Виды солнечных электростанций. СЭС башенного типа. На параболических концентраторах. Аэростатные и тарельчатые электростанции. Самые крупные солнечные электростанции
Солнце как источник энергии
Солнце можно сравнить с термоядерным реактором, который прослужит еще 5 миллиардов лет. По мощности излучения 1 метр квадратный площади Солнца сравним с миллионом электроламп. Этой мощи с избытком хватит для обеспечения потребностей людей. Остается только собрать эту энергию и преобразовать ее в удобную для использования форму.
В ясный день на квадратный метр поверхности Земли приходится 1 кВт солнечной энергии. Современная солнечная панель такой же площади может собрать и преобразовать 170 Вт, то есть ее КПД равен 17%. Для того, чтобы заменить энергию всех электростанции Земли гелиоэнергией, нужно всего 66000 квадратных километров гелиопанелей. Такой гелиопарк занял бы всего 1% площади Сахары.
Способы получения тепла и электричества из Солнца:
- Пассивный способ использования гелиоэнергии очень прост: жидкость помещается в контейнер темного цвета, который нагревается под лучами солнца. Полученное тепло используется, к примеру, для обогрева помещений. В более прогрессивном виде этот способ используется в строительстве, когда сама конструкция здания служит аккумулятором тепла Солнца.
- Активный способ предполагает использование коллекторов (воздушные, плоские и вакуумные) или батарей. Первые преобразуют энергию Солнца в тепло, вторые — в электричество. Большинство гелиоэлектростанций включают в себя модули из коллекторов или батарей.
Что она из себя представляет?
Солнечная электростанция для дачи представляет собой совокупность устройств, использующих солнечную энергию для превращения ее в переменный ток. По своей сути, это совершенно бесплатная энергия, которой можно пользоваться в своих бытовых целях. Солнечные электростанции могут использоваться как альтернативное средство обеспечения электричеством для различных сооружений, торговых комплексов и т.д.
На первый взгляд может показаться, что солнечные электростанции для дома составляют достаточно сложную систему, для обустройства которой нужно немало трудов и затрат. Однако, при более детальном знакомстве с устройством становится понятно, что все устроено достаточно просто. Вот основные элементы стандартной системы, работающей от солнца:
- Солнечная панель — одна или несколько.
- Устройство, контролирующее мощность заряда.
- Накопительные аккумуляторные батареи.
- Инвертор.
Это основные компоненты, входящие в любую электростанцию, работающую от солнечных лучей. Конечно, кроме этих элементов есть и другие второстепенные составляющие, вроде различных перемычек, элементов крепления, разъемов и т.д.
Сфера использования
Существуют системы промышленного назначения, но в большинстве случаев они применяются в бытовых нуждах населения:
Солнечные электростанции для дачи. Такие установки не отличаются особой мощностью, поэтому они более доступны по цене. Объясняется это тем, что на дачном участке находится небольшое количество приборов и другой техники, которую нужно обеспечивать электричеством.
Домашние солнечные электростанции. В большинстве случаев, такая установка представляет собой совокупность множества солнечных панелей, которые устанавливаются на больших коттеджах и частных домах. Аккумуляторы для этих солнечных электростанций отличаются большей емкостью, что делает систему намного мощнее дачных аналогов.
Как это работает?
Многие люди, слабо знакомые с устройством таких установок, спрашивают — как же работает солнечная электростанция? Итак, принцип работы следующий. Основой являются солнечные лучи, которые поступают на специальные панели, которые превращают их в постоянный ток. Большая часть этого тока затем передается на аккумуляторы, ведь непосредственно от панелей могут питаться лишь незначительные приборы, вроде часов, калькуляторов и т.д.
Специальное контролирующее устройство регулирует уровень заряда аккумуляторной батареи, чтобы она не разряжалась. Есть варианты с силовым диодом, что обычно делает установку более доступной по цене, но тогда вам самим придется контролировать состояние АКБ.
Накопительные аккумуляторные батареи обеспечивают электричеством не все устройства, а только те, которые оснащены блоками питания на 12 и 24 Вт. К таким агрегатов относятся ноутбуки, системные блоки и другая компьютерная техника.
Что касается остальных бытовой техники, вроде стиральных машин и холодильников, то для их питания необходим инвертор. Это устройство преобразует постоянный ток в переменный, от которого и работает большинство приборов, ведь его мощность составляет привычные всем нам 220 Вт.
Преимущества и недостатки
Не существует абсолютно идеальной системы или устройства, поэтому домашние солнечные электростанции также имеют свои плюсы и минусы. Вот основные преимущества:
- Использовать такие панели можно практически в любой точке мира. Естественно, регионы, где уровень солнечной активности небольшой, менее приспособлены для использования подобных установок.
- Солнечный свет абсолютно безопасный и, что немаловажно, бесплатный.
- Строительство солнечной электростанции может окупиться уже через несколько лет.
- Высокий эксплуатационный срок.
- Абсолютно автономная работа системы электроснабжения на солнечных батареях.
- Система стабильна, поэтому перепады напряжения исключены.
Есть и свои недостатки:
- Начальные затраты достаточно высоки.
- Солнечная автономная электростанция может производить электричество только тогда, когда солнечные лучи попадают на панели. Другими словами, когда солнца нет, т.е. ночью или в дождливую погоду, выработка энергии прекращается.
- Для установки нужен периодический уход, в том числе и очистка от грязи и пыли.
Если рассматривать с точки зрения выгоды в перспективе, то монтаж солнечной электростанции для дома выглядит очень целесообразным мероприятием, ведь цена на энергоресурсы постоянно увеличивается.
