Принято считать, что толчком к развитию солнечной энергетики стала катастрофа на Чернобыльской АЭС, произошедшая в 1986 г. Однако человечество еще в 17 веке научилось использовать энергию солнца в своих целях. По мере развития технологий совершенствовались и системы преобразования света в электричество. Наиболее перспективными по многим аспектам сегодня считают фотоэлектрические солнечные электростанции: они экологичны, более просты в конструктивном отношении, у них выше коэффициент полезного действия.

В статье мы рассмотрим, какие бывают виды солнечных электростанций, в чем их особенности и отличия.

Виды солнечных электростанций

Фотоэлектрические солнечные электростанции (СЭС) бывают трёх типов: автономные, сетевые и гибридные. В основе их работы лежит один и тот же физический принцип: возникновение электрического тока в полупроводниковых светочувствительных элементах под воздействием солнечного света.

Всем типам фотоэлектронных СЭС присущи следующие достоинства:

1. Работа от прямого и рассеянного солнечного света.
2. Срок эксплуатации исчисляется несколькими десятками лет. Например, фотоэлектронные модули и инверторы обеспечивают 25 лет корректной работы.
3. Оптимальные массогабаритные характеристики. Солнечные станции можно разместить на крыше дома, его стенах, если их несущая способность в состоянии выдержать дополнительную нагрузку (10–12 кг/кв. м для металлочерепицы и 20–23 кг/кв. м для плоской кровли).
4. Фотоэлектрические станции практически безотказны, имеют высокий коэффициент полезного действия.

Общим же недостатком таких СЭС является их высокая стоимость, зависимость от метеоусловий и географического положения, а также необходимость поддерживать светочувствительную поверхность фотопанелей в чистоте.

Но каждый тип солнечных станций имеет еще ряд дополнительных преимуществ. Они проистекают из возможностей их применения. Ознакомимся с ними подробнее.

Сетевые солнечные электростанции

Сетевая СЭС предназначена для совместного использования электрической энергии, поступающей из внешнего централизованного источника, и энергии, сгенерированной фотопанелями. Это перспективный вариант для малого и среднего бизнеса, когда пиковое потребление энергоресурсов приходится именно на дневные часы.

Поскольку в сетевых станциях конструктивно предусмотрена возможность передачи электричества во внешнюю сеть, для частных домовладений, где максимальное потребление приходится на вечернее время, это неплохая возможность заработать на продаже излишков электричества государству. Для этого достаточно подключить «зелёный тариф».

В состав сетевой СЭС входят:

1. Фотоэлектрические модули, вырабатывающие постоянный электрический ток за счет фотоэффекта в светочувствительном слое.
2. Инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный стандартной частоты 50 Гц и принятых в РФ значений напряжения 220 и/или 380 В. Одновременно устройство распределяет полученную электроэнергию между внутренними потребителями (например, домашняя бытовая техника или офисное оборудование) и/или внешней централизованной сетью.
3. Двунаправленный счётчик, который подсчитывает электроэнергию, полученную от внешних сетей или отправленную в них.
4. Периферийные устройства, или конечные потребители – домашняя или офисная техника, оборудование, освещение.
5. Фурнитура, контактные изделия и кабели, крепёж.

Главный недостаток таких станций в том, что они не могут работать в автономном режиме, то есть при отключении от внешней сети генерация электричества прекращается.

Основное преимущество сетевых СЭС – отсутствие аккумуляторных батарей, которые не только дорого стоят, но и имеют срок службы, часто уступающий остальным компонентам станции. Другое важное достоинство – возможность использовать полученные излишки электроэнергии для личного потребления. Например, для нагрева воды для системы отопления, других хозяйственно-бытовых нужд.

Автономные солнечные электростанции

Автономная СЭС полноценно работает при отсутствии сетевого электроснабжения объекта.

В комплект станции входят:

1. Фотоэлектронная панель.
2. Аккумуляторная батарея, накапливающая сгенерированную солнечными модулями электроэнергию.
3. Контроллер заряда, регулирующий процесс накопления энергии в аккумуляторе.
4. Инвертор.
5. Электроконтактные и крепёжные изделия, соединительные кабели.

Автономные станции имеют свою внутреннюю классификацию по мощности и, соответственно, по применению.

Малые мобильные СЭС отличаются малой площадью развёртывания (до 2 кв. м) и небольшим весом – до 20 кг, обеспечивают мощность до 500 Вт. Обычное применение таких станций – походные условия, поскольку их можно не только поместить в багажник легкового автомобиля, но и уложить в туристический рюкзак или вообще закрепить на поясе. Их основное назначение – зарядка гаджетов, вечернее освещение в течение нескольких часов.

