Статьи

Технологии в солнечной энергетике (обзор)

29 Ноя 2011

Популярность использования солнечной энергии растет с каждым годом, соответственно растет и количество используемых технологий. Выбор оптимального решения именно для ваших нужд становится делом все более трудным, а потому мы решили вкратце познакомить вас с основными на сегодняшний день технологиями преобразования и использования солнечной энергии.

Популярность использования солнечной энергии растет с каждым годом, соответственно растет и количество используемых технологий. Выбор оптимального решения именно для ваших нужд становится делом все более трудным, а потому мы решили вкратце познакомить вас с основными на сегодняшний день технологиями преобразования и использования солнечной энергии.

Obzor1.jpg

Первое место в нашем обзоре заслуженно занимает самая распространенная в наше время технология - фотоэлектрические солнечные панели.

I. Фотоэлектрические солнечные панели – технология, проверенная временем


Фотоэлектрические батареи являются самой простой, надежной и экономически выгодной системой получения солнечной электроэнергии. Фотоэлектрические панели являются главным кирпичиком для создания фотоэлектрических энергосистем. Панели также собираются из отдельных элементов, чаще всего из кремния – монокристаллического, поликристаллического или аморфного. Толщина полупроводниковых слоев составляет не более двух или трех десятых миллиметра.


Obzor2.jpg


Произведенный электрический ток проходит через инвертор, после чего может использоваться для питания чего угодно, от тостера до ТВ или электромобиля.


Использование фотоэлектрических панелей – проверенная годами, надежная технология, отсутствие в их конструкции подвижных частей обеспечивает безаварийность и долгий срок службы. Фотоэлектрические панели не требуют затратного обслуживания, достаточно периодически очищать поверхность батарей.


В жилых районах панели обычно устанавливаются на крышах, но вполне возможна и их установка на земле, при условии ее доступности, например в сельских, пустынных или любых удаленных районах большая часть приборов различных служб работает именно от фотоэлектрических батарей при условии подходящих климатических условий.


Эффективность лучших фотоэлектрических панелей при использовании в жилом секторе составляет до 18-19%, что является лучшим показателем в пересчете на единицу доступной для использования площади. С учетом этого, у вас вполне могут образоваться излишки электроэнергии и можно подключить вашу систему к общей сети для продажи электричества коммунальной компании при условии, что такая услуга поддерживается местными операторами. Таким образом, ваши вложения в солнечную энергетику не только оправдаются, но и вполне могут принести значимую прибыль в долгосрочной перспективе.


Будучи наиболее эффективной из всех, система на фотоэлектрических панелях с применением традиционных кремниевых элементов является самым популярным решением, особенно в городских жилых районах, где площадь крыш, пригодная для установки панелей, обычно ограниченна.


Кроме того, большинство государств стараются поддерживать развитие гелиоэнергетики, снижая нагрузку на общую сеть и экономя ископаемые ресурсы. Разработчикам и пользователям солнечных батарей предоставляются выгодные тарифы на поставку электричества в общую сеть, а также различные кредитные и налоговые льготы.

II. Тонкопленочные солнечные панели – гибкое решение

Технология преобразования солнечного света в электроэнергию у тонкопленочных и обычных фотоэлектрических панелей одинакова, однако первые значительно тоньше и гибче обычных за счет полимерной, а не стеклянной подложки. Толщина полупроводниковых слоев данного типа батарей составляет лишь несколько миллионных долей метра, хотя название «тонкопленочные» обусловлено технологией производства и не связано с толщиной элементов.


Obzor3.jpg


За все приходится платить: тонкость и гибкость тонкопленочных панелей оборачивается их меньшей эффективностью по сравнению с обычными. Полимерная подложка не выносит высоких температур и это оказывает решающее влияние на технологию производства и конечный результат – КПД тонкопленочных панелей составляет всего от 6 до 11%.

По большей части система на тонкопленочных панелях – это решение для больших коммерческих зданий, где имеется значительная поверхность для установки панелей.


Если в вашем распоряжении достаточно места для установки солнечных панелей, при сравнительно небольшом расходе электричества в здании, то тонкопленочные системы – это для вас. Главным преимуществом гибких панелей является их мобильность, по большому счету их можно монтировать в любом месте. Сейчас довольно модно устанавливать тонкопленочные панели на чемоданы, сумки для ноутбуков и другой техники и даже дамские сумочки.


И, конечно же, гибкие батареи помогут вам решить более сложные задачи, например, когда нестандартная архитектура здания ограничивает возможность применения обычных фотоэлектрических панелей.