Расчет стоимости
Перечисляя плюсы и минусы, которыми обладают автономные электростанции, использующие солнечные лучи для получения энергии, мы в числе прочего сказали о высокой стоимости таких установок. Именно поэтому, чтобы примерно знать уровень предполагаемых расходов, необходимо провести расчет солнечной электростанции в плане ее стоимости. Для этого нужно учитывать следующие моменты:
- Среднее значение потребности всей семьи в электричестве за один расчетный день.
- Показатель максимальной мощности всех электрических приборов, которые включены в сеть одновременно.
- Также нужно знать о том периоде, на который нужен запас энергии.
Предположим, что семья состоит из трех человек:
- Согласно данным, которые есть в счетах за электроэнергию, среднее потребление электричества составляет 150 кВт в месяц, то есть в день идет 5 кВт.
- Каждый день в семье включены: компьютер (1,1 кВт), холодильник (230 Вт), телевизор (90 Вт), чайник (1,2 кВт), а также четыре лампочки по 10 Вт каждая. Получается 2660 Вт в день.
- Дополнительной статьей расходов будет покупка накопительных аккумуляторных батарей. Лучше брать АКБ, рассчитанные на 12:00.
Расчет будет следующим:
- Определяем количество панелей. Делим суточное потребление энергии на среднюю продолжительность работы всех приборов за сутки: 5000 Вт / 8:00 = 625 Вт в час. Производительность панелей разная — от 150 до 300 Вт, поэтому рассчитывать придется индивидуально. Если покупаете 200 ватные панели, то расчет такой: 625/200 = 3,125. Округляем до 4 — такое количество панелей нам понадобится.
- Число аккумуляторов. Предположим, что станция работает на АКБ мощностью 12В и емкостью в 200 Ампер в час. Делим 5000 Вт на 12В = 417 А / ч. Далее делим 417 на 200 = 2,085. Округляем до 3 — такое количество АКБ нам понадобится.
- Тип инвертора зависит от того, сколько всего потребляется энергии в день теми приборами, которые включены в сеть одновременно. Мы выяснили, что этот показатель равен 2660 Вт, то есть инвертор должен обладать минимальной нагрузкой в 3000 Вт.
- Контролирующее устройство. Нужно разделить суммарную мощность панелей на напряжение АКБ. Если мы приобрели АКБ на 24В, то расчет будет следующим: 625 Вт / 24В = 26 Ампер. Для лучшей работы системы лучше приобрести более мощный контроллер — около 30 А.
Если вы не хотите обременять себя всеми этими вычислениями, вы можете довериться специалистам компаний, реализующих данные установки. Другое дело, если вы осуществляете монтаж и сборку системы собственноручно, то тогда вам все придется вычислять самому.
Правила установки
Монтаж системы, которая получает энергию от солнца, нужно осуществлять по определенным правилам:
- Зимой на панели будет падать снег, поэтому нужно вовремя очищать их, или ставить панели под большим наклоном.
- Монтаж солнечных панелей следует производить на самой солнечной стороне дома.
- Кстати о наклоне. Для Северного полушария он равен примерно 60 градусам, а азимут должен составлять 180 градусов в южную сторону.
- Между панелями следует оставлять определенное пространство.
Достоинства и недостатки СЭС
Достоинства солнечных электростанций. (Достоинства СЭС)
- Общедоступность и неисчерпаемость источника.
- Теоретически, полная безопасность для окружающей среды, хотя существует вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может изменить альбедо (характеристику отражательной (рассеивающей) способности) земной поверхности и привести к изменению климата (однако при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно).
Недостатки солнечных электростанций. (Недостатки СЭС)
- Зависимость от погоды и времени суток.
- Как следствие необходимость аккумуляции энергии.
- При промышленном производстве – необходимость дублирования солнечных ЭС маневренными ЭС сопоставимой мощности.
- Высокая стоимость конструкции, связанная с применением редких элементов (к примеру, индий и теллур).
- Необходимость периодической очистки отражающей поверхности от пыли.
- Нагрев атмосферы над электростанцией.
Преимущества солнечной энергии
Не требует подключения к центральной энергосети.
Установив солнечную электростанцию вы становитесь абсолютно независимы от внешних источников электричества. Вам даже не нужно подключаться к электросетям.
Теперь вам не нужно, копить на взятку чиновнику и оббивать пороги электросбытовой компании в поисках лишнего киловатта электроэнергии.
- Вы много платите за электричество?
- Нет не очень?
- А сколько это в год?
- А за десять лет?
- А за двадцать лет?
Преимущество солнечной электростанции в том, что вы платите только за ее приобретение, а дальше солнце будет работать на вас АБСОЛЮТНО БЕСПЛАТНО.
У поставщика электричества могут быть плановые отключения, неполадки и обрывы линии или повышения тарифов — вас это не касается! Вы сами устанавливаете правила на своем участке.
Возможность коллективного подключения.
Безусловно — стоимость станции это серьезное вложение. Солнечную станцию можно приобрести на несколько участков или домов. Скажем вы решили подключить не один а четыре дома. Цена при этом увеличится на 30-60%, но вы заплатите лишь 25% от этой суммы. Подключите систему совместно со своими соседями.
Солнечная электростанция (СЭС) будет служить вам около 25 лет. Причем она не выйдет из строя ежесекундно. Просто со временем могут ухудшится некоторые показатели. При этом не нужно менять всю станцию. Можно, например, докупить новый модуль к уже существующим за значительно меньшие деньги или дополнить станцию новым аккумулятором.
Нет всплесков и отключений энергии.
Вам когда-нибудь случалось переписывать все заново, после того, как от перепада напряжения завис ваш компьютер. Не стоит уже и говорить о том, что от электрических всплесков могут перегореть или воспламениться бытовые приборы, находящиеся в ждущем режиме.