Резервные маломощные станции используются как резервный (аварийный) источник энергии при сбоях в централизованных электросетях. В зависимости от мощности они обеспечивают критически важные приборы и узлы в течение нескольких часов, обычно от 4 до 24. Резервные СЭС имеют номинальную выходную мощность от 500 Вт до 3 кВт, масса не превышает 150 кг, а общая площадь панелей не превышает 25 кв. м.

Станции для дома или дачи способно полностью обеспечить потребности среднестатистической семьи при отсутствии внешних электросетей. Чтобы такая СЭС корректно работала и в тёмное время суток, её комплектуют аккумуляторной батареей накопительного типа. Рассчитаны домашние станции на мощность от 5 до 30 кВт при площади развёрнутых панелей от 25 до 225 кв. м.

Главный недостаток автономных СЭС – высокая стоимость. Самый дорогой компонент – аккумуляторные батареи. В зависимости от их типа срок службы составляет от 3 до 25 лет, что удорожает себестоимость производимой электроэнергии. Поэтому такие станции есть смысл использовать только тогда, когда подключение к централизованным сетям невозможно или обходится очень дорого.

Гибридные солнечные электростанции

Гибридные СЭС свободны от большинства недостатков сетевых и автономных станций, но сочетают в себе все их достоинства. Принцип действия этих электростанций состоит в следующем: объект потребляет электроэнергию, сгенерированную солнечными панелями. Если получаемой мощности недостаточно, система дополнительно забирает недостающую из внешней сети.

В ситуациях, когда это сделать невозможно (авария на линии, плановое отключение и т. п.), станция автоматически переходит в автономный режим, то есть использует одновременно аккумуляторные батареи и энергию от фотопанелей.

Основные компоненты гибридной СЭС:

1. Фотоэлектронные панели для генерации постоянного тока.
2. Гибридный инвертор, регулирующий работу всего комплекса. Помимо традиционного преобразования постоянного тока в переменный, устройство самостоятельно выбирает и включает необходимый режим работы: автономный, заряд аккумуляторов, подпитка объекта от внешнего поставщика, передача излишков сгенерированной электроэнергии в централизованную сеть.
3. Аккумуляторные батареи.
4. Дополнительные приспособления: коннекторы, кабели, монтажные и крепёжные изделия.

Гибридные станции оптимально использовать как резервный источник питания на объектах, подключенных к централизованной электросети. В первую очередь это относится к медицинским учреждениям, предприятиям жилищно-коммунального хозяйства и крупным промышленным с непрерывным циклом работы.

Несмотря на то, что гибридные СЭС обходятся гораздо дороже станций другого типа, они окупаются достаточно быстро – в среднем за 5–6 лет даже с учётом высокой стоимости оборудования и необходимости регулярного техобслуживания. И дело не только в экономии средств за счёт использования собственного источника электроэнергии.

Использующиеся до сих пор дизельные/бензиновые генераторы как резервный источник питания просто не способны выдержать конкуренцию с гибридными СЭС. Они сами по себе стоят дорого, требуют регулярного техобслуживания, хотя могут стоять в резерве годами.

Периодическая замена масла, фильтра, топлива, высокие требования к пожаро- и взрывобезопасности помещений, выбросы в атмосферу – серьёзные аргументы в пользу замены привычных, но дорогих дизель-генераторов на более простые в установке и обслуживании гибридные СЭС.

Сравнение различных видов солнечных электростанций

Сведём теперь приведённую выше информацию о солнечных электростанциях в единую таблицу. Так проще оценить возможности каждого типа и принять решение, какая именно станция потребуется в каждом конкретном случае.

	Сетевая	Автономная	Гибридная
Основные составные части	Солнечные панели, инвертор	Солнечные панели, инвертор, контроллер заряда, аккумуляторные батареи	Солнечные панели, гибридный инвертор, контроллер заряда, аккумуляторы
Возможные режимы работы	Только совместно с централизованной электросетью	Полностью автономный	Автономный, совместно с внешней сетью, комбинированный
Назначение	Городские и сельские дома, коттеджи, квартиры, предприятия, офисные центры	Туристические походы/поездки, объекты в местах, где нет централизованного электроснабжения или его подключение технически невозможно	Объекты с проблемным поступлением сетевой электроэнергии, предприятия и учреждения с круглосуточным режимом работы/непрерывным циклом производства.
Принцип действия	Электроэнергия поступает либо от солнечных батарей, либо из внешней сети. Возможно «подмешивание»	Солнечная энергия заряжает аккумуляторные батареи или сразу поступает к объекту – потребителю через инвертор	Фотомодули через инвертор подключают к объектам потребления, при необходимости происходит переключение на аккумуляторные батареи

Тенденция последних лет – более широкое использование альтернативных источников электроэнергии не только на промышленных объектах, но и в частных домохозяйствах. Специалисты компании «Умная энергия» помогут сделать правильный выбор типа солнечной СЭС, проведут все необходимые расчёты с учётом потребностей потребителя, выполнят монтажные работы и подключат станцию к объекту.

Share