Солнечная энергетика - Принцип работы

Солнечная энергия – альтернативный вид энергии, основанный на получении электрической и тепловой энергии от солнечного излучения. Этот вид энергии является возобновляемым и экологически чистым, не производя вредных отходов во время активной фазы использования. Также солнечная энергия доступна всем и бесплатна.

Как это работает?

Поток солнечных лучей, проходящий через площадь в 1 м², расположенную перпендикулярно потоку излучения на расстоянии одной астрономической единицы от центра Солнца (на входе в атмосферу Земли), равен 1367 Вт/м² (солнечная постоянная). Из-за поглощения, при прохождении атмосферной массы Земли, максимальный поток солнечного излучения на уровне моря (на Экваторе) — 1020 Вт/м².

Однако следует учесть, что это значение может колебаться в зависимости от времени суток, года, угла наклона солнца, места расположения конкретной точки (страна, город). Зимой в умеренных широтах это значение в два раза меньше.

Способы получения электричества и тепла из солнечного излучения:

1. фотовольтаика — способ получения электричества от солнца с помощью фотоэлементов: солнечные батареи, панели, фотоэлектрические модули – устройства для получения такого электричества ;
2. гелиотермальная энергетика — нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи, и последующее распределение и использование тепла для горячей воды, либо для отопления: солнечные коллектора и гелиосистемы производят горячую воду которую можно использовать как в чистом виде, так и для контуров систем отопления.
3. термовоздушные электростанции (преобразование солнечной энергии в энергию воздушного потока, направляемого на турбогенератор).
4. солнечные аэростатные электростанции (генерация водяного пара внутри баллона аэростата за счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата, покрытой селективно-поглощающим покрытием).

Особенности использования солнечной энергии:

Устройства собирающие солнечное излучение и перерабатывающее его в электричество отлично работают утром и днем, но их производительность значительно падает в вечернее и особенно ночное время. А пик использования электроэнергии приходится как раз на вечер, поэтому для накапливания выработанной и не использованной электроэнергии за день, необходимы накопители энергии – а именно аккумуляторные батареи. Для солнечных систем разработан ряд мощных аккумуляторов, на специальных технологиях GEL и AGM, которые позволяют сохранять энергию и работать автономно от 1 до 24 часов и более в зависимости от емкости и количество АКБ. Полноценная солнечная электростанция также комплектуется контроллером заряда АКБ (для предотвращения перезарядки и полной разрядки аккумуляторов) и инвертором, для преобразования в случае необходимости постоянного тока в переменный (переменный ток используется практически для всех бытовых приборов). В летнее время избыток электроэнергии можно передавать в государственные сети по цене которая рассчитывается с учетом «зеленого тарифа».

«Зеленый тариф» - это коэффициент на который умножается стоимость электроэнергии, для производителей экологически чистой энергии. Таким образом руководство страны пытается стимулировать потребителей, переходить на альтернативные источники энергии.

Аналогичная ситуация и с солнечными коллекторами, производящими горячую воду для потребления и систем отопления. В таких системах аккумулятором тепла являются баки накопители, которые способны удерживать температуру воды на одном уровне длительное время. Однако производительность таких систем значительно может падать в зимний период в регионах с умеренным климатом (например, Украина). В таких случаях система на солнечной энергии, дополняется еще одним производителем тепла. Это может быть, как стационарный газовый котел, так и тепловой насос, либо твердотопливный котел. Тогда они работают совместно и проблем с перебоями тепла и ГВ не будет.

Солнечные нагревательные системы комплектуются дополнительно баком накопителем, специальным контроллером с датчиками температуры (для предотвращения допуска в бак накопитель воды с более низкой температурой, чем в баке), расширительным бачком.

Для сезонных систем, работающих только в теплый период времени, достаточно только накопительного бака.

Преимущества и недостатки солнечных систем:

Преимущества:

• доступность источника солнечной энергии
• бесплатность солнечной энергии
• экологическая безопасность
• возобновляемость и неисчерпаемость

Недостатки:

• наличие промежутков отсутствия, либо малой активности солнечного излучения
• высокая стоимость оборудования для солнечных электростанций

Подбор оборудования для солнечных электростанций:

Часто можно услышать негативные отзывы о использовании солнечных электростанций по сравнению с другими альтернативными источниками, зачастую это обусловлено неверным подбором оборудования, либо попыткой сэкономить.

Для расчета выработки и количества оборудования учитывается регион проживания, солнечная активность, количество солнечных дней в году и другие факторы, которые выполняют опытные инженеры организаций, продающих оборудования для альтернативных источников. Если у вас недостаточно опыта, лучше обратитесь к специалистам, которые подберут вам необходимое оборудование нужной производительности.

Перспективы:

Многие Европейские страны стараются максимально переходить на новые источники энергии. Лидером по установленной мощности является Евросоюз, среди отдельных стран — Китай. По совокупной мощности на душу населения лидер — Германия.

К сожалению, в Украине этот процесс движется намного медленнее, однако следует отметить что солнечная энергия имеет большие перспективы развития у нас в стране.