С солнечной электростанцией такого не бывает. Это источник высококачественного напряжения в доме.
Существуют и другие альтернативы центральной сети энергопотребления: дизельный генератор, ветряная станция. Но согласитесь, что жить под грохот дизеля и запах солярки на террасе или ощущая постоянную вибрацию и гул ветряка это не то о чем вы мечтали.
Достоинства и недостатки солнечных электростанций (СЭС)
Достоинства и недостатки СЭС Достоинства солнечных электростанций. (Достоинства СЭС) Общедоступность и неисчерпаемость источника. Теоретически, полная безопасность для окружающей
Источник: www.gigavat.com
Плюсы
Рассматривая излучения от солнца, как источник энергии, необходимо отметить, что эта энергия бесконечна. Это представляет собой большой плюс, потому, что все доселе известные доселе источники энергетики, являются ущербными для нашей планеты. По некоторым данным Национальной американской исследовательской академии, «Звезда по имени Солнце» будет способна согревать Землю еще примерно еще 6,5 миллиардов лет, до тех пор, пока не взорвется.
- Повсеместность. Запас солнечной энергетики, весьма огромен. Каждый день наша планета облучается около 120 тысячами тераваттами света самой большой звезды. А это, на секундочку, в 20 тысяч раз больше энергии, чем весь мир способен потреблять ежедневно.
- Стабильность. Энергетику солнца нельзя перерасходовать, она стабильна во все времена. И сейчас и для будущих поколений Солнце будет светить.
- Доступность. Энергию из солнечных лучей можно собирать и использовать каждый летний (и даже зимний ) день, по всей поверхности Земли. Например, Германия, на сегодняшний день, является наиболее использующей солнечную энергию страной в мире, и имеет прекрасный запас именно солнечной энергетики.
- Безопасность для окружающей среды. Экологическая чистота, принципиальный фактор в добывании энергии для человеческих нужд. Сравнивая затраты и воздействия на природу традиционных способов получения энергии, с получением энергии от Солнца, можно убедиться в небольшом воздействии на природу и атмосферу от производств, перевозки и установки солнечных батарей. Это бесспорно важнейшее мероприятие в направлении борьбы с глобальным потеплением.
- Отсутствие шумов. Из — за отсутствия движущихся узлов на самом ресурсе, выработка энергии происходит тихо.
- Выгода. Применение отдельного источника электроэнергии в частном доме, весьма экономично. Принципиально, что обслуживание панелей сводится к минимальным затратам, в году несколько раз следует очищать панели от загрязнений. Гарантия от производителя растягивается на 20 — 25 лет.
Сферы деятельности
Применение солнечной энергетики охватывает многие отрасли. При достаточной удаленности от централизованной электростанции потребность в автономных установках очень велика.
Солнечные батареи используют для опреснения воды в Африке, также для поставки электроэнергии на спутниковые станции. Не случайно солнечную энергетику окрестили «народной» она легко вошла процесс электроснабжения дома. Такая электроэнергия потребляет в сырье, как и фотоэлементы луча, так и его теплопроводность.
Новые технологии
Каждый год технически усовершенствуется процесс изготовления электрических батарей. На стадии постройки сооружения, в строительные материалы внедряются инновационные тонкопленочные панели. Японские производители Sharp, являясь несомненным лидером в изготовлении солнечных панелей, не так давно выпустили в широкое потребление прозрачные накопители с фотоэлементами для остекления оконных проемов. Результаты нынешних исследований в квантовой физике и инновациях подразумевают усовершенствование продуктивности солнечных панелей в три раза.
Принцип работы электростанции
Работа таких установок основана на взаимодействии солнечного света с частицами кремния. Под воздействием потоков света с орбиты молекулы кремния выбиваются свободные электроны. Этот процесс и приводит к появлению тока.
Смотрим видео, принцип работы данной системы:
Но так как один солнечный элемент вырабатывает небольшие объемы тока, то для обеспечения дома необходимым количеством энергии приходится устанавливать солнечные станции, состоящие из множества панелей. Они могут быть укреплены на крыше или установлены на специальных наземных кронштейнах.
Домашняя солнечная электростанция
Теперь попытаемся понять, зачем нужна электростанция на солнечных батареях для домашнего пользования.
- В первую очередь она позволяет решить проблему с поставками электричества.
- Солнечные батареи обеспечивают независимое снабжение электроэнергией.
- Смогут служить дополнением к существующим источникам электричества, таким как ветряк или бензиновый (дизельный) генератор.
- Это своего рода инвестиция. Тарифы на свет постоянно растут, а солнце светит всегда.
- Можно остатки электричества продавать государству.
- Для частного дома частично перекрывает традиционное отопление.
Недостатки солнечных электростанций. (Недостатки СЭС)
- Зависимость от погоды и времени суток.
- Как следствие необходимость аккумуляции энергии.
- При промышленном производстве — необходимость дублирования солнечных ЭС маневренными ЭС сопоставимой мощности.
- Высокая стоимость конструкции, связанная с применением редких элементов (к примеру, индий и теллур).
- Необходимость периодической очистки отражающей поверхности от пыли.
- Нагрев атмосферы над электростанцией.
Минусы
Негатива от солнечных батарей очень мало, однако иногда они могут показаться принципиальными. К примеру:
- Солнечные батареи просто не работают в пасмурную погоду.
- В регионах, где часто выпадают осадки, очень проблематично применять солнечные панели.
- Стоимость батарей тоже весьма не демократична (возможно пока), восстановление затрат растягивается надолго.
- Для установки солнечных батарей требуются большие участки.
- Солнечные установки способны скапливать только постоянный ток, для переменного же, потребуются еще установки.
