Систематическое загрязнение окружающей среды выбросами тепловых электростанций постепенно усиливает действие парникового эффекта, что вызывается повышение концентрации углекислого газа в атмосфере. При сохранении текущего прироста населения, уже через несколько десятков лет Мир может оказаться на грани экологической катастрофы, поэтому общественность всячески стремится развивать альтернативную энергетику. В частности, большое распространение получили солнечные электростанции, являющиеся экологически безопасным и эффективным инструментом решения энергетического кризиса.
Солнечная батарея представляет собой цепь последовательно замкнутых фотоэлементов - полупроводников, способных к перераспределению заряда на полюсах под действием солнечного света. Наиболее распространенным полупроводниковым материалом для создания фотоэлементов на данный момент является кремний, однако он имеет низкий коэффициент преобразования. Все большую популярность набирают композитные материалы, включающие в состав германий с арсенидом галлия и позволяющие преобразовывать до 40% солнечной энергии в электричество. Такие фотоэлементы являются многослойными и применяются пока только в процессе лабораторных испытаний.
Связка фотоэлементов солнечной панели дает на выходе напряжение около 12 вольт и мощность порядка 100 Ватт. Каждая панель имеет несколько связок, поэтому суммарная мощность установки соответственно возрастает. Выработанное электричество транспортируется по медным проводам к блоку аккумуляторов, который размещается как можно ближе к панелям для избежания сильных потерь электричества на преодоление сопротивления проводника. Солнечные панели подключены к контроллеру через концентратор. Такая схема подключения позволяет изменять мощность потребления в зависимости от интенсивности солнечного света - это одна из основных особенностей солнечной энергетики. Контроллер подает напряжение на батарею из нескольких литий-ионных аккумуляторов высокой емкости и заряжает их. Напряжения в 12 вольт недостаточно для работы большей части техники: оно может использоваться только для освещения. Питание бытовых приборов происходит через силовой трансформатор напряжения, преобразующий постоянный ток в ток промышленной частоты с номинальным напряжением.
Хотя даже в районах Европы с высокой облачностью среднесуточная интенсивность солнечной радиации составляет около 100 Вт/кв.м, панели не могут собрать и преобразовать полное количество энергии. Помимо низкого КПД, факторами, влияющими на снижение эффективности гелиоустановки, являются также потери на преобразование и транспортировку электроэнергии, изменение мощности поглощения контроллером и угол падения солнечного света, от которого зависит степень его отражения. Также одной из главных особенностей фотоэлементов является существенное падение их производительности с ростом температуры полупроводника. Если часть фотоэлементов панели находится в тени, она не вырабатывает электроэнергию, а поглощает ее, играя роль паразитного сопротивления.
Как работают солнечные панели
Солнечная батарея представляет собой цепь последовательно замкнутых фотоэлементов - полупроводников, способных к перераспределению заряда на полюсах под действием солнечного света. Наиболее распространенным полупроводниковым материалом для создания фотоэлементов на данный момент является кремний, однако он имеет низкий коэффициент преобразования. Все большую популярность набирают композитные материалы, включающие в состав германий с арсенидом галлия и позволяющие преобразовывать до 40% солнечной энергии в электричество. Такие фотоэлементы являются многослойными и применяются пока только в процессе лабораторных испытаний.
Устройство систем солнечной генерации электроэнергии
Связка фотоэлементов солнечной панели дает на выходе напряжение около 12 вольт и мощность порядка 100 Ватт. Каждая панель имеет несколько связок, поэтому суммарная мощность установки соответственно возрастает. Выработанное электричество транспортируется по медным проводам к блоку аккумуляторов, который размещается как можно ближе к панелям для избежания сильных потерь электричества на преодоление сопротивления проводника. Солнечные панели подключены к контроллеру через концентратор. Такая схема подключения позволяет изменять мощность потребления в зависимости от интенсивности солнечного света - это одна из основных особенностей солнечной энергетики. Контроллер подает напряжение на батарею из нескольких литий-ионных аккумуляторов высокой емкости и заряжает их. Напряжения в 12 вольт недостаточно для работы большей части техники: оно может использоваться только для освещения. Питание бытовых приборов происходит через силовой трансформатор напряжения, преобразующий постоянный ток в ток промышленной частоты с номинальным напряжением.
Особенности использования солнечных электростанций
Хотя даже в районах Европы с высокой облачностью среднесуточная интенсивность солнечной радиации составляет около 100 Вт/кв.м, панели не могут собрать и преобразовать полное количество энергии. Помимо низкого КПД, факторами, влияющими на снижение эффективности гелиоустановки, являются также потери на преобразование и транспортировку электроэнергии, изменение мощности поглощения контроллером и угол падения солнечного света, от которого зависит степень его отражения. Также одной из главных особенностей фотоэлементов является существенное падение их производительности с ростом температуры полупроводника. Если часть фотоэлементов панели находится в тени, она не вырабатывает электроэнергию, а поглощает ее, играя роль паразитного сопротивления.
Видео по теме
