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:

1. Наличие газового отопления.
2. Использование газовой плиты и духовки
3. Наличие максимального количества энергосберегающих ламп для освещения (например, 75-80% от всего освещения)
4. Отсутствие больших резистивных нагрузок, таких, как: электрическая баня, электронагреватели, электрические теплые полы, подогреватели крыши и т.п.
5. 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.

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