- Генерировать энергию возможно только в дневные часы, и соответственно для темного времени суток необходимо приобретать аккумуляторы.
- Бытует мнение, что повсеместное применение солнечных панелей, теоретически способно изменить альбедо (свойство отражать солнечные лучи) нашей планеты, и способствовать изменению климата (но при нынешнем показателе потребления солнечной энергии, это весьма маловероятно).
Солнечные электростанции: плюсы и минусы
Достоинства солнечных электростанций
- СЭС — это возобновляемый источник энергии. Еще более 5 млрд. лет жители Земли могут не беспокоиться об истощении солнечного ресурса. По человеческим меркам, это неисчерпаемый энергоресурс, и развитие гелиотехнологий — это существенный вклад в жизнь будущих поколений.
- Гелиосистемы могут работать в любой точке земли — как на экваторе, так и в Антарктиде. Температура воздуха роли не играет, необходим лишь доступ к солнечному свету.
- СЭС оказывают минимальное воздействие на окружающую среду. Конечно, и изготовление, и транспортировка , и установка гелиосистем сопровождаются выбросами в атмосферу, но по сравнению с традиционными энергосистемами, эти малозначимые эффекты.
- В гелиосистемах нет особых движущих узлов, кроме, например, сервопривода, который регулирует расположение панелей в пространстве. Поэтому гелиостанции работают бесшумно. Это позволяет устанавливать СЭС даже на крышах и стенах жилых домов.
- Солнечные электростанции сохраняют свою эффективность 25 лет. После этого срока некоторые показатели снижаются, но станция продолжает работать. Обновлять систему можно частями, заменяя отдельные модули на новые.
- Гелиосистемы применяются в разных сферах: они поставляют электричество в труднодоступные регионы, где нет централизованных электросетей; используются для опреснения воды; питают спутники на орбите и так далее.
- Потенциал СЭС растет с развитием науки. Открытия в квантовой физике и нанотехнологиях позволят увеличить мощность гелиостанций. А инженерный разработки смогут превратить жилое здание в маленькую СЭС.
Недостатки солнечных электростанций
- Эффективность СЭС зависит от времени суток и погодных условий. По ночам солнце не светит, а в условиях облачности свет слишком рассеянный. Хотя, например, вакуумные СЭС очень чувствительны к инфракрасному излучению, поэтому накапливают гелиоэнергию даже в пасмурную погоду (пусть и с более низкой эффективностью). В основном же, эта проблема солнечных электростанций решается за счет оборудования их аккумуляторами для запасания энергии и последующего ее использования в неблагоприятных для СЭС условиях.
- Техническое обслуживание гелиостанций. Вне зависимости от типа, гелиопанели регулярно нуждаются в очистке от пыли. Кроме того, некоторые типы панелей могут перегреваться, поэтому они нуждаются в системах охлаждения или вентиляции.
- Атмосфера над СЭС может нагреваться настолько, что пролетающие над ней птицы просто испаряются. По некоторым источником, над крупными гелиоустановками погибает одна птица каждые две минуты.
- Хотя гелиоэнергетика считается, в целом, «зеленой» отраслью, изготовление гелиоустановок происходит с выбросом парниковых газов.
- Современные гелиопанели обладают мощностью энергоносителя около 16-18 Ватт на квадратный метр. Этот показатель можно одновременно считать достоинством и недостатком солнечной электростанции. В этом солнечная энергетика превосходит другие альтернативные источники энергии, но уступает традиционным — углю, газу, нефти и атомной энергии.
- Гелиоустановки все еще отличаются высокой стоимостью, и это главный спорный момент в их использовании. Это вызвано, например, применением в них редких и дорогих элементов: теллура и индия. Да и аккумуляторные батареи, которые стабилизируют поступление энергии от гелиоустановок, обходятся в немалые суммы. Вопрос стоимости чаще всего решается на государственном уровне, когда власти предлагают субсидии предприятиям и частным лицам для перехода на солнечное электроснабжение.
Если бы не стоимость, СЭС быстро бы стали мировым лидером в альтернативной энергетике.
Крупнейшие фотоэлектростанции в мире
| Пиковая мощность | Местонахождение | Описание | МВтч * год |
|---|---|---|---|
| 247 МВт | Агуа-Калиенте, Аризона, США | ||
| 213 МВт | Чаранка, Гуджарат, Индия | ||
| 200 МВт | Голмуд, Китай | 317 200 | |
| 100 МВт | Перово, Крым, Украина | 440 000 солнечных модулей | 132 500 [5] |
| 97 МВт | Сарния, Канада | более 1 000 000 солнечных модулей | 120 000 |
| 84,7 МВт | Эберсвальде, Германия | 317 880 солнечных модулей | 82 000 |
| 84.2 МВт | Монтальто-ди-Кастро, Италия | ||
| 80.7 МВт | Финстервальде, Германия | ||
| 80 МВт | Охотниково, Крым, Украина | 360 000 солнечных модулей | 100 000 [6] |
| 73 МВт | Лопбури, Таиланд | 540 000 солнечных модулей | 105 512 |
| 46.4 МВт | Амарележа, Португалия | более 262 000 солнечных модулей | |
| 43 МВт | Староказачье, Украина | 185 952 солнечных модулей | |
| 34 МВт | Арнедо, Испания | 172 000 солнечных модулей | 49 936 |
| 33 МВт | Кюрбан, Франция | 145 000 солнечных модулей | 43 500 |
| 31.55 МВт | Митяево, Крым, Украина | 134 760 солнечных модулей | 40 000 [7] |
| 11 МВт | Серпа, Португалия | 52 000 солнечных модулей | |
| 7,5 МВт | Родниково, Крым, Украина | 32 600 солнечных модулей | 9 683 |
Как устроена солнечная батарея
Основной элемент — полупроводник на основе кремния, который способен преобразовывать световую энергию в электрический постоянный ток. Это принцип работы всех панелей.
