркал или линз на большой площади. Из-за этого в фокусируемой зоне выделяется огромное количество тепла.Это тепло можно использовать для нагрева рабочей жидкости, которая может дополнительно приводить в действие паровую турбину. Существуют различные типы технологий, которые основаны на концентрированной солнечной энергии для производства электроэнергии. Некоторые из них - параболический желоб, тарелка Стирлинга, солнечная энергетическая башня и т. Д. На следующей схеме показано, как работает солнечная энергетическая башня.

солнечных батарей | Определение, принцип работы и развитие

Солнечный элемент , также называемый фотоэлектрическим элементом , любое устройство, которое напрямую преобразует энергию света в электрическую посредством фотоэлектрического эффекта. Подавляющее большинство солнечных элементов изготавливается из кремния - с повышением эффективности и снижением стоимости, поскольку материалы варьируются от аморфных (некристаллических) до поликристаллических и кристаллических (монокристаллических) форм кремния. В отличие от батарей или топливных элементов, в солнечных элементах не используются химические реакции и не требуется топливо для производства электроэнергии, и, в отличие от электрических генераторов, они не имеют движущихся частей.

Схема структуры солнечного элемента

Обычно используемая структура солнечного элемента.Во многих таких ячейках абсорбирующий слой и задний переходный слой изготовлены из одного и того же материала.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Солнечные элементы можно объединять в большие группы, называемые массивами. Эти массивы, состоящие из многих тысяч отдельных ячеек, могут функционировать как центральные электростанции, преобразовывая солнечный свет в электрическую энергию для распределения между промышленными, коммерческими и жилыми пользователями. Солнечные элементы в гораздо меньшей конфигурации, обычно называемые панелями солнечных батарей или просто солнечными панелями, были установлены домовладельцами на своих крышах, чтобы заменить или увеличить их обычное электроснабжение.Панели солнечных батарей также используются для обеспечения электроэнергией многих удаленных земных участков, где обычные источники электроэнергии либо недоступны, либо чрезмерно дороги в установке. Поскольку у них нет движущихся частей, которые могли бы нуждаться в обслуживании, или топлива, которое потребовало бы пополнения, солнечные элементы обеспечивают питание для большинства космических установок, от спутников связи и метеорологических спутников до космических станций. (Солнечной энергии недостаточно для космических зондов, отправляемых к внешним планетам Солнечной системы или в межзвездное пространство, однако, из-за рассеивания лучистой энергии с удалением от Солнца.) Солнечные элементы также используются в потребительских товарах, таких как электронные игрушки, карманные калькуляторы и портативные радиоприемники. Солнечные элементы, используемые в устройствах такого типа, могут использовать искусственный свет (например, от ламп накаливания и люминесцентных ламп), а также солнечный свет.

Международная космическая станция

Международная космическая станция (МКС) была построена секциями, начиная с 1998 года. К декабрю 2000 года основные элементы частично завершенной станции включали построенный в США соединительный узел Unity и два блока российского производства - Заря силовой модуль, а также начальные жилые помещения «Звезда».Российский космический корабль, на борту которого находился первый экипаж из трех человек, пришвартован в конце "Звезды". Фотография сделана с космического корабля "Индевор".

Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства

Хотя общее производство фотоэлектрической энергии мизерно, оно, вероятно, будет увеличиваться по мере сокращения ресурсов ископаемого топлива. Фактически, расчеты, основанные на прогнозируемом мировом потреблении энергии к 2030 году, показывают, что глобальные потребности в энергии будут удовлетворяться за счет солнечных панелей, работающих с 20-процентной эффективностью и покрывающих лишь около 496 805 квадратных километров (191 817 квадратных миль) поверхности Земли. Потребности в материалах будут огромными, но выполнимыми, поскольку кремний является вторым по распространенности элементом в земной коре. Эти факторы побудили сторонников солнечной энергии предвидеть будущую «солнечную экономику», в которой практически все потребности человечества в энергии будут удовлетворяться за счет дешевого, чистого, возобновляемого солнечного света.

