Территории
Небесная искра
Получаем электричество от солнца.
Один из распространенных способов обуздать Солнце — использовать его излучение для того, чтобы обеспечить функционирование систем отопления и горячего водоснабжения. В этом поможет гелиосистема — комплекс оборудования, предназначенный для преобразования солнечных лучей в тепловую энергию и ее использования в бытовых нуждах.
C помощью такой системы можно организовать частичное или полное энергоснабжение своего дома. К примеру, станция с производительностью до 450 Вт в сутки обеспечит автономное освещение небольшого дачного домика или городской квартиры, а более мощная (до 2,4кВт в сутки) сможет питать все электрооборудование просторного коттеджа.

Примечательно, что использовать ее можно в сочетании с другими источниками энергии, как традиционными (центральные энергосети, бензиновые или газовые генераторы), так и альтернативными (ветряки, геотермальные системы).

Для создания солнечной электростанции потребуется приобрести комплекс оборудования, включающий в себя солнечные панели, аккумуляторы, контроллер заряда и инвертор. При этом выбор каждого отдельного элемента напрямую влияет на качество и стабильность работы всей системы.
Производительность электростанции зависит от типа и количества солнечных панелей, которые визуально напоминают солнечные коллекторы — они также оборудованы защитным корпусом с поверхностью из ударопрочного стекла. Отличие в том, что в качестве основного элемента здесь выступает не абсорбер, а полупроводниковый материал (чаще всего — кристаллический кремний).

На текущий момент широкое распространение получили 2 вида панелей, которыми комплектуются солненые батареи: монокристаллические (crystalline-Si, c-Si) и поликристаллические (multicrystalline-Si, mc-Si). В первом случае удается создать фактически однородную пластину, в которой все кристаллы расположены на одном уровне и обращены в одну сторону.

Во втором — кристаллы располагаются на разных уровнях и направлены в разные стороны. Качество получаемого материала оказывает непосредственное влияние на КПД солнечной панели. У монокристаллических образцов этот показатель находится на уровне 19-22%, а у поликристаллических — около 14-18%.
В производстве пластин для солнечных батарей чистый кремний практически не используется. В качестве примесей применяются бор и мышьяк, а также арсенид, галлий, медь, кадмий, теллурид, селен и другие. Благодаря этим примесям солнечные батареи становятся менее чувствительными к перепадам окружающих температур.
Учитывая, что интенсивность солнечного света непостоянна и зависит от сезона, погодных условий и времени суток, для нормальной и стабильной работы солнечной электростанции к системе подключаются аккумулятор, который отвечает за накопление и хранение электричества, генерируемого солнечными батареями. Следует обратить внимание на гелиевые модели большой емкости, т. к. они неприхотливы в эксплуатации и лучше всего переносят циклический режим работы.
ВАЖНО
Для создания мощной системы энергообеспечения на солнечных батареях, позволяющей полностью отказаться от использования центральных энергосетей, может потребоваться сразу несколько аккумуляторных батарей. В этом случае помните, что они должны быть строго одного типа и одинаковой емкости. Кроме того, желательно, чтобы аккумуляторы принадлежали к одной и той же партии.
Регулировать напряжение, которое поступает от солнечной панели к аккумулятору, помогает контроллер заряда. Простейшая его разновидность — контроллер on/off выполняет единственную функцию — отслеживает напряжение и по достижении предельного значения отключает солнечную панель, предотвращая тем самым износ системы.

Основной недостаток таких контроллеров заключается в том, что при их использовании не удается добиться полной зарядки аккумуляторной батареи (максимум – 90%), а регулярный недобор энергии неизбежно ведет к ухудшению ее эксплуатационных характеристик.
Более продвинутые варианты контроллеров — PWM и MMPT работают по принципу широтно-импульсных преобразователей и благодаря продвинутым алгоритмам позволяют обеспечить полный заряд аккумулятора. Помимо разновидности контроллера, стоит обращать внимание на наличие дополнительных опций, таких, как температурная компенсация заряда напряжений, и возможность выбора типа подключаемого аккумулятора.
Хорошо спроектированная и просчитанная солнечная электростанция может полностью обеспечить энергией все электроприборы, использующиеся в доме и позволить его обитателям забыть о счетах за электричество.
Еще один неотъемлемый элемент бытовой солнечной электростанции — инвертор, который служит для преобразования электрического тока, производимого солнечной батареей в переменный ток 220В, пригодный для потребления всеми бытовыми приборами.

Чтобы избежать больших потерь в соединительных проводах и не увеличивать нагрузку на инвертор необходимо согласовывать его мощность и входное напряжение. Так, при мощности преобразователя до 600 Вт лучше выбрать входное напряжение 12 В, при мощности на выходе 600-1500 Вт – напряжение 24 В, а при мощности свыше 1500 Вт – 48 В.
Важно
Не стоит забывать, что производительность такой системы напрямую зависит от количества солнечных дней в году. Если регион, в котором планируется использовать солнечную электростанцию, отличается дождливой погодой и суровыми зимами, вам потребуется включить в систему дополнительные солнечные панели для повышения ее эффективности.
- Опасения по поводу недостаточной эффективности использования солнечных электростанций в средней полосе России верны, но лишь отчасти. К примеру, на Урале вполне достаточно солнечных дней для того, чтобы обеспечить хорошую производительность такого оборудования в летний период. А вот зимой действительно могут возникнуть некоторые трудности.

Выйти из ситуации поможет бензиновый или дизельный генератор. Будучи интегрированным в общую систему, он сможет заряжать аккумуляторы в периоды дефицита солнечного излучения, обеспечивая стабильную и бесперебойную подачу электричества. Кроме того, можно использовать фотоэлектрическое оборудование в сочетании с центральными энергосетями.

Евгений Шершнев
специалист компании СТВС
Вывод
Солнечные электростанции получили широкое распространение в ряде зарубежных стран — с их помощью обеспечивается полное энергоснабженцие целых поселков и небольших городов в Испании, Германии, США и пр. Это наглядно демонстрирует перспективность данного направления альтернативной энергетики. Что же до нашей страны, то в силу территориальных особенностей и ряда других факторов солнечные электростанции по-прежнему не получили широкого распространения.

Однако это не означает, что нужно полностью отказаться от идеи получения электричества от солнца. Всем, кто рачительно относится к своему бюджету, но испытывает неподдельный интерес к концепции пассивного дома, можно начать с установки системы небольшой мощности, которая будет использоваться для организации внешнего освещения или в качестве аварийного источника энергии. Если же вы примете решение о создании мощной солнечной электростанции для своего жилища, следует помнить, что ее использование будет эффективным только при разумном подходе к использованию энергии.
2017-04-04T11:08:13+00:00 Январь 27, 2017|Статьи, Техника|