2009-09-18
Солнечный модуль
Энергия перед нами ?
Солнечная энергетика развивается темпами, которые должны позволить в обозримом будущем сделать ее более доступной. В настоящее время широкое использование солнечной энергетики сдерживается дороговизной кремниевых пластин, преобразующих энергию солнца в электричество.
Производство солнечной энергии растет в течение последних лет на 30% в год, однако производство электричества посредством солнечных батарей занимает всего 1% от производства электроэнергии в целом. На сегодняшний день дефицит поликремниевых солнечных панелей только возрастает из-за интереса к возможностям солнечной энергии.
Производственная статистика показала, что уже в 2004 г. было использовано больше обработанного кремния в производстве солнечных панелей, чем в производстве полупроводников.
Однако, альтернативные солнечные технологии, такие, как, например, тонкие солнечные панели, начнут восполнять дефицит энергии в 2007 г. и дадут очередной толчок развитию промышленности. Эксперты полагают, что снижение себестоимости солнечной энергии составит 5% ежегодно.
По прогнозам экспертов в 2007 г. производство солнечных панелей вырастет на 18% до 2,200 МВт. Значительную часть роста составит производство тонких солнечных панелей. Производители тонких пленок встраивают молекулы, собирающие энергию, в полимеры и покрытия. Обычно такие пленки не столь эффективны при сборе солнечной энергии, как жесткие кремниевые панели, но, тем не менее, производство тонкопленочных солнечных панелей дешевле. Технологию сбора солнечной энергии можно внедрить в стекла и кровельные черепицы.
Стоимость солнечных панелей на сегодняшний день достаточно высока и может быть в пределах от 5 до 10 евро за ватт. Таким образом, например 150-ваттный модуль может стоить около 800 евро.
Сколько же нужно таких панелей? Начнем с анализа потребления электроэнергии небольшого дома - около 250 кв.м., в котором живет семья из 4 человек. Имея в виду оптимизацию энергопотребления, введем несколько начальных условий:
При этом среднее потребление электричества в сутки может составить 15-20 кВт. Для обеспечения такого количества энергии солнечные панели должны набирать 15-20 кВт за то время, которое на них светит солнце. В средней полосе - это около 5 часов в летнее время и около 2-3 часов в зимнее.
Расчет такой:
15 кВт за 5 часов = 3 кВт/час
3 кВт / 0,15 кВт = 20 панелей
Если исходить из стандартной панели Квант-Солар размером 80х160 см, съем мощности с которой составляет около 0,15 кВт, необходимо поставить не менее 20 таких панелей общей мощностью 3 кВт.
Оптимизировать сбор солнечной энергии можно с помощью так называемых трекеров и концентраторов. Трекер - это конструкция для крепления панелей под углом к горизонту, которая поворачивает панели в течение дня, отслеживая движение солнца.
Концентратор - это зеркала, позволяющие увеличивать концентрацию освещения на фотоэлементы.
Для использования солнечной энергии для бытовых нужд потребуются не только солнечные панели, но также и специальное преобразующее и аккумулирующее оборудование, стоимость которого также необходимо учитывать.
Для аккумулирования энергии необходимы: контроллер заряда от солнечных панелей, аккумуляторные батареи, и инвертор 220 вольт, который преобразует постоянный ток в переменный для питания нагрузок в доме.
Контроллер заряда необходим для заряда АКБ от солнечных панелей. Хороший контроллер способен контролировать степень заряда АКБ и уменьшать силу тока по мере наполнения АКБ. Это позволяет увеличить срок эксплуатации АКБ.
Для систем на солнечной энергии используются АКБ закрытого "герметичного типа", специально предназначенные для "глубоких циклов" заряда-разряда. Автомобильные стартерные АКБ не предназначены для такого рода нагрузок и выйдут из строя гораздо быстрее. АКБ "глубокого цикла" используются в индустрии связи для бесперебойного питания.
Инвертор 220 вольт преобразует постоянный ток от АКБ в переменный 220 вольт. Инверторы высокого класса также имеют ряд полезных функций, как, например, автоматическое включение и выключение генератора, возможность взаимодействия с внешней сетью 220 вольт, автоматический подзаряд АКБ от внешней сети и т.д.