Структура и работа солнечных элементов

Солнечные элементы, независимо от того, используются ли они в центральной электростанции, спутнике или калькуляторе, имеют одинаковую базовую структуру. Свет проникает в устройство через оптическое покрытие или антиотражающий слой, который сводит к минимуму потери света на отражение; он эффективно улавливает свет, падающий на солнечный элемент, способствуя его передаче нижним слоям преобразования энергии.Антиотражающий слой обычно представляет собой оксид кремния, тантала или титана, который образуется на поверхности ячейки методом центрифугирования или вакуумного осаждения.

солнечная энергия; солнечная батарея

Солнечная энергетическая установка производит мегаватты электроэнергии. Напряжение генерируется солнечными элементами, изготовленными из специально обработанных полупроводниковых материалов, таких как кремний.

Предоставлено Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишись сейчас

Три слоя преобразования энергии ниже антиотражающего слоя - это верхний переходной слой, абсорбирующий слой, составляющий сердцевину устройства, и задний переходный слой. Два дополнительных электрических контактных слоя необходимы для отвода электрического тока к внешней нагрузке и обратно в элемент, замыкая электрическую цепь. Электрический контактный слой на лицевой стороне ячейки, куда проникает свет, обычно присутствует в виде некоторой сетки и состоит из хорошего проводника, такого как металл.Поскольку металл блокирует свет, линии сетки должны быть настолько тонкими и широко разнесенными, насколько это возможно, без ухудшения сбора тока, производимого элементом. Задний электрический контактный слой не имеет таких диаметрально противоположных ограничений. Он должен просто функционировать как электрический контакт и, таким образом, покрывать всю заднюю поверхность ячеистой структуры. Поскольку задний слой также должен быть очень хорошим проводником электричества, он всегда выполняется из металла.

Поскольку большая часть энергии солнечного света и искусственного света находится в видимом диапазоне электромагнитного излучения, поглотитель солнечного элемента должен эффективно поглощать излучение на этих длинах волн.Материалы, которые сильно поглощают видимое излучение, относятся к классу веществ, известных как полупроводники. Полупроводники толщиной около одной сотой сантиметра или меньше могут поглощать весь падающий видимый свет; Так как переходные и контактные слои намного тоньше, толщина солнечного элемента по существу равна толщине поглотителя. Примеры полупроводниковых материалов, используемых в солнечных элементах, включают кремний, арсенид галлия, фосфид индия и селенид индия меди.

Когда свет падает на солнечный элемент, электроны в слое поглотителя возбуждаются из «основного состояния» с более низкой энергией, в котором они связаны с конкретными атомами в твердом теле, в более высокое «возбужденное состояние», в котором они может двигаться сквозь твердое тело.В отсутствие слоев, образующих переход, эти «свободные» электроны находятся в беспорядочном движении, и поэтому не может быть ориентированного постоянного тока. Однако добавление слоев, образующих переход, индуцирует встроенное электрическое поле, которое создает фотоэлектрический эффект. Фактически, электрическое поле обеспечивает коллективное движение электронам, которые проходят через слои электрического контакта во внешнюю цепь, где они могут выполнять полезную работу.

Материалы, используемые для двух слоев, образующих переход, должны отличаться от поглотителя, чтобы создавать встроенное электрическое поле и пропускать электрический ток.Следовательно, это могут быть разные полупроводники (или один и тот же полупроводник с разными типами проводимости), или они могут быть металлом и полупроводником. Материалы, используемые для создания различных слоев солнечных элементов, по существу те же, что и материалы, используемые для производства диодов и транзисторов твердотельной электроники и микроэлектроники ( см. Также Electronics: Optoelectronics). Солнечные элементы и микроэлектронные устройства используют одну и ту же базовую технологию. Однако при производстве солнечных элементов стремятся создать устройство большой площади, потому что вырабатываемая мощность пропорциональна освещенной площади.В микроэлектронике цель, конечно, состоит в том, чтобы создавать электронные компоненты все меньших размеров, чтобы увеличить их плотность и скорость работы в полупроводниковых кристаллах или интегральных схемах.