Состоит из двух слоев кремния —
- монокристаллического чистого с р-типов проводимости;
- загрязненного n-типа с примесью фосфора.
С тыльной стороны защищен металлическим слоем.
С обратной стороны есть клеммы для кабеля, для подключения к инвертору или к аккумулятору в зависимости от способа применения (об этом далее).
Описание технологии
Солнечные батареи представляют собой полупроводниковое устройство, способное преобразовывать излучение солнца в электрическую энергию. Основной задачей такой станции является бесперебойное, экономное и надежное электроснабжение дома. Устанавливать такие устройства можно не только в тех районах, где имеются проблемы с подачей электроэнергии, но и просто для снижения расходов домовладельца на оплату коммунальных услуг.
Виды солнечных электростанций, принцип работы, примеры
Ежедневно потребление электричества в мире растёт. При этой его выработка постоянно дорожает. Тепловые электростанции наносят существенный ущерб окружающей среде и работают на источниках энергии, которые рано или поздно закончатся. Гидроэлектростанции тоже отрицательно сказываются на ОС, хотя и наносят меньший вред. Атомные ЭС имеют много сложностей с подготовкой топлива и утилизацией отработавшего сырья. Поэтому электроэнергия от всех этих видов ЭС не может быть дешёвой. Поэтому в развитых странах уже давно стали обращать внимание на альтернативные источники энергии. В частности, на солнечные электростанции. Излучение Солнца является возобновляемым источником энергии. К тому же эта энергия бесплатна. За несколько дней на землю от солнца приходит такое количество энергии, которое людям хватит на всю жизнь. В этой статье речь пойдёт о промышленных электростанциях. Мы рассмотрим принцип их действия, основные виды, плюсы и минусы. Мобильные солнечные электростанции для дома и дачи будут рассмотрены в отдельной статье.
Принцип работы и виды солнечных электростанций
Солнечная электростанция (СЭС) представляет собой сооружение, с помощью которого энергия солнца преобразуется в электрическую. Варианты преобразования зависят от вида электростанции. В основном можно выделить два способа получения электричества на СЭС:
- Преобразование солнечной энергии в тепловую, а затем в электрическую;
- Преобразование солнечной энергии напрямую в электричество.
Второй способ является более перспективным, но для расширения его использования требуется увеличить КПД фотоэлементов. Сейчас в большинстве случаев КПД равен 10─15%. Теперь рассмотрим основные виды солнечных электростанций.
Башенные СЭС
Этот тип солнечных электростанций базируется на получении пара посредством тепловой энергии от солнца. В центре конструкции находится башня, высота которой 18─24 метра. Высота зависит от мощности и может выходить за указанные пределы. Сверху башни расположен резервуар с водой. Ёмкость выкрашена в чёрный цвет, чтобы увеличить степень поглощения солнечного излучения. В башне работает группа насосов, перекачивающих из турбогенератора в нагреваемую ёмкость. Вокруг башни на большой площади находятся так называемые гелиостаты.
Гелиостаты направляют солнечную энергию на ёмкость башни
Схема башенной солнечной электростанции
Гелиостат представляет собой зеркало. Обычно его площадь несколько «квадратов». Зеркало крепится на специальной регулируемой опоре и подключено к системе позиционирования всех гелиостатов. Это нужно для того, чтобы зеркало меняло позицию при изменении положения солнца. Для работы электростанции требуется, чтобы все зеркала направляли отражённые лучи на резервуар.
Когда погода ясная, в резервуаре температура может доходить до 700 градусов Цельсия. Уровень температуры примерно соответствует тепловым электростанциям. Поэтому для выработки электроэнергии из пара применяются стандартные турбины. КПД башенных СЭС достигает 20 процентов при достаточно высоких мощностях.
СЭС на фотоэлектрических модулях
Солнечные электростанции этого вида получили широкое распространение благодаря использованию в частном секторе. Конструкция включает в себя большое количество отдельных фотоэлектрических модулей разной мощности и с различными параметрами на выходе. Подобные СЭС используются для энергоснабжения домов, дач, санаториев, некоторых промышленных объектов.
СЭС на фотоэлектрических модулях
Монтаж фотоэлектрических модулей выполняется достаточно просто и быстро. Их можно установить на фасаде здания, крыше, на площадках рядом со зданием и т. п. Мощность таких станций различна, но её вполне хватает для снабжения электроэнергией как отдельных домов, так и целых посёлков.
Солнечные электростанции тарельчатого типа
Электростанции этого типа, как и башенные, получают тепловую энергию солнца, а затем преобразуют её в электрическую. Однако есть различия в конструкции. СЭС тарельчатого типа состоит из нескольких. Модуль представляет собой опору с ферменной конструкцией отражателя и приёмника.
СЭС тарельчатого типа
Приёмник находится на таком месте, чтобы на нём концентрировался отражённый солнечный свет. Отражатель – это зеркала в форме тарелки, закреплённые на ферме. Диаметр может доходить до двух метров. Число зеркал может доходить до нескольких десятков. От их количества зависит мощность модуля. В состав промышленных электростанций входит нескольких десятков таких модулей.
Аэростатные СЭС
Аэростатные СЭС могут быть двух видов:
- Солнечные фотоэлементы или поглощающая тепло поверхность находятся на аэростате. КПД в этом случае около 15 процентов;
- Этот вариант подразумевает использование параболической металлизированной плёнки, вогнутой внутрь под давлением газа. В ней концентрируется солнечная энергия. Цена такой плёнки меньше, чем у солнечных батарей и прочих отражающих поверхностей.