Последнее время такие системы используются для обеспечения бесперебойного питания коттеджей. Такая система включает в себя комплект АКБ, инвертор-преобразователь 220 вольт синусного типа и зарядное устройство, автоматически контролирующее заряд АКБ от сети. Бесперебойная система позволяет коттеджу просуществовать "как ни в чем не бывало" при аварии внешней сети. От АКБ через инвертор 220 вольт запитываются такие аварийные нагрузки, как автоматика котельной, циркуляционные насосы, свет, холодильник, ворота, сигнализация и т.п. Особенно это актуально зимой, когда автоматика отопления перестает работать при пропадании внешней сети, и дом рискует замерзнуть.
Такие системы могут быть легко дополнены солнечными панелями для увеличения автономии существования коттеджа без электричества. Солнечные системы даже без сопряжения с внешней сетью могут обеспечить, например:
1. Автономное освещение территории, улицы или отдельных помещений;
2. Автономное круглосуточное питание автоматики котельной и циркуляционных насосов;
3. Полностью независимое питание сигнализации, камер наблюдения, датчиков проникновения и т.п.
Помимо инверторов бесперебойного и автономного электропитания существуют также инверторы прямого сопряжения с внешней сетью, например, Xantrex серии GT3.0 Такие аппараты соединяются одновременно с солнечными панелями и сетью, позволяя регулировать подачу солнечной энергии в сеть. В данной схеме не используются аккумуляторные батареи, а энергия от солнечных панелей сразу преобразуется в 220 вольт. В солнечный день, когда сбор солнечных панелей превышает нагрузку внутри системы, такой инвертор начинает отдавать энергию во внешнюю сеть. Подобные системы с успехом применяются в Европе для экономии электроэнергии в отдельных домах, поселках, а также в больших солнечно-генерирующих системах - "солнечных парках".
.. casp
Производство солнечной энергии растет в течение последних лет на 30% в год, однако производство электричества посредством солнечных батарей занимает всего 1% от производства электроэнергии в целом. На сегодняшний день дефицит поликремниевых солнечных панелей только возрастает из-за интереса к возможностям солнечной энергии.
Производственная статистика показала, что уже в 2004 г. было использовано больше обработанного кремния в производстве солнечных панелей, чем в производстве полупроводников.
Однако, альтернативные солнечные технологии, такие, как, например, тонкие солнечные панели, начнут восполнять дефицит энергии в 2007 г. и дадут очередной толчок развитию промышленности. Эксперты полагают, что снижение себестоимости солнечной энергии составит 5% ежегодно.
По прогнозам экспертов в 2007 г. производство солнечных панелей вырастет на 18% до 2,200 МВт. Значительную часть роста составит производство тонких солнечных панелей. Производители тонких пленок встраивают молекулы, собирающие энергию, в полимеры и покрытия. Обычно такие пленки не столь эффективны при сборе солнечной энергии, как жесткие кремниевые панели, но, тем не менее, производство тонкопленочных солнечных панелей дешевле. Технологию сбора солнечной энергии можно внедрить в стекла и кровельные черепицы.
Стоимость солнечных панелей на сегодняшний день достаточно высока и может быть в пределах от 5 до 10 евро за ватт. Таким образом, например 150-ваттный модуль может стоить около 800 евро.
Сколько же нужно таких панелей? Начнем с анализа потребления электроэнергии небольшого дома - около 250 кв.м., в котором живет семья из 4 человек. Имея в виду оптимизацию энергопотребления, введем несколько начальных условий:
- Наличие газового отопления.
- Использование газовой плиты и духовки
- Наличие максимального количества энергосберегающих ламп для освещения (например, 75-80% от всего освещения)
- Отсутствие больших резистивных нагрузок, таких, как: электрическая баня, электронагреватели, электрические теплые полы, подогреватели крыши и т.п.
- Наличие энергосберегающего оборудования, такого, как энергоэффективные циркуляционные насосы, автоматические реле освещения, холодильник класса А и т.д.