Фотогальванический процесс имеет определенное сходство с фотосинтезом, процессом, с помощью которого энергия света преобразуется в химическую энергию в растениях. Поскольку солнечные элементы, очевидно, не могут производить электроэнергию в темноте, часть энергии, которую они вырабатывают при свете, сохраняется во многих приложениях для использования, когда свет недоступен.Одним из распространенных способов хранения этой электроэнергии является зарядка электрохимических аккумуляторных батарей. Эта последовательность преобразования энергии света в энергию возбужденных электронов, а затем в запасенную химическую энергию поразительно похожа на процесс фотосинтеза.

Солнечная электростанция - основные компоненты, работа, преимущества и недостатки


Введение

Осознавая тот факт, что ископаемое топливо не вечно, солнечная энергия, кажется, лидирует в производстве чистой и возобновляемой энергии среди всех других возобновляемых источников производства энергии.Китай, который когда-то казался крупнейшим загрязнителем в мире, теперь построил самую большую солнечную электростанцию. Кроме того, к 2020 году Индия планирует производить 100 000 МВт электроэнергии только на солнечной электростанции.

Tesla взяла на себя инициативу по обеспечению энергией острова Кауаи на Гавайях только с помощью солнечной электростанции. Tesla поставляет свои промышленные аккумуляторные батареи для хранения солнечной энергии для использования в ночное время. Они гарантируют, что смогут осветить весь остров без солнечного света в течение 3 дней.И заряжается всего за 7 часов солнечного света, разве не так здорово!

Эффективное производство энергии из солнечного света - ведущая тема исследований во всем мире. Давайте просто выясним, что нужно для преобразования солнечного света в электричество.

Как солнечная панель преобразует солнечный свет в электричество?

Источник изображения

Кремний - широко известный полупроводник, обладающий свойствами как металлов, так и неметаллов. Чтобы сделать солнечную панель, этот кремний легирован пятивалентной примесью, превращающей кремний в кремний положительного типа, также известный как кремний p-типа.И аналогично другая часть преобразуется в отрицательный кремний или кремний n-типа. Как следует из названия, p-тип имеет избыток дырок (положительный заряд), а n-тип имеет избыток электронов. Затем эти двое объединяются друг с другом до атомарного уровня. Из-за их контакта и наличия противоположного заряда электроны текут от n-типа к p-типу, а дырки переходят от p-типа к n-типу, создавая между ними тонкий потенциальный барьер. Ток, генерируемый таким образом в результате движения зарядов, называется диффузионным током.Но нам нужно понять еще одну вещь, которая возникает из-за этого потенциального барьера, вызывающего электрическое поле, которое течет от положительного заряда около n-типа и отрицательного заряда около p-перехода (область, где генерируется потенциал, или область встречи р и н типа). Из-за этого электрического поля электроны p-типа начинают течь по направлению к n-типу, а дырки от n-типа к p-типу, создавая ток, называемый дрейфовым током. Первоначально диффузионный ток больше, чем дрейфовый, но по мере увеличения разности потенциалов из-за диффузии он одновременно увеличивает дрейфовый ток.Ток перестает течь, когда дрейфовый ток становится равным диффузионному.

Солнечный свет распространяется на Землю в форме частиц небольшой энергии, называемых фотонами. Этот фотон ударяется о область p-типа и передает свою энергию паре дырки и электрона, возбуждая электрон, и тот уходит от дырки. Электрическое поле, которое возникает из-за разности потенциалов в p-n-переходе, заставляет его электрон перемещаться в область n-типа, вызывая протекание тока.

