Солнечная энергетика. Введение.

Солнечную энергию люди научились использовать давно. Первые устройства работали по принципу нагрева от солнца. Вспомним хотя бы линзу, направленную на солнце и сфокусированную на деревяшке. Так многие из нас в детстве выжигали буквы. Это примитивное устройство когда-то сжигало древнегреческие корабли. Тепло от солнца помогало нагревать воду, например на даче…

Но с развитием электроники появилась возможность прямого превращения солнечной энергии в электрическую. Источником такой энергии является солнечный модуль.

На обратной стороне модуля находится этикетка, на которой указан производитель, а также технические характеристики данного модуля.

Что вас должно заинтересовать прежде всего?

Сколько этот модуль дает электроэнергии, какова его мощность? Получить эту информацию можно из строки Pmax (Rated max. Power). На картинке Pmax = 240 Вт.

Но, надо понимать, что модуль выдает эту мощность, если на него светить прямым светом (перпендикулярно модулю) в яркий солнечный день. Если модуль не двигается вслед за солнцем, то время, когда солнечные лучи перпендикулярны модулю, мало, примерно около получаса. Это означает, что мощность, вырабатываемая модулем, постоянно меняется. Утром и вечером, пока солнце направлено под углом к поверхности модуля, мощность составляет несколько десятков процентов от заявленной. Чем ближе солнце к перпендикуляру к поверхности, тем выше выработка электроэнергии. То же самое с летом, зимой, осенью и весной. Зимой солнце ниже к горизонту, летом выше.

Все эти факторы надо учитывать при позиционировании модулей по отношению к солнцу. Лучшее расположение модуля - это ориентация на юг, и угол равный широте той местности, где этот модуль установлен.

Надо отметить, что облака и всякая затененность так же серьезно влияют на мощность модуля.

Гарантийный срок службы модуля (если он настоящий) 25 лет, поэтому надо уделить особое внимание месту и способу крепления модулей. Это должна быть жесткая конструкция, монтируемая на стене, крыше или земле, на которой закреплены модули.

Что такое настоящий модуль? Это модуль от проверенного производителя, который собран из качественных компонентов (солнечных элементов, стекла, рамы, задней подложки) и снабжен действительной гарантией на 25 лет от производителя. Не стесняйтесь спрашивать кто производитель и какие он дает гарантии. И затем обязательно проверяйте эту информацию в интернете. Все крупные производители модулей находятся в Китае. Там же есть огромное количество производителей, выпускающих модули более низкого качества. Внешне эти модули практически не отличаются. Почувствовать разницу можно после нескольких лет эксплуатации, когда модули перестанут работать в мокрую погоду, или их выработка резко упадет и т.п.

Модуль вырабатывает постоянный ток с характеристиками, указанными на этикетке. Vmpp -напряжение в рабочей точке и Impp – сила тока в рабочей точке, (данный параметр сильно зависит от освещенности модуля (его ориентации по отношению к солнцу в разные периоды времени и затененности).

Один модуль - это не интересно, это 270-350 Вт (стандартный размер 1600х1000 мм). Модули соединяют как последовательно, так и параллельно, увеличивая мощность, напряжение и силу тока. Это уже настоящая солнечная электростанция!

Еще раз о расположении модулей. Их крепление должно быть надежно и рассчитано на все 25 лет работы. Надо ли обслуживать модули? Конечно. Пыль, грязь и растения снижают производительность модулей! Поэтому место их расположения надо выбирать, учитывая потенциальную загрязненность. Если это невозможно, то модули моют как тротуарную плитку. Хочется отметить, что к настоящим модулям грязь прилипает меньше.

Модули вырабатывают постоянный ток. Его надо превратить в переменный. Устройство, которое это делает называется инвертор.

Инверторы, в зависимости от задач, бывают сетевыми, автономными и гибридными. Для работы с аккумуляторными батареями требуется также контроллер, который предотвращает перезаряд и недопустимый уровень разряда аккумуляторной батареи. В современных инверторах контроллер встроен.

Как выбрать инвертор? Электрические параметры, вырабатываемые солнечными модулями, мощность, суммарное напряжение и ток должны находиться в оптимальных (тогда, когда инвертор выдает максимальное кпд) режимах инвертора. Эти режимы указаны в технической документации на инвертор.

Итак, модуль выработал электроэнергию. Ее можно:

• Израсходовать сразу, снизив потребление электроэнергии вашего дома, здания, фабрики от сети.
Например, в вашем доме работают холодильники, обогреватели, компьютеры и телевизоры. В месяц вы расходуете 100 квт часов от сети и платите, скажем Мосэнергосбыту. Установив на крыше солнечную электростанцию, вы можете снизите потребление от сети, что заметно скажется на ваших платежах за электроэнергию. За 9-10 лет солнечная электростанция окупится и станет приносить вам доход. Если модули настоящие!

• Запасти электроэнергию в аккумуляторе и расходовать ее по мере необходимости там, где нет сетевой электроэнергии.
Необходимо рассчитать ваши потребности в электроэнергии. К примеру, какие потребители, их количество и потребляемая мощность в течение какого времени вам нужны. Исходя из этих данных прикинуть какое количество аккумуляторов необходимо. И из этого рассчитать количество необходимых модулей. Причем расчет надо вести, рассматривая самые «плохие дни» с точки зрения освещенности в году. Сбалансировать потребление и выработку для зимы и лета невозможно, а исходить из расчета только плохих дней - очень дорого. Поэтому солнечную электростанцию комбинируют с дизельными генераторами.

• Смешать первый и второй способ, так называемый гибридный способ.
Солнце встало, и потребление вашего дома уменьшилось на величину электричества, вырабатываемого солнечной электростанцией. Сеть исчезла и ваш дом стал питаться от аккумуляторов. В остальное время, в первую очередь энергия потребляется от солнечной электростанции, а ее недостаток компенсируется сетью. Казалось бы, идеальная система. Но срок службы аккумуляторов невелик, и они дороги.

Кабели и проводка так же должны обеспечивать работоспособность в течение 25 лет.

Итак, что такое солнечная электростанция?

Это инженерное сооружение, состоящее из нескольких компонентов. Солнечные модули, система крепления, инвертор, кабели, выключатели, системы безопасности и т.п. Это сооружение должно быть безопасно и защищено от замыканий и грозовой активности. Солнечная электростанция будет давать вам электричество на протяжении гарантийного срока 25 лет и дольше, при условии, что все сделано правильно и использованы только настоящие компоненты. Вперед.