При этом среднее потребление электричества в сутки может составить 15-20 кВт. Для обеспечения такого количества энергии солнечные панели должны набирать 15-20 кВт за то время, которое на них светит солнце. В средней полосе - это около 5 часов в летнее время и около 2-3 часов в зимнее.
Расчет такой:
15 кВт за 5 часов = 3 кВт/час
3 кВт / 0,15 кВт = 20 панелей
Если исходить из стандартной панели Квант-Солар размером 80х160 см, съем мощности с которой составляет около 0,15 кВт, необходимо поставить не менее 20 таких панелей общей мощностью 3 кВт.
Концентратор - это зеркала, позволяющие увеличивать концентрацию освещения на фотоэлементы.
Для использования солнечной энергии для бытовых нужд потребуются не только солнечные панели, но также и специальное преобразующее и аккумулирующее оборудование, стоимость которого также необходимо учитывать.
Для аккумулирования энергии необходимы: контроллер заряда от солнечных панелей, аккумуляторные батареи, и инвертор 220 вольт, который преобразует постоянный ток в переменный для питания нагрузок в доме.
Контроллер заряда необходим для заряда АКБ от солнечных панелей. Хороший контроллер способен контролировать степень заряда АКБ и уменьшать силу тока по мере наполнения АКБ. Это позволяет увеличить срок эксплуатации АКБ.
Для систем на солнечной энергии используются АКБ закрытого "герметичного типа", специально предназначенные для "глубоких циклов" заряда-разряда. Автомобильные стартерные АКБ не предназначены для такого рода нагрузок и выйдут из строя гораздо быстрее. АКБ "глубокого цикла" используются в индустрии связи для бесперебойного питания.
Такие системы могут быть легко дополнены солнечными панелями для увеличения автономии существования коттеджа без электричества. Солнечные системы даже без сопряжения с внешней сетью могут обеспечить, например:
1. Автономное освещение территории, улицы или отдельных помещений;
2. Автономное круглосуточное питание автоматики котельной и циркуляционных насосов;
3. Полностью независимое питание сигнализации, камер наблюдения, датчиков проникновения и т.п.
Помимо инверторов бесперебойного и автономного электропитания существуют также инверторы прямого сопряжения с внешней сетью, например, Xantrex серии GT3.0 Такие аппараты соединяются одновременно с солнечными панелями и сетью, позволяя регулировать подачу солнечной энергии в сеть. В данной схеме не используются аккумуляторные батареи, а энергия от солнечных панелей сразу преобразуется в 220 вольт. В солнечный день, когда сбор солнечных панелей превышает нагрузку внутри системы, такой инвертор начинает отдавать энергию во внешнюю сеть. Подобные системы с успехом применяются в Европе для экономии электроэнергии в отдельных домах, поселках, а также в больших солнечно-генерирующих системах - "солнечных парках".
.. casp
Принцип ~
Солнечная батарея это фотоэлектрический генератор, принцип действия которого основан на физическом свойстве полупроводников: фотоны света выбивают электроны из внешней оболочки атомов. При замыкании цепи возникает электрический ток.
Солнечные батареи соединяют в цепи последовательно и/или параллельно для получения необходимых параметров по току и напряжению.
Солнечные батареи соединяют в цепи последовательно и/или параллельно для получения необходимых параметров по току и напряжению.
Новое слово в производстве солнечных батарей
Технология, исследователями из университета штата Иллинойс под руководством Джона Роджерса, основана на получении сверхтонких пластин обычного кремния и аккуратного нанесения их на гибкую поверхность. Это позволит, например, наносить светочувствительную пленку на стеклянные фасады зданий и окна автомобилей, превращая эти плоскости в готовые источники электроэнергии.
На фоне постоянного роста цен на нефть и перспективы глобальных изменений климата все большим спросом пользуются альтернативные источники энергии, в особенности солнечные батареи. Тонкопленочные фотоэлементы производят многие компании, включая японскую Sharp и немецкую Q-Cells. Но существующие солнечные батареи на пленочной основе далеко не так эффективны, как традиционные модели.
Для производства фотоэлементов по новой технологии используется традиционный монокристаллический кремний. «Это надежно, — говорит Роджерс. — Это очень эффективно. Но в своей традиционной форме монокристаллические фотоэлементы жесткие и хрупкие».