Но есть еще кое-что, что нужно знать, чтобы сделать это электрическое поле достаточно сильным, чтобы оно перемещалось в область n-типа, а не рекомбинировало с дырой, от которой оно было отделено.Чтобы сделать это электрическое поле сильным, области n-типа и p-типа подключены к отрицательной и положительной клеммам батареи, этот процесс известен как состояние обратного смещения. Это увеличивает вероятность прохождения электрона на всем пути к области n-типа, когда-то отделенной от дырки. Таким образом повышается эффективность солнечной панели.

Также читают:

Принцип работы

Принцип работы заключается в том, что мы используем энергию фотонов, чтобы получить дрейфовый ток, протекающий в цепи, используя диод с обратным смещением p-n-перехода (кремниевое соединение p-типа и n-типа).

Основные компоненты

1. Панели солнечных батарей

Это сердце солнечной электростанции. Солнечные панели состоят из нескольких солнечных элементов. У нас около 35 солнечных элементов в одной панели. Энергия, производимая каждым солнечным элементом, очень мала, но, объединив энергию 35 из них, мы получаем достаточно энергии для зарядки 12-вольтовой батареи.

2. Солнечные батареи

Это энергогенерирующий блок, состоящий из кремниевых полупроводников p-типа и n-типа.Это сердце солнечной электростанции.

3. Аккумулятор

Батареи используются для возврата энергии или хранения избыточной энергии, производимой в течение дня, для подачи в ночное время.

4. Преобразователь постоянного тока в переменный (инвертор)

Панели солнечных батарей вырабатывают постоянный ток, который необходимо преобразовать в переменный для подачи в дома или в электросеть.

Работа солнечной электростанции

Когда солнечный свет падает на солнечные элементы, большое количество фотонов попадает на p-область кремния.Пара электронов и дырок разделится после поглощения энергии фотона. Электрон перемещается из области p-типа в область n-типа из-за действия электрического поля на p-n-переходе. Далее диод смещен в обратном направлении, чтобы увеличить это электрическое поле. Таким образом, этот ток начинает течь в цепи отдельного солнечного элемента. Мы объединяем ток всех солнечных элементов солнечной панели, чтобы получить значительную мощность.

Солнечная электростанция имеет большое количество солнечных панелей, соединенных друг с другом для получения большого выходного напряжения.Электрическая энергия, поступающая от совместных усилий солнечных панелей, хранится в литий-ионных батареях, чтобы их можно было использовать в ночное время, когда нет солнечного света.

Накопитель энергии

Хранение энергии, вырабатываемой солнечными панелями, является важным вопросом. Иногда неиспользованная энергия, генерируемая в дневное время, используется для перекачки воды на некоторую высоту, чтобы ее можно было использовать для выработки электроэнергии с использованием ее потенциальной энергии, когда это необходимо, или в основном в ночное время.

В настоящее время Tesla поставляет свой промышленный энергоблок для хранения энергии, и в настоящее время он освещает весь остров. Tesla также сделала предложение Австралии, что может предоставить свой аккумулятор на случай аварийного отключения электроэнергии.

Стоимость производства солнечных панелей быстро снизилась за последние несколько лет, то же самое можно сказать и о промышленных энергоблоках (литий-ионные батареи), поскольку производство и спрос на них увеличиваются, их стоимость будет снижаться в ближайшие несколько лет.

Также читают:

А как насчет загрязнения солнечными батареями?

Загрязнение, возникающее при производстве солнечных панелей, варьируется от нуля до значительного диапазона в зависимости от того, кто их производит в первую очередь. При производстве электрических панелей используются такие химические вещества, как гидроксид натрия, плавиковая кислота и четырехокись углерода. Эти химические вещества в основном используются в цепочке поставок, где сырье обрабатывается. Это реальная опасность для рабочих, производящих панели, но если используются профилактические меры и надлежащее оборудование, то производство панелей считается безопасным.