Преимущество аэростата заключается в том, что на его высоте (больше 20 километров) не затенения, осадков и ветра. Верхняя часть аэростата делается из армированной прозрачной пленки. В середине находится концентратор в виде параболы из металлизированного материала. Отражённый свет концентрируется на термопреобразователе. Он охлаждается водородом (преобразование энергии с разложением воды) или гелием (если энергия передаётся дистанционно посредством СВЧ излучения или радиоволн). Сам шар ориентируется на солнце посредством гироскопов, а управляется посредством перекачки балласта (вода). В одном аэростате может находиться несколько модулей (плавающих шаров).
С параболоцилиндрическими концентраторами
Конструкция таких электростанций заключается в нагреве теплоносителя для подачи турбогенератор. На постаменте закрепляется параболоцилиндрическое зеркало, которое фокусирует отражённый свет на трубке, где проходит теплоноситель. Он разогревается, попадает теплообменник, где отдаёт тепло воде. Вода переходит в пар и подаётся в турбогенератор для выработки электроэнергии.
Солнечно-вакуумные электростанции
Этот вид электростанций использует энергию потока воздуха. Этот поток создаётся благодаря разности температур в слое воздуха у земли и на некоторой высоте (делается участок, закрытый стёклами). Конструкция таких СЭС включает в состав высокую башню и участок земли, накрытый стеклом.
В основании башни находится воздушная турбина и генератор, вырабатывающий электроэнергию. Мощность, которую он вырабатывает, увеличивается при росте разницы температур. Эта разница зависит от высоты башни. Благодаря тому, что такая СЭС использует энергию нагретой земли, она может функционировать практически круглые сутки.
Электростанции на двигателе Стирлинга
Конструкция таких СЭС представляет собой параболические концентраторы, фокусирующие отражённый свет на двигатель Стирлинга. Есть вариации двигателей Стирлинга, преобразующих электрическую энергию без применения кривошипно-шатунных механизмов. Это даёт возможность добиться высокой эффективности установки. В среднем эффективность находится на уровне 30 процентов. Рабочим телом в таких установках является гелий или водород.
Комбинированные
Часто на различных видах электростанций ставится теплообменная аппаратура для того, чтобы получать техническую горячую воду. Часто она используется в системе отопления. Такие станции называют комбинированными. Так, что параллельная работа фотоэлементов и солнечных коллекторов далеко не редкость.
Плюсы и минусы солнечных электростанций
Описанные ниже преимущества и недостатки в равной степени справедливы для стационарных электростанций большой мощности и небольших портативных.
- Фотоэлектрические панели улавливают свет, даже когда на небе тучи. Они могут улавливать лучи, недоступные для нашего глаза. Таким образом, электростанция работает беспрерывно;
- Есть возможность комбинировать получение энергии из нескольких источников. Обычно применяют ветро─солнечные батареи, сочетающие возможности обоих типов электростанций. Такая связка может функционировать практически беспрерывно без оглядки на внешние факторы;
- Мобильные электростанции имеют небольшие габариты и могут использоваться для обеспечения электроэнергией дома;
- Средний срок службы оборудования СЭС составляет 30─50 лет. При подключении накопительных аккумуляторов, энергия может быть запасена днём и затем использоваться ночью;
- Солнечная энергия бесплатна;
- Солнечные электростанции надёжны, долговечны и дешёво обходятся в обслуживании.
- Нельзя использовать фотоэлементы ночью. По этой причине нужно использовать накопительные аккумуляторы;
- Не во всех климатических зонах солнечные электростанции имеют одинаковую эффективность;
- СЭС имеют низкий КПД. В большинстве случаев он составляет 20 процентов. То есть, остальные 80 процентов солнечной энергии теряются. Если сравнивать с другими альтернативными электростанциями, то ветряные имеют КПД до 40, а приливные ─ до 70 процентов.
Производители солнечных станций для максимальной эффективности своих систем рекомендуют использовать гибридные системы, преобразующие энергию солнца в тепловую и электрическую.
Примеры СЭС
Теперь, давайте, рассмотрим примеры солнечных электростанций, которые есть в мире.
ТОП 5 самых мощных СЭС в мире
Группа СЭС в штате Гуджарат (Индия)
Этот комплекс электростанций находится в штате Гуджарат. В этом проекте объединены 46 объектов, перерабатывающих солнечную энергию, общей мощностью 856,81 мегаватт. Самым мощным является «Солнечный парк» на севере Гуджарат в местечке Чаранка.
Индия ставит перед собой амбициозную цель – добиться 15 процентов электроэнергии из альтернативных источников. И комплекс СЭС является одним из шагов в этом направлении. В разработке и строительстве этого проекта принимали участие десятки компаний из различных стран.
СЭС находится в США (штат Калифорния). Объект был запущен в конце прошлого года. Строительство было запущено в 2011 году в районе Antelope Valley. При строительстве станции использовано 3800 тысяч солнечных панелей. Пятая часть этих панелей находится на шасси и имеют возможность поворачиваться вслед за солнцем.
Год назад в США построили СЭС Star в Калифорнии
Суммарная мощность электростанции составляет 579 мегаватт. Этого хватит, чтобы закрыть потребности в электроэнергии для города с населением 75 тысяч человек.
Электростанция также находится в Калифорнии и была запущена в 2014 году. Её построила и эксплуатирует американская компания First Solar. Topaz – это один из крупнейших проектов в сфере солнечной энергетики. Стоимость строительства этой станции составляет 2,5 миллиарда долларов.