Установка тонкопленочных панелей обойдётся дешевле, чем монтаж фотоэлектрических при той же рабочей площади. Однако затраты на получение эквивалентного количества электроэнергии в случае тонкопленочных солнечных панелей выше обычных фотоэлектрических – так как для получения одинакового количества энергии необходима большая рабочая площадь и, соответственно, больше материала и квалифицированного труда монтажников. Таким образом, выбор между этими двумя технологиями зачастую неочевиден, и обуславливается особенностями долгосрочного использования системы.


Сэкономить на начальных расходах и в результате получить намного меньшую отдачу в долгосрочной перспективе – возможно, это не самый лучший вариант с финансово- экономической точки зрения. Впрочем, результаты последних научных исследований позволили добиться гораздо большей эффективности устройств, по которой они практически сравнялись с обычными батареями.


Пару лет назад японским специалистам удалось довести КПД гибких CIGS-батарей до 17,7% на керамической подложке и 17,4% - на титановой фольге. Ну а совсем недавно японцев обошли швейцарцы, за счет применения новой технологии испарения и осаждения, добившиеся показателей в 18,7% на полимере и 17,7% на стальной фольге.


Массовое производство таких панелей - дело будущего, но их перспективность сложно переоценить.


III. Термические солнечные панели – дополнительные возможности


Ещё один представитель ведущей тройки солнечных энергосистем - термические солнечные панели. Большинство людей при упоминании о солнечной энергетике сразу же представляют себе поля солнечных батарей. Существуют, однако, и другие особи этого весьма ценного семейства устройств, которые, хоть и держатся особняком, но работу свою по преобразованию солнечной энергии выполняют ничуть не хуже других и имеют целый ряд преимуществ.

Термические солнечные панели не вырабатывают электрический ток, но преобразуют солнечную энергию в тепло, которое в дальнейшем может быть израсходовано в том числе и на производство электроэнергии. Однако самыми популярными сферами применения этих панелей являются нагрев воды и отопление или охлаждение дома. Поскольку в жилых домах для этих целей обычно используются газ, уголь или жидкое топливо в котельных, данная технология позволяет в значительной степени сократить расход ископаемых энергоносителей, стоимость которых, к тому же, сильно возросла за последнее время.

Obzor4.jpg


Наиболее популярный вид таких устройств состоит из трубок заполненных водой и термических солнечных панелей. Солнечный свет, проходя через термопанель, нагревает воду в трубках. Существует два основных типа подобных систем: активные и пассивные. В активных используются насосы и контрольные элементы для регулирования нагрева воды.


В пассивных системах температура воды не контролируется, поэтому они могут применяться только в условиях мягкого климата, где отсутствуют риски связанные с экстремальными температурами, то есть замерзание или перегрев. Существуют также солнечные отопительные системы, в которых тепло нагретой воды используется для отопления помещений.


Термические солнечные панели могут стать прекрасным дополнением к фотоэлектрическим солнечным системам. Особенно если в вашем доме расходуется много газа на отопление и нагрев воды. Услуги центральной котельной стоят также недешево, вне зависимости от того, на каком топливе она работает. Газ, уголь, мазут – все они сейчас достаточно дороги. Таким образом, при комплексном использование, фотоэлектрические системы позволят вам снизить расход электричества, а термическая система – уменьшить счета за горячую воду и отопление. В сумме это уже почти энергетическая независимость. В зависимости от конкретных условий и нужд, вы можете подобрать оптимальное сочетание солнечных энергосистем для вашего дома, что позволит сэкономить в перспективе весьма приличные суммы, а может и неплохо заработать на своих вложениях.


Следует также сказать о таких преимуществах термических панелей, как возможность создания на их основе недорогих промышленных установок большой мощности. В таких установках турбины преобразуют тепло, полученное от термических батарей в электрический ток, а установка водогрейных котлов и аккумулирование получаемого тепла позволяют снизить зависимость системы от погодных условий. Уже двадцать лет назад комбинированные электростанции, работавшие как на термических батареях, так и на ископаемом топливе, вырабатывали больше 80% энергии, получаемой от солнца.


И хотя впоследствии отрасль испытала некоторый спад, в последние годы за счет появления новых материалов и технологий, термические системы обрели второе дыхание. Калифорнийская Bright Source Energy уже создала несколько действующих установок и планирует ввести в строй еще 14 крупных гелиоэнергостанций, суммарная мощность которых составит 2,6 ГВт.

Источник: Energysafe

Начало активности (дата): 29.11.2011 16:19:23

← Возврат к списку


Текст сообщения*
Защита от автоматических сообщений