Но ведь у нас есть Китай как ведущий производитель солнечных панелей, трудно сказать, используют ли они правильное рабочее место и надлежащую рабочую среду, поскольку один из производителей солнечных панелей в Китае пойман, сбрасывая солнечные отходы в близлежащую реку.

Преимущества солнечной энергии
  • Самый чистый и возобновляемый источник энергии.
  • Это доступно в изобилии и бесконечно.
  • Обеспечивает электроэнергию по низкой цене, так как топливо бесплатное.
  • Благодаря новым исследованиям в этом секторе у нас теперь есть хорошее решение для хранения энергии.
  • Принимая во внимание загрязнение и стоимость ископаемого топлива, оно становится самым надежным источником чистой энергии.

Недостатки солнечной электростанции
  • Чтобы захватить навсегда, требуется много земли.
  • Первоначальная стоимость установки слишком высока.
  • Варианты накопления энергии неэффективны и, тем более, дороги, если они эффективны.
  • Производство энергии довольно низкое по сравнению с ядерными или другими ресурсами для производства энергии.
  • Есть проблема, если в течение нескольких дней будет облачно.
  • Их производство вызывает загрязнение.

Приложения
  • Солнечная электростанция обеспечивает наиболее эффективное энергоснабжение городов.
  • Солнечные панели можно использовать для выработки электроэнергии индивидуально для каждого дома, особенно в отдаленных районах.

Основные принципы и методы фотоэлектрических систем (Технический отчет)

Херш, П., Цвайбель, К. Основные принципы и методы фотогальваники . США: Н. П., 1982. Интернет. DOI: 10,2172 / 5191389.

Херш П. и Цвайбель К. Основные принципы и методы фотоэлектрической энергетики . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/5191389

Херш, П., Цвайбель, К.Пн. «Основные принципы и методы фотовольтаики». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/5191389. https://www.osti.gov/servlets/purl/5191389.

@article {osti_5191389,
title = {Основные принципы и методы фотоэлектрических систем},
author = {Hersch, P and Zweibel, K},
abstractNote = {Эта книга представляет собой нематематическое объяснение теории и конструкции фотоэлектрических (PV) солнечных элементов и систем.Представлены основные элементы фотоэлектрических систем: фотоэлектрический эффект, физические аспекты эффективности солнечных элементов, типичный монокристаллический кремниевый солнечный элемент, достижения в области монокристаллических кремниевых солнечных элементов. Далее следуют конструкции систем, построенных из отдельных ячеек, включая возможные конструкции для объединения ячеек и оборудование, необходимое для практического производителя электроэнергии. Затем обсуждается будущее фотоэлектрических технологий. (LEW)},
doi = {10.2172 / 5191389},
url = {https: // www.osti.gov/biblio/5191389}, журнал = {},
номер =,
объем =,
place = {United States},
год = {1982},
месяц = ​​{2}
}

Принцип работы фотоэлектрических солнечных батарей


Фотоэлектрический феномен был открыт в 1839 году Эдмундом Бекерелем , который заметил, что Солнце производит электрическую энергию в определенных электрохимических конфигурациях.

Явление фотоэлектрической энергии начали использовать для превращения прямого солнечного света в энергию с 1954 года. Принцип состоит в том, что когда фотон достигает полупроводника, отрицательная переходная поверхность полярности выбрасывает электрон, таким образом создаются два проводника: свободный электрон и электронная дырка.

Выброшенные электроны текут в верхний слой. В нижнем слое электроны отклоняются от одного атома к другому, заполняя пустые места.Свободные электроны проходят из верхнего слоя в электрическое поле, где расположен солнечный элемент. Так в этой области создается электричество, пока солнечный свет достигает солнечной панели.