В состав СЭС вошли 9 миллионов солнечных модулей. Они выполнены из теллурида кадмия. Суммарная мощность составляет 550 мегаватт электроэнергии. Властями Калифорнии к 2020 году поставлена задача обеспечения электроэнергией из альтернативных источников на 33 процента от всего вырабатываемого объёма.
Sunlight Farm
Ещё одна СЭС в Калифорнии, которая была запущена в прошлом году. Этот проект расположен в пустыне Мохаве рядом с Национальным Лесным Парком. Мощность Sunlight Farm составляет 550 мегаватт. В её составе работает около девяти миллионов тонкопленочных фотоэлектрических панелей.
И замыкает пятёрку проект из той же США суммарной мощностью 397 мегаватт, который был построен в 2013 году. Эта электростанция относится к термально-концентрирующим башенного типа. Ivanpah находится неподалёку от Лас-Вегаса в штате Невада. Первоначально проект проектировался на большую мощность, но затем его урезали, чтобы не он не оказал вредного воздействия на жизнь пустынной черепахи. Общая мощность электростанции 397 МВт.
Солнечная электростанция Ivanpah
В состав станции входят около 170 тысяч гелиостатов, фокусирующих солнечную энергию на три энергетические вышки. Первый год работы станции показал, что энергии было выработано лишь 50% от заявленной мощности. Причиной тому стали разнообразные погодные сюрпризы.
Солнечные станции в России
На территории России самые мощные СЭС расположены в Крыму. «Перово» рассчитана на 100 мегаватт, а «Охотниково» на 80. Обе станции были построены во время, когда Крым находился в составе Украины. После этого в строй были введены ещё 2 СЭС. Одна в Николаевке общей мощностью 69,7, а вторая во Владиславовке мощностью 110 мегаватт. В системе энергоснабжения Крыма солнечная энергия занимает существенную долю, сравнимую с тепловыми станциями.
В других регионах России можно отметить Кош-Агачскую СЭС. Она находится в республике Алтай. Эта станция заработала в 2014 году. В её составе работает 20880 фотомодулей суммарной мощностью 5 мегаватт. Годом раньше заработала солнечная электростанция такой же мощностью в дагестанском Каспийске. В будущем планируется нарастить её мощность до 9 мегаватт. В Якутии была построена станция мощностью 1 мегаватт, что является рекордом для СЭС за полярным кругом.
В планах строительство СЭС на Ставрополье мощностью 75 мегаватт. Кроме того, компания Xevel собирается развернуть несколько солнечных электростанций на территории Сибири. Их общая мощность составит более 250 МВт. СЭС собираются расположить на побережье Северного Ледовитого океана, на территориях по границам Монголии, Казахстана, Китая. Электростанции от Xevel должны появиться в Забайкалье и Омске.
В силу климатических условий Россия не входит в страны, где высокий процент использования солнечной энергии. Но постепенно солнечные электростанции строятся и есть определённые проекты на будущее.
Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Этим вы поможете развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.
Солнечные электростанции
Солнечные электростанции постепенно строятся в различных странах. Есть различные виды СЭС. Развитие идёт постепенно. Но видна положительная динамика.
Источник: akbinfo.ru
Сферы использования
Солнечные электрические станции широко применяются для снабжения энергией зданий и объектов различного назначения. Широкое использование СЭС получили в дата-центрах, системах поддержания микроклимата, обеспечения работы холодильных установок, систем радиосвязи и компьютерных систем. СЭС обзаводятся парковки, рестораны, мотели, косметологические центры, медицинские учреждения. Станциями оснащаются отдельные загородные дома или целые поселки.
Все о строительстве и инструментах
Генератор на солнечных батареях для дома и дачи плюсы и минусы
Рынок солнечных генераторов медленно, но неуклонно растет. Портативные электростанции «все в одном», использующие солнечную энергию, являются новой альтернативой традиционным портативным генераторам, работающим на топливе.
Как эти источники автономного электричества сравнивнить друг с другом? Солнечные генераторы лучше, чем портативные генераторы, работающие на бензине?
Опрос
Примите участие в опросе!
Загрузка …
Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Этим вы поможете развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.
Вернуться к содержанию
Комбинированные СЭС
Как понятно из названия, для выработки электроэнергии могут применяться оба вида генерации – фотоэлектрический и нагрев теплоносителя с дальнейшим его использованием или в качестве преобразователя механической и тепловой энергии в электрическую, или утилизируемый для обогрева помещений.
Проект Mohammed Bin Rashid Al Maktoum Solar Park — лучший пример комбинированной СЭС
Солнечная энергетика очень активно развивается не только в силу необходимости поиска альтернативных вариантов энергообеспечения, но и в силу регулярного появления новых технологических решений, позволяющих инженерам воплощать в жизнь смелые идеи изобретателей прошлого.
Как рассчитать количество гелиопанелей
Автономная солнечная электростанция для дома начинается со сбора информации.
Необходимы все данные по количеству солнечных дней в вашей местности. В этом помогут специальные метеосправочники и интернет. Подсчитать общее количество за год и с разбивкой по месяцам. Ориентиром для подбора мощности будущей солнечной станции для дачи служат количество месяцев с самыми скромными показателями.
Теперь рассчитываются ваши общие потребности в электричестве и годовые и помесячные. Надо учитывать, что главное не только накопить энергию, но и правильно ее использовать. Если автономная солнечная электростанция будет с небольшими потребностями, соответственно количество панелей надо меньше. А это влияет на конечную стоимость домашней электростанции от солнца.
