Солнечные панели — эффективное использование

Как утверждают ученые, в ближайшие 5 миллиардов лет наше солнце будет светиться и поэтому можно считать, что солнечная энергия бесконечна. Казалось бы, достаточно установить массив солнечных панелей необходимой мощности и можно в дальнейшем получать эту нескончаемую энергию. Но, к сожалению, солнечные панели не могут вырабатывать электричество постоянно и стабильно.

Солнечные панели называются «солнечными» потому, что работают по принципу «один электрон в обмен на один фотон». Другими словами, для того чтобы панель работала она должна освещаться. Максимальную же мощность она вырабатывает тогда, когда освещается прямыми солнечными лучами.

Бывают ситуации, когда несколько дней стоит пасмурная погода. В это время солнечные панели едва ли будут вырабатывать 10-15% своей мощности. Так же они не работают ночью. Возникает закономерный вопрос: каким образом запасать солнечную энергию впрок и эффективно её использовать ?

Для использования энергии, произведённой солнечными панелями существует два типа систем:

Автономные системы накопительного типа, запасающие энергию

Синхронные On-Grid системы, подключаемые к существующей электросети

Электронные компоненты автономной электростанции накопительного типа

Аккумуляторная батарея электростанции накопительного типа

OnGrid инверторы мощностью 25 кВт, подключенные к трёхфазной сети

Необходимо пояснить, что солнечные и ветровые электростанции накопительного типа используются там, где поблизости нет доступных электрических сетей (дачные дома, удаленные фермерские хозяйства, рыболовные бригады и охотничьи кордоны). Такие объекты обычно имеют небольшую потребляемую мощность и строительство длинной линии электропередачи до них оказывается дороже стоимости автономной солнечной или гибридной ветро-солнечной станции.

В системах накопительного типа, электроэнергия, полученная от солнечных панелей накапливается в различного вида аккумуляторах. Это могут быть газовые, гироскопические, тепловые, гравитационные жидкостные, и наиболее известные для нас — электрохимические аккумуляторы.

Электрохимические аккумуляторные батареи могут быть щелочными, кислотными, литий-ионными и совсем уж экзотическими солевыми и потоковыми ванадиевыми. Наиболее распространенные и доступные для использования в солнечных электростанциях — это кислотные свинцовые и литий-ионные батареи. При выборе типа аккумуляторов люди часто приобретают самые дешевые AGM или GEL герметичные свинцовые батареи. Многолетний опыт эксплуатации показал, что в цикличном режиме работы (постоянный разряд и последующий заряд) аккумуляторы данного типа могут служить не более 3-х лет.

Более долговечными являются свинцовые аккумуляторы с трубчатыми электродами типа OPzV. В цикличном режиме работы, при разряде до 50% от их ёмкости, можно надеяться на срок службы таких батарей до 10 лет.

Если же объект находится в черте города или посёлка и подключен к существующей электросети, то применение систем накопительного типа нецелесообразно. В данной ситуации используются системы, которые не содержат аккумуляторов и подключаются параллельно центральным сетям электроснабжения. Такие электростанции называют синхронными (OnGrid).

Для монтажа такой электростанции необходимо количество солнечных панелей, которое уместится на крыше здания или отведённом для этого участке и специальный сетевой инвертор. Сетевые инверторы бывают однофазными на напряжение 220 В, или трехфазными на напряжение 380 В.

Выработанный солнечными панелями постоянный ток, преобразуется инвертором в переменный с необходимыми частотой и напряжением. Отличительной особенностью работы сетевого инвертора является точнейшая синхронизация с сетью и мгновенная подстройка под её текущие параметры. Это необходимо для эффективной и безопасной передачи электроэнергии в общую сеть. Если по каким-то причинам напряжение в сети пропадает, инвертор мгновенно отключается.

Принцип работы синхронной электростанции, подключенной к сети, можно сравнить с сообщающимися сосудами. Электроэнергия будет перетекать оттуда где её больше туда где её меньше. Другими словами, если текущее потребление электричества больше того что в данный момент вырабатывают солнечные панели, то недостаток энергии будет компенсироваться из общей электросети. И, наоборот, если панели вырабатывают больше текущего потребления объекта, лишняя энергия будет сбрасываться в общую сеть. Если в процессе работы системы посмотреть на электросчётчик, то в первом случае можно увидеть что он крутится гораздо медленней. Во втором же случае счётчик может остановиться, а то и вовсе начать крутиться в обратную сторону, а все включенные электроприборы будут работать от энергии солнечных панелей! Можно также установить специальный двунаправленный счетчик, который считает как потреблённую, так и возвращённую в сеть электроэнергию. А если при этом заключить договор с электрической компанией на возвратный «зелёный» тариф, то можно начать зарабатывать деньги!

Несомненным плюсом подобной электростанции является отсутствие в ней аккумуляторных батарей, вследствие чего уменьшается количество используемых электронных блоков. Это отражается на конечной стоимости готовой системы. Экономия может достигать 50% по сравнению с электростанциями накопительного типа.