Электроэнергия производится без шума, чисто и без каких-либо побочных продуктов . Фотоэлектрическое оборудование работает автоматически и не требует обслуживания. Солнечные панели производят постоянный электрический ток , который преобразуется в 230 В переменного тока с помощью инвертора (оборудование для преобразования энергии).Солнечная энергетическая система работает параллельно с сетью поставщика электроэнергии.

Энергия, произведенная нашей установленной системой солнечных панелей, используется, а излишек генерируемой энергии возвращается в общественную сеть , из которых выплачивается нам поставщиком энергии . Все значения произведенной энергии измеряются и регулируются.

Фотоэлектрическая солнечная система проста в установке - даже ретроспективно - в существующую электрическую систему здания.Произведенная чистая энергия не загрязняет окружающую среду , сокращает выбросы газов, вызывающих парниковый эффект, и также важно, что мы создаем значительный приток денежных средств к себе .

Как работает солнечная энергия?

Как солнечные системы производят энергию?

Солнечная энергия , возможно, является самой чистой и надежной формой из имеющихся возобновляемых источников энергии , и ее можно использовать в нескольких формах для обеспечения электропитания вашего дома или бизнеса. Фотоэлектрические (PV) панели на солнечных батареях преобразуют солнечные лучи в электричество, возбуждая электроны в кремниевых элементах с помощью фотонов солнечного света. Затем это электричество можно использовать для снабжения возобновляемой энергии вашему дому или бизнесу.

Чтобы лучше понять этот процесс, давайте рассмотрим компоненты солнечной энергии, которые составляют полную солнечную энергетическую систему.

Кровельная система

В большинстве солнечных систем , солнечных панелей размещаются на крыше.В идеальном месте панели не будут иметь тени, особенно в часы сильного солнечного света с 9 до 15 часов; установка, ориентированная на юг, обычно обеспечивает оптимальный потенциал для вашей системы, но другая ориентация может обеспечить достаточную производительность. Деревья или другие факторы, вызывающие затенение в течение дня, вызывают значительное снижение выработки электроэнергии. Важность затенения и эффективности невозможно переоценить. В солнечной панели , если хотя бы одна из ее 36 ячеек затенена, выработка энергии будет уменьшена более чем наполовину.Опытные подрядчики по установке, такие как NW Wind & Solar, используют устройство под названием Solar Pathfinder для тщательного определения потенциальных областей затенения перед установкой.

Не каждая крыша имеет правильную ориентацию или угол наклона, чтобы использовать солнечную энергию. Некоторые системы имеют поворотные панели, которые отслеживают движение солнца по небу. Фотоэлектрические системы без слежения должны быть наклонены под углом, равным широте участка, чтобы поглощать максимальное количество энергии круглый год.Альтернативные ориентации и / или наклоны могут использоваться для оптимизации выработки энергии в определенное время дня или для определенных сезонов года.

Солнечные панели

Солнечные панели, также известные как модули, содержат фотоэлектрические элементы из кремния, которые преобразуют поступающий солнечный свет в электричество, а не в тепло. («Фотоэлектрические» означает электричество от света - фото = свет, гальваника = электричество.)

Солнечные фотоэлектрические элементы состоят из положительной и отрицательной кремниевых пленок, помещенных под тонкий слой стекла.Когда фотоны солнечного света падают на эти клетки, они сбивают электроны с кремния. Отрицательно заряженные свободные электроны преимущественно притягиваются к одной стороне кремниевого элемента, что создает электрическое напряжение, которое может собираться и передаваться. Этот ток собирается путем последовательного соединения отдельных солнечных панелей, чтобы сформировать солнечную фотоэлектрическую батарею. В зависимости от размера установки, несколько цепочек кабелей солнечных фотоэлектрических панелей заканчиваются в одном электрическом ящике, называемом объединителем с плавкими вставками.Внутри блока сумматора находятся предохранители, предназначенные для защиты кабелей отдельных модулей, а также соединений, которые подают питание на инвертор. Электроэнергия, производимая на этом этапе, является постоянным током (постоянный ток) и должна быть преобразована в переменный ток (переменный ток), пригодный для использования в вашем доме или на работе.