Необходимо помнить, что эффективность панелей держится на уровне 12–14%. То есть, если солнечная эффективность для вашего региона составляет 20 кВт-час/м², тогда только панель площадью 0.7 м² будет отдавать 1.68 кВт-час. Дальше всё просто. Если потребность в электричестве примерно 80кВт-час/месяц нужно 48 панелей, на которых и будет эффективно работать солнечная станция.
Солнечные батареи для дома. Преимущества и недостатки солнечных электростанций
Космические технологии все больше используются в повседневной жизни и быте людей. Настоящее время характеризуется пиком популярности приборов и оборудования, работающего на основе фотоэлектрического эффекта.
Используя солнечные батареи для дома, можно достичь энергетической независимости
Основой фотоэлектрической системы являются тонкие полупроводниковые пластины, имеющие толщину всего 0,2- 0,3 мм, в которых на основе внутреннего фотоэффекта происходит преобразование световой энергии в электрическую. Для этого используется кремний и добавки различных элементов, которые образуют структуры с p-n переходом.Предлагаемые потребительским рынком солнечные батареи для дома генерируют электроэнергию, как и все фотоэлектрические элементы, благодаря фотоэффекту. Получаемая энергия используется как напрямую различными приборами, так и накапливаться в аккумуляторах, с целью дальнейшего использования в моменты пиковых нагрузок и преобразования в переменное напряжение 220 вольт для работы бытовых приборов и машин.
Монтаж солнечных панелей на крышу загородного дома
Достоинства и недостатки, которыми обладает солнечная энергия
К достоинствам солнечных электростанций, для которых солнечная энергия является источником генерации электроэнергии, можно отнести:
- Практически неисчерпаемость источника и его общедоступность;
Безупречная экологическая чистота и безопасность; Долговечность. Ресурс работы фотоэлектрических модулей – 25 лет; Способность к длительной работе без техобслуживания.
К недостаткам относится:
Эффективность работы зависит от времени года, суток, погоды и солнечной инсоляции; Необходимость в аккумуляции электроэнергии. Дороговизна аккумуляторных батарей; Для использования в промышленных масштабах необходимы дублирующие автономные ЭС с сопоставимой мощностью; Достаточно высокая стоимость фотоэлектрических систем; Рабочую поверхность необходимо периодически очищать от пыли; Повышение температуры воздуха над рабочими поверхностями электростанции.
Но, тем не менее, если вы установите солнечную электростанцию, то можете стать совершенно независимы от существующих электрических сетей. Тем самым избавите себя от необходимости оббивать пороги начальства электроснабжающих компаний, с просьбами об улучшении электроснабжения или выделения дополнительных мощностей.
Солнечные батареи для дома
Космические технологии все больше используются в повседневной жизни и быте людей. Настоящее время характеризуется пиком популярности приборов и оборудования, работающего на основе фотоэлектр
Источник: snosn.com
Как смонтировать
Для того чтобы обеспечить отдельно взятый дом электроэнергией и использовать ее для промышленности, одной солнечной батареи не хватит, т. к. мощность у нее небольшая. Чаще всего, монтируют такие батареи целыми блоками. Их устанавливают на крышу здания или на землю с помощью специальных крепежных систем. Такие солнечные электростанции обеспечат электроэнергией довольно крупные объекты. Если нужен не очень большой объем электроэнергии, станции заменяются солнечными батареями. Они занимают меньше места, но их мощность позволит подзарядить смартфон или компьютер.
Вместо того чтобы пытаться понять, как устанавливать подобные устройства, лучше доверить это дело профессионалам в данной области, потому что сам процесс монтажа довольно непрост и без опыта в таком деле ничего не получится.
Обзор цен
Купить солнечную электростанцию можно в Российской Федерации, Казахстане и Белоруссии, а также в других странах СНГ. Но, необходимые ресурсы для установки электростанции есть не везде. Значит и целесообразность в ее установке ставится под сомнение.
Стоимость может варьировать в разных регионах, но в среднем не превышает 950 тысяч рублей.
Покупать такие станции рекомендуется у брендовых компания:
- Gerber,
- Activ Solar и пр.
Можно изготовить их и самостоятельно или воспользовавшись помощью опытных инженеров, что, согласно данным статистики, происходит достаточно часто. Это позволяет существенно сэкономить.
| Где приобрести | Цена в рублях |
| http://satom.ru/t/solnechnye-elektrostancii-1244/?sort=rating&display=gallery | от 3163 |
| https://www.avito.ru/rossiya/dlya_doma_i_dachi?q=солнечная+электростанция | от 2550 |
| http://gws-energy.ru/solnechnye-elektrostantsii | по запросу |
| https://www.pulscen.ru/price/050905-solnechnaya-elektrostantsiya | от 2190 |
| https://ru.all.biz/elektrostancii-solnechnye-bgg1094312 | уточнять |
Критерии выбора
Чтобы правильно подобрать электростанцию, важно знать такую характеристику, как мощность планируемых к постоянному использованию приборов, работающих в непрерывном режиме. Поэтому желательно те, которые не относятся к жизненно необходимым. Сауны, сварочное оборудование, не стоит включать в общий список.
Нельзя обойтись без обеспечения водой, сигнализации и освещения жилья, системы отопления и бытовых приборов для кухни.
Просуммировав мощность всех приборов, к ней добавляют запас, обеспечивающий эффективное функционирование бытовой техники – холодильника, телевизора, микроволновки, пылесоса, глубинного насоса и др.
Полученное значение служит определяющим при выборе СЭС.
Выпускаются такие источники дополнительной энергии, многими производителями, в том числе, российской компанией «Солнечная энергия». Мощность солнечных электростанции в России лежит в диапазоне от сотен ватт до десятков киловатт. Понятно, что и цена на них сильно разнится. Она составляет 3500-500000 рублей.
Видео: Как это работает ? Солнечная электростанция