Процесс создания новых батарей основан на получении сверхтонких срезов кремниевой подложки, которые в зависимости от приложения могут быть тоньше оригинальной пластины в 10-100 раз. После нарезки специальное устройство собирает тонкие куски кремния и переносит их на пленку с помощью процесса, больше всего напоминающего чернильный штамп. Затем остается только соединить полученные солнечные элементы в батарею и снабдить электрическими выводами.
Гибкость новых батарей облегчит их транспортировку. На вопрос о том, как будут перевозить новые батареи, Роджерс ответил: «Их будут сворачивать, как ковры, и закидывать в грузовик».
На фоне постоянного роста цен на нефть и перспективы глобальных изменений климата все большим спросом пользуются альтернативные источники энергии, в особенности солнечные батареи. Тонкопленочные фотоэлементы производят многие компании, включая японскую Sharp и немецкую Q-Cells. Но существующие солнечные батареи на пленочной основе далеко не так эффективны, как традиционные модели.
Для производства фотоэлементов по новой технологии используется традиционный монокристаллический кремний. «Это надежно, — говорит Роджерс. — Это очень эффективно. Но в своей традиционной форме монокристаллические фотоэлементы жесткие и хрупкие».
Процесс создания новых батарей основан на получении сверхтонких срезов кремниевой подложки, которые в зависимости от приложения могут быть тоньше оригинальной пластины в 10-100 раз. После нарезки специальное устройство собирает тонкие куски кремния и переносит их на пленку с помощью процесса, больше всего напоминающего чернильный штамп. Затем остается только соединить полученные солнечные элементы в батарею и снабдить электрическими выводами.
Гибкость новых батарей облегчит их транспортировку. На вопрос о том, как будут перевозить новые батареи, Роджерс ответил: «Их будут сворачивать, как ковры, и закидывать в грузовик».
Солнечная батарея
один из генераторов альтернативных видов энергии, превращающих солнечное электромагнитное излучение(проще говоря - свет) в электричество. Является объектом исследования гелиоэнергетики . Производство солнечных батарей развивается быстрыми темпами в самых разных направлениях.
Использование -
Солнечные батареи очень широко используются в тропических и субтропических регионах с большим количеством солнечных дней. Особенно популярны в странах Средиземноморья, где их помещают на крыши жилых зданий для нагрева воды, получения электричества. В перспективе они, вероятно, будут применяться для подзарядки электромобилей.КПД фотоэлементов и модулей -
Мощность потока солнечного излучения на квадратный метр, без учёта потерь в атмосфере, составляет около 1350 ватт[1]. В то же время, удельная мощность солнечного излучения в Европе в очень облачную погоду даже днём может[2] быть менее 100 Вт/м². С помощью наиболее распространённых солнечных батарей можно преобразовать эту энергию в электричество с КПД 9-24 %. При этом цена батареи составит около 1—3 долл. за Ватт номинальной мощности. При промышленной генерации электричества с помощью фотоэлементов цена за кВт·ч составит 0,25 долл. Ожидается, что к 2010 году себестоимость снизится до 0,15 долл.[3]Сообщается, что в отдельных лабораториях получены солнечные элементы с КПД 44 %. В 2007 году появилась информация, о изобретении российскими учёными (г. Дубна) элементов с КПД 54 %, но эти высокоэффективные панели не могут массово использоваться в виду своей высокой себестоимости, над этой проблемой и работают многие учёные.
Факторы влияющие на КПД -
Особенности строения фотоэлементов вызывают снижение производительности панелей с ростом температуры.Частичное затенение панели вызывает падение выходного напряжения за счёт потерь в неосвещенном элементе, который начинает выступать в роли паразитной нагрузки. От данного недостатка можно избавиться путем установки байпасса на каждый фотоэлемент панели.
Из рабочей характеристики фотоэлектрической панели видно, что для достижения наибольшего КПД требуется правильный подбор сопротивления нагрузки. Для этого фотоэлектрические панели не подключают напрямую к нагрузке, а используют контроллер управления фотоэлектрическими системами, обеспечивающий оптимальный режим работы панелей.
.. casp
Подписаться на:
Сообщения (Atom)