Инвертор

Инвертор обычно располагается в доступном месте как можно ближе к модулям. В жилых помещениях инвертор часто монтируется на внешней боковой стене дома рядом с электрической магистралью или дополнительными панелями.Поскольку инверторы издают небольшой шум, это следует учитывать при выборе места.

Инвертор превращает электроэнергию постоянного тока, генерируемую солнечными панелями, в переменный ток 120 вольт, который можно немедленно использовать, подключив инвертор непосредственно к выделенному автоматическому выключателю на электрической панели.

Инвертор, счетчик производства электроэнергии и счетчик электроэнергии подключаются таким образом, чтобы мощность, производимая вашей солнечной электрической системой, сначала потреблялась электрическими нагрузками, которые в настоящее время работают.Баланс энергии, производимой вашей солнечной электрической системой, проходит через вашу электрическую панель и выходит в электрическую сеть. Всякий раз, когда вы производите больше электричества из вашей солнечной системы, чем вы потребляете сразу, ваш счетчик электроэнергии поворачивается назад!

Счетчик нетто

В солнечной электрической системе, которая также связана с коммунальной сетью, мощность постоянного тока от солнечной батареи преобразуется в мощность переменного тока 120/240 вольт и подается непосредственно в систему распределения электроэнергии в здании.Электроэнергия измеряется по сетке, что означает, что она снижает спрос на электроэнергию со стороны коммунального предприятия, когда солнечная батарея вырабатывает электроэнергию, что снижает счет за коммунальные услуги. Эти связанные с сетью системы автоматически отключаются при отключении электроэнергии от электросети, защищая рабочих от подачи электроэнергии обратно в сеть во время отключения электроэнергии. Эти типы электрических систем, работающих на солнечной энергии, известны как «сетевые» или «безбатарейные» и составляют примерно 98% солнечных энергетических систем, устанавливаемых сегодня.

Другие преимущества солнечной энергии

Снижая счета за коммунальные услуги в здании, эти системы не только окупаются со временем, они помогают снизить загрязнение воздуха, вызываемое коммунальными предприятиями.Например, солнечные энергетические системы помогают увеличить так называемую «мощность генерирования пиковой нагрузки», тем самым избавляя коммунальное предприятие от включения дорогих и загрязняющих дополнительных систем в периоды пикового спроса. Чем больше локальных солнечных электроэнергетических систем установлено в зоне обслуживания данного коммунального предприятия, тем меньше мощности необходимо построить, тем самым избавляя всех от финансирования дорогостоящих дополнительных источников генерирования энергии. Использование чистой экологически чистой энергии из вашей собственной солнечной энергосистемы помогает создавать рабочие места и является отличным способом смягчения последствий загрязнения и других проблем, связанных с электричеством, полученным из ископаемого топлива.Электрогенерирующие системы на солнечной энергии помогают снизить воздействие на окружающую среду и в то же время сэкономить деньги!

Как работают солнечные панели? Объяснение науки о Солнце.

Все мы знаем, что солнечные фотоэлектрические (PV) панели преобразуют солнечный свет в полезное электричество, но мало кто знает настоящую науку, лежащую в основе этого процесса. На этой неделе в блоге мы поговорим о мельчайших подробностях науки о солнечной энергии. Это может показаться сложным, но все сводится к фотоэлектрическому эффекту; способность материи испускать электроны, когда купается в свете.

Прежде чем мы перейдем к молекулярному уровню, давайте рассмотрим общий процесс производства электроэнергии:

Основные этапы производства и передачи солнечной энергии

  1. Солнечный свет попадает на солнечные панели и создает электрическое поле.
  2. Произведенное электричество течет к краю панели и попадает в проводящий провод.
  3. Токопроводящий провод подводит электричество к инвертору, где оно преобразуется из электричества постоянного тока в переменный ток, который используется для питания зданий.
  4. Другой провод передает электроэнергию переменного тока от инвертора к электрической панели на участке (также называемой коробкой выключателя), которая распределяет электричество по всему зданию по мере необходимости.
  5. Любая электроэнергия, которая не требуется при генерации, проходит через счетчик в коммунальную электрическую сеть. Когда электричество проходит через счетчик, он заставляет счетчик работать в обратном направлении, кредитуя вашу собственность за избыточную выработку.

Теперь, когда у нас есть базовое представление о генерации и потоке солнечной электроэнергии, давайте глубже погрузимся в науку о солнечных фотоэлектрических панелях.

Наука о солнечных фотоэлементах

Солнечные фотоэлектрические панели состоят из множества небольших фотоэлектрических элементов - это означает, что они могут преобразовывать солнечный свет в электричество. Эти элементы сделаны из полупроводниковых материалов, чаще всего из кремния, материала, который может проводить электричество, сохраняя при этом электрический дисбаланс, необходимый для создания электрического поля.

Когда солнечный свет попадает на полупроводник в фотоэлементе (шаг 1 в нашем высокоуровневом обзоре), энергия света в форме фотонов поглощается, выбивая ряд электронов, которые затем свободно дрейфуют в элементе.Солнечный элемент специально разработан с положительно и отрицательно заряженными полупроводниками, зажатыми вместе, чтобы создать электрическое поле (см. Изображение слева для визуализации). Это электрическое поле заставляет дрейфующие электроны течь в определенном направлении - к проводящим металлическим пластинам, выстилающим ячейку. Этот поток известен как энергетический ток, и сила тока определяет, сколько электроэнергии может произвести каждая ячейка. Как только свободные электроны попадают в металлические пластины, ток направляется в провода, позволяя электронам течь, как в любом другом источнике генерации электричества (шаг 2 в нашем процессе).

Поскольку солнечная панель генерирует электрический ток, энергия течет по проводам к инвертору (см. Шаг 3 выше). В то время как солнечные панели вырабатывают электричество постоянного тока (DC), большинству потребителей электроэнергии требуется электричество переменного тока (AC) для питания своих зданий. Функция инвертора - преобразовывать электричество из постоянного в переменный, делая его доступным для повседневного использования.

После преобразования электричества в состояние, пригодное для использования (мощность переменного тока), оно отправляется от инвертора на электрическую панель (также называемую коробкой выключателя) [шаг 4] и распределяется по всему зданию по мере необходимости.Электричество теперь доступно для питания фонарей, бытовых приборов и других электрических устройств с помощью солнечной энергии.

Любая электроэнергия, которая не потребляется через блок выключателя, направляется в коммунальную сеть через счетчик коммунальных услуг (наш последний шаг, как описано выше). Счетчик коммунальных услуг измеряет поток электроэнергии из сети в вашу собственность и наоборот. Когда ваша солнечная энергетическая система производит больше электроэнергии, чем вы потребляете на месте, этот счетчик фактически работает в обратном направлении, и вам засчитывают избыток электроэнергии, произведенной в процессе чистого измерения.Когда вы потребляете больше электроэнергии, чем генерирует ваша солнечная батарея, вы получаете дополнительную электроэнергию из сети через этот счетчик, заставляя ее работать нормально. Если вы не полностью отключились от сети через решение для хранения, вам нужно будет вытаскивать часть энергии из сети, особенно ночью, когда ваша солнечная батарея не производит. Однако большая часть этой сетевой энергии будет компенсирована за счет избыточной солнечной энергии, которую вы производите в течение дня и в периоды меньшего использования.

Несмотря на то, что солнечная энергия в деталях носит сугубо научный характер, не требуется ученого, чтобы рассказать о преимуществах, которые солнечная установка может принести бизнесу или владельцу недвижимости.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *