items (0)

Как вы все уже знаете, в Украине не один год как действует «Зелёный тариф». «Зелёный тариф» - является экономическим и политическим механизмом, предназначенным для привлечения инвестиций в технологии использования возобновляемых источников энергии. Согласно Закону Украины «Об электроэнергетике» № 575/97-ВР от 16.10.1997 «зеленый» тариф является специальным тарифом, по которому закупается электричество, произведенное с использованием альтернативных источников электроэнергии. Об этом говорят на тренингах Академии Ивент Менеджмента: https://eventacademy.com.ua/kurs_event_manager/. Предлагают ивенты в этой сфере, а также помогает в организации фестивалей экологической направленности.

Величины «зеленого» тарифа устанавливаются до 2030 года, и государство гарантирует его применение к электростанциям, введенным в эксплуатацию во время его действия.  Это даёт возможность заинтересованным лицам действительно зарабатывать деньги из воздуха, воды и солнца.

В настоящее время в Украине действует различные «Зелёные тарифы», так малые гидроэлектростанции производят энергию по 89 коп. за 1 КВт*ч , энергии ветра продаётся по 1 грн. 30 коп., «солнечная энергия» является самой дорогостоящей и за её продажу государству, вы сможете заработатьв 5 грн. 33 коп за 1 КВт*ч. 

Компания «SolarEnergy» предлагает полный комплекс услуг по установке ветроэнергетических генераторов и солнечных батарей, так же оказываем помощь в оформлении документов для получения «Зелёного тарифа». Оборудование можно взять в  магазине электрики Москвы ассортимент и цены отличные.

solar-panel

Компания имеет опыт и подготовленный персонал по установки солнечных электростанций. У нас индивидуальный подход к каждому клиенту и мы не боимся браться за самые, на первый взгляд невыполнимые задачи.

Новые возможности «зеленого» тарифа

 

«Зеленый» тариф теперь стал более доступен. Для частных домовладельцев введен новый, выгодный, порядок продажи, учета и взаиморасчетов за электроэнергию, генерируемую их ФЭС ( фото-электростанциями) –«ЗЕЛЕНЫЙ» ТАРИФ ДЛЯ ЧАСТНЫХ ЛИЦ

Правила подобного учета вступили в силу с 10 июня 2014 года.

Более детально с правилами учета вы можете ознакомиться, перейдя по ссылке: http://zakon1.rada.gov.ua/laws/show/z0539-14

Каковы же основные положения «нового» «зеленого» тарифа для частных домов?

   - Домовладелец имеет право продавать сгенерированную энергию, которая превышает его собственное потребление за месяц. С расценками на новый «зеленый» тариф для частников можно ознакомиться здесь: http://www.nerc.gov.ua/index.php?id=9612 . Оплата за сгенерированную энергию осуществляется местным облэнерго на ваш открытый счет в банке.

   - Мощность солнечной электростанции, установленной на частном домовладении не должна в сумме превышать 10 кВт. 10 кВт это номинальная мощность инвертора. Если его мощность превысит 10 кВт, то энергопоставляющая организация откажет в присоединении, а как следствие и в «зеленом» тарифе. При этом мощность установленной солнечной батареи не должна превышать мощность разрешенного ввода.

- Инвестировать в оформление «зеленого» тарифа можно следующим образом:

1) Установить солнечную электростанцию суммарной мощностью не более 10 кВт. В случае если разрешенный ввод электроэнергии на ваше домовладение меньше, нежели мощность солнечной станции, которую вы хотите поставить, то наша компания поможет вам увеличить мощность ввода. Следует заметить, что в правилах оговаривается монтаж на сооружениях. Учитывается ли наземный монтаж – неизвестно. Установленное оборудование обязано пройти процесс сертификации в Украине. Станция должна быть смонтирована в соответствии с ПУЭ (правилами устройства электроустановок).

2) Написать заявление и составить договор с энергопоставляющей организацией, которая будет выплачивать «зеленый» тариф.

3) Оплатить присоединение к электрической сети и установить счетчик.

ООО «Энергетическая альтернатива» предлагает свои услуги в предоставлении сертифицированного оборудования, монтаже солнечной электростанции «под ключ» и всех необходимых комплектующих элементов, а также осуществляет юридическое и техническое сопровождение в оформлении «зеленого тарифа».

Как получить зелёный тариф?

Наиболее простая процедура получения зеленого тарифа — для частных домохозяйств. Частные домовладельцы могут подключать по зеленому тарифу фотоэлектрические станции мощностью до 30 кВт.

Подключения зеленого тарифа для частников включает несколько шагов, пройти которые Вам бесплатнопомогут специалисты Атмосферы.

Компания SolarEnergy оказывает бесплатные консультационные услуги по подключению зеленого тарифа для всех своих клиентов!

Закажите свою фотоэлектрическую станцию, а наши специалисты бесплатно объяснят, как подключить ее к зеленому тарифу, и расскажут, что делать на каждом этапе подключения. Начать можно прямо сейчас, просто заполнив эту форму:

Опубликовано в Интересно узнать

 

Солнечные энергетические технологии превращают электромагнитное излучение Солнца в формы тепла и электроэнергии, пригодные для использования. Солнечная энергия может использоваться в деятельности человека, включая: сушку, приготовление пищи, дистилляцию/опреснение, обогрев бассейнов, нагрев воды, отопление, охлаждение и производство электроэнергии (см. Применение солнечной энергии).

Солнечная энергия может использоваться посредством трех основных технологий (см. ниже):

Солнечный ресурс: радиационный баланс

Для использования солнечного излучения следует определить, в каком количестве оно поступает в определенное место за определенный период времени. Это называется «радиационным балансом», который регулируется астрономическими отношениями (суточными и сезонными циклами) с одной стороны, и атмосферными условиями (мутностью и облачностью), с другой. Кроме того, рельеф местности (возвышенности и затенение) также влияют на радиационную нагрузку.

Солнечная постоянная, равная примерно 1360 Вт/м-2 (Ватт на метр квадратный), это количество энергии, которое поступает в верхние слои атмосферы. Когда солнечный свет проходит через земную атмосферу, происходит три процесса: солнечное излучение проходит через атмосферу, рассеивается или поглощается. Поглощение верхней части атмосферного излучения атмосферными газами составляет около 18%. Рассеивание происходит, когда фотон излучения при прохождении атмосферы встречает препятствие на своем пути и изменяет направление. Мутность атмосферного воздуха (т. е. наличие рассеянных молекул солнечного света в атмосфере) присутствует даже при безоблачном небе и при наличии облаков, рассеивание увеличивается, и нагрузка излучения значительно уменьшается. Часть излучения, которая не рассеивается и не поглощается, направляется непосредственно к поверхности земли. Радиационный баланс в любом определенном месте формируется из диффузного (рассеянного) излучения.

Воздействие атмосферы: передача, рассеивание и поглощение

Воздействие атмосферы: передача, рассеивание и поглощение

Солнечный ресурс Европы

Карты солнечного излучения на этой странице показывают радиационный баланс в Европе и Беларуси (ежегодный общий в кВт/м-2). В целом, радиационный баланс уменьшается с увеличением широты от экватора, а также при влажном климате и в присутствии загрязнения в связи с повышенной концентрацией частиц в атмосфере.

Беларусь ежегодно получает в общем 1000   1150 кВт/м-2, что составляет около половины радиационного баланса Южной Европы и Ближнего Востока (приблизительно 2200 кВт/м-2) и превышает показатель Северной Европы и России (800 кВт/м-2).

Эти измерения применяются к солнечному излучению, падающему на горизонтальную поверхность. Для применения солнечных технологий уместней будет рассмотреть, какое количество излучения поступает на поверхность под оптимальным углом наклона, так как солнечные коллекторы и фотоэлектрические панели устанавливаются под углом к солнцу. На таких поверхностях солнечный ресурс увеличивается до 1150-1350 кВт/м2, изменяясь между западной и восточной частями страны.

Потенциал солнечной электроэнергии в Европе

Карты были составлены с использованием климатологических данных Европейского атласа солнечного излучения (ЕАСИ) и данных о солнечном излучении, предоставленными солнечной радиационной моделью R.sun, Это значит, что они основаны на средних величинах, измеренных различными метеорологическими станциями Европы, которые были интерполированы, чтобы заполнить расстояние между отдельными местоположениями станций. Источник: EU PV GIS


Состояние на данный момент

В настоящее время использование солнечной энергии минимально. На 2007 год выработка электроэнергии с использованием солнечной энергии в Беларуси не проводилась. Существует только несколько пилотных проектов солнечных водонагревательных установок с использованием плоских солнечных коллекторов.

Технологии: Солнечные коллекторы

Солнечные коллекторы поглощают солнечный свет для отопления помещений и нагрева воды, а также охлаждения. Существует три основных типа солнечных коллекторов:

  • Солнечные воздушные коллекторы, которые нагревают воздух для отопления помещений здания
  • Плоские солнечные коллекторы, которые имеют обычную конструкцию и используются для нагрева воды
  • Вакуумные солнечные коллекторы, которые являются более эффективными и более дорогими, чем плоские солнечные коллекторы

Солнечные воздушные коллекторы

Солнечные воздушные коллекторы, как правило, изготовлены из металла и имеют отверстия по всей поверхности. Для оптимального функционирования они располагаются на южной стороне здания. Наружный воздух поступает в коллекторы и , нагреваясь на солнце, поднимается. Далее он идет в верхнюю часть коллектора и попадает в здание, обеспечивая находящихся внутри людей свежим предварительно нагретым воздухом. Такой нагрев может обеспечить отопительную нагрузку или, по крайней мере, сократить количество тепловой энергии на отопление помещений.

Существует два типа солнечных воздушных коллекторов: незастекленный и застекленный.

Незастекленные коллекторы существуют на протяжении более 20 лет и первоначально использовались в промышленности, постепенно расширяя сферу использования до коммерческой и других более крупных областей. С помощью коллекторов свежий наружный воздух подогревается и идет внутрь здания, получая энергию в настенном положении от солнечных лучей, падающих под небольшим углом, (там, где стены не выходят на южную сторону, коллекторы также могут быть расположены на крыше).

Наружная поверхность имеет микро-отверстия, через которые слои теплого воздуха задерживаются и равномерно поступают в воздушную полость задней внешней части коллектора. Благодаря отрицательному давлению воздух поступает снаружи и циркулирует через обычные системы вентиляции здания.

Было продемонстрировано, что незастекленные системы могут покрыть вплоть до половины обычной отопительной нагрузки и что RETScreenявляется точной моделью для прогнозирования производительности системы. Техническое обслуживание технологий не требуется в течение примерно 30-летнего срока службы.

Существует смешанный вариант, при котором незастекленные коллекторы соединяются с фотоэлектрической панелью. Незастекленные системы выступает в качестве опорной конструкции солнечной панели, снимая с нее тепло. Это увеличивает эффективность ФЭ системы и дает возможность использовать солнечную энергию для отопления, которое в любом другом случае было бы просто потеряно.

Незастекленный коллектор

Незастекленный коллектор

Источник: Википедия

В отличие от незастекленных солнечных коллекторов, использующих наружный воздух, застекленные коллекторы обеспечивают выработку тепла за счет рециркуляции воздуха, находящегося в здании. Существуют три основных вида застекленных коллекторов, которые отличаются способу прохождения воздуха через трубу: проходные, переднепроходные и заднепроходные коллекторы (четвертый вариант представляет собой сочетание переднепроходных и заднепроходных коллекторов).

Все виды коллекторов состоят из поглощающего материала для осуществления теплопередачи, нагретый воздух направляется через трубу именно туда, где он необходим. В проходном коллекторе воздух проходит по трубе через волокнистый материал на стороне поглотителя, нагреваясь за счет проводящих свойств материала и конвекции воздуха. В заднепроходных, переднепроходных и комбинированных видах коллекторов воздух направляется либо к передней, либо к задней, либо к обеим его сторонам.

Проходные коллекторы обеспечивают высокую проводящую интенсивность теплопередачи благодаря большой площади поверхности, но в них могут возникать проблемы с ухудшением поверхности поглотителя, что также связано с качеством воздуха и производительностью. Переднепроходные коллекторы подвержены пыли, что снижает эффективность системы.

Нагрев воды

Стандартный солнечный водяной коллектор показан на следующей странице. Для подогрева воды или ее использование на нужды отопления, водяной солнечный коллектор должен быть смонтирован под оптимальным углом наклона к солнцу. Внутри коллекторов находится жидкость, которая поглощает солнечное излучение в виде тепла и переносит его от коллектора к баку для хранения воды. Солнечная тепловая система называется «активной» или «пассивной» в зависимости от того, используется ли электронасос для циркуляции жидкости, переносящей тепло. Еще одно различие существует между «разомкнутыми системами» (или «прямыми») солнечными тепловыми системами, прокачивающими питьевую воду через коллектор, или «замкнутыми системами» (или «непрямыми»), означающими, что жидкость (разбавленная вода или антифриз) передает свое тепло через спираль в бак для хранения воды.

Принципы работы комплексных солнечных тепловых коллекторов в зданиях

Принципы работы комплексных солнечных тепловых коллекторов в зданиях

Источник: Немецкое Агентство по Возобновляемым Источникам Энергии

Существует два основных типа солнечных коллекторов: плоские и вакуумные солнечные коллекторы. Используемый тип зависит от приоритетов конкретной установки.

Плоские или вакуумные солнечные коллекторы

являются наиболее распространенным типом солнечных тепловых технологий. Они состоят из темной плоской панели, покрытой анти-рефлексивным покрытием, через которое проходит солнечное излучение и поглощается темным абсорбером, который сделан из термостойких полимеров, алюминия, стали или меди. Из абсорбера солнечное тепло передается жидкости, которая циркулирует в трубах коллектора. Вода проходит через абсорбер по множеству тонких трубок и нагревает его.

Конфигурация труб варьируется в зависимости от конструкции, однако доминирующая модель (“арфа”) использует две большие горизонтальные трубы в верхней и нижней части коллектора и многочисленные мелкие трубки, соединяющие их (так называемые «магистральные трубы» и «стояки» соответственно). Стояки связаны с «ребрами абсорбера». Во время работы жидкость, переносящая тепло, подается из накопительного бака горячей воды (прямая система) или теплообменника (непрямая система) в нижнюю магистральную трубу коллектора, проходит вверх по стоякам, где тепло собирается с ребер абсорбера и выходит из верхней магистральной трубы коллектора.

Альтернативной конструкцией труб «арфе» является «змеевик», который состоит из одной центральной трубы, соединяющей верхнюю и нижнюю часть коллектора (однако, следует отметить, что змеевидные плоские коллекторы не могут использоваться в водосточных системах, которые имеют низкие эксплуатационные расходы на непрямые активные солнечные тепловые коллекторы).

Ожидаемый срок службы большинства плоских солнечных коллекторов более 25 лет.

Прямые солнечные системы
Прямые солнечные системыИсточник: Wikimedia

Непрямые солнечные системы
Непрямые солнечные системыИсточник: Wikimedia

Вакуумные коллекторы состоят из крепкого жаропрочного стекла (например, Pyrex), которое выполнено в виде двойной стенки концентрических трубок. Вакуум, который пропускает солнечное тепло, ограничивает тепловые потери обратно в окружающую среду, создавая среду в центре трубки. На внешней поверхности покрытие – поглощающее, отражающее – на внутренней поверхности. Существует два вида вакуумных коллекторов: «прямоточные» и коллекторы «тепловая труба».

Прямоточные вакуумные коллекторы в качестве теплопередающей среды в солнечной тепловой установке используют жидкость. Она проходит через внутреннюю U-образную трубку к ее основанию и после нагревания возвращается в магистральную трубу.

Вакуумные коллекторы «тепловая труба» используют среду для передачи тепла, которая отделена от основной жидкости солнечной установки. Коллектор «тепловая труба» в центре трубки благодаря вакууму при низкой температуре конденсирует эту жидкость в пар. Нагреваясь, горячий пар поднимается к верхней части трубы в теплообменник, где происходит теплопередача к основной жидкости солнечной установки. Пар конденсируется и течет обратно вниз по трубке коллектора. Из-за движения частиц в вакуумной трубке вакуумные коллекторы «тепловая труба» должны быть установлены с наклоном не менее 25 ºC градусов.

Плоские или вакуумные коллекторы?

Вакуумные коллекторы представляются более совершенными по сравнению с плоскими коллекторами с точки зрения эффективности, однако они также являются более дорогими по сравнению с традиционными плоскими коллекторами. Какой из них лучше выбрать в значительной степени зависит от конкретных требований определенной установки.

Плоские коллекторы имеют то преимущество, что они менее дорогостоящие, их легче интегрировать в существующую крышу, более надежные и лучше себя зарекомендовавшие среди профессионалов. Однако они менее эффективны, при некоторых повреждениях не подлежат ремонту, тяжелее и часто считаются неэстетичными. При условии постоянного солнечного света плоские коллекторы, как правило, более эффективны.

Однако вакуумные коллекторы лучше работают в пасмурной или холодной среде, и, таким образом, хорошо подходят для холодного климата. Потери тепла в окружающую среду снижаются, так как конвекция исключается благодаря вакууму, который является эффективным механизмом изоляции. В результате, зимнее солнце может нагревать воду в вакуумных коллекторах выше 50°С. Они также меньше весят и их легче ремонтировать, заменять отдельные части. Тем не менее, они сложно встраиваются в существующие крыши, менее надежны и в настоящее время занимают гораздо меньшую долю рынка по сравнению с плоскими коллекторами.

Как правило, плоские коллекторы используются в случаях необходимости встраивания в крышу, особенно при настиле новой кровли (так как расходы на технологии могут быть частично компенсированы за счет экономии на новых кровельных материалах) и там, где есть риск поломки (из-за экстремальных погодных условий или вандализма). Вакуумные коллекторы используются в тех случаях, когда эффективность является более важной, чем стоимость, существует небольшая опасность поломки и на плоских крышах или там, где встраивание не требуется.

Технологии: фотоэлектричество

Фотоэлектрические (ФЭ) приборы преобразуют электромагнитное излучение солнца в электроэнергию, готовую для использования. Photos с греческого означает «легкий» и voltaic относится к генерации электрического тока (согласно Алессандро Вольту, которому приписывают изобретение первой электрической батареи).

«Фотогальванический эффект», таким образом, относится к явлению, в котором электроэнергия вырабатывается непосредственно из солнечного электромагнитного излучения, а не путем конвекции (солнечная тепловая энергия), путем сжигания (биомассы и ископаемого топлива) или путем механического преобразования (ветра и гидроэлектроэнергии).

Фотогальванический эффект

Фотогальванический эффект происходит из-за «полупроводниковых» свойств некоторых твердых материалов. Химический состав полупроводников позволяет создавать внутренний электрический ток благодаря движению электронов в материале, когда солнечный свет падает на них. Полупроводники обладают электрическими свойствами, которые находятся между проводниками (например, металлы) и диэлектриками (например, резина). Когда солнечный свет падает на полупроводниковый материал, вырабатывается ток и напряжение, комбинация, результатом которой является поток электроэнергии.

Полупроводники имеют фотоэлектрические характеристики благодаря своей химической структуре на субатомном уровне. Для того чтобы понять электрические свойства полупроводников, полезно визуализировать модель атома Бора.

Модель атома Бора
Модель атома БораИсточник: Барнетт, Б. (2002). Основы физики и схема III-V Многопереходных солнечных элементов.

Вокруг атомного ядра находится ряд круговых орбит, которые заполняются электронами дискретных энергетических уровней. Когда вещество находится в твердом состоянии, его атомы расположены очень близко друг к другу, поэтому имеет эффект размытия электронов дискретных энергетических уровней в так называемые полосы энергии. Благодаря этим полосам энергии электрические свойства присутствуют у различных полупроводниковых материалов.

Важность полос невозможно объяснить, глядя исключительно на модель Бора. Другая визуализация полезна для понимания разницы между диэлектриками, полупроводниками и проводниками. Этот рисунок иллюстрирует ширину запрещенной зоны: количество энергии, необходимой для освобождения электрона из валентной зоны, посредством чего создается электрический ток. Диэлектрики являются плохими проводниками электрического тока, потому что ширина их запрещенной энергетической зоны очень высока, что осложняет электронам переход из валентной зоны в зону проводимости. С другой стороны, проводники (в основном металлы) имеют совмещенную проводимость и валентную зону. Ширина запрещенной зоны полупроводников находится где-то между шириной зоны проводников и диэлектриков, и зависит как от материала, так и от длины волны падающего электромагнитного излучения.

Ширина запрещенной энергетической зоны диэлектриков, полупроводников и проводников
Ширина запрещенной энергетической зоны диэлектриков, полупроводников и проводниковИсточник: Барнетт, Б. (2002)

Способность производить электричество происходит благодаря созданию внутреннего электрического поля, состоящего из тока и напряжения. Понять очень просто, напряжение можно представить в виде потенциальной энергии, которая в сочетании с током (расход электричества) создает электроэнергию. Измеряясь в единицах времени, это представляет собой энергию, которая может быть использована для работы электрических приборов.

Солнце излучает большую часть своей энергии в качестве видимого света, ультрафиолета и ультрафиолетового излучения. Однако значительное количество последних двух в основном блокируется атмосферой и то, что остается, не совпадает с шириной запрещенной зоны большинства ФЭ материалов: энергия в инфракрасной области спектра является слишком низкой, чтобы преодолеть ширину запрещенной зоны полупроводников, и УФ-излучение с более высокой энергией преобразуется непосредственно в тепло.

Это оставляет в основном видимый свет для поглощения и преобразования в электричество, результатом является то, что солнечный светявляется необходимым условием для выработки электроэнергии фотоэлектрическими средствами.

Действительно ли необходим яркий солнечный свет для работы фотоэлектрических технологий?

Для работы фотоэлектрической системы необходим дневной свет, но не прямые солнечные лучи. Действительно, если фотоэлектрический модуль подвергается воздействию искусственного света, он также будет производить электричество.

Солнечный свет состоит как из прямого света, так и из отраженного или рассеянного света (это свет, который был рассеян пылью и частицами воды в атмосфере). Фотогальванические элементы используют не только постоянную составляющую света, но и производят электричество при облачной погоде. Одно из распространенных заблуждений, что ФЭ технологии работают только при прямых солнечных лучах и, следовательно, не подходят для использования в умеренном климате. Но это не так: фотоэлектрические технологии применяются при рассеянном солнечном излучении, а также при прямом солнечном свете.

Когда солнечный свет попадает на фотогальванические элементы, вырабатывается постоянный ток. При направлении электрической нагрузки по всей элементу этот ток можно использовать. Количество полезной электроэнергии, вырабатываемой фотоэлектрическим модулем, пропорционально интенсивности световой энергии, которая попадает в область превращения. Чем доступнее солнечный ресурс, тем выше потенциал выработки электроэнергии.

Однако так как электрическая мощность фотоэлектрического модуля зависит от интенсивности света, воздействию которого она подвергается, определенно, что фотоэлектрический модуль при наличии солнца в полдень в ясный день, будет производить электроэнергию с максимальной мощностью. Таким образом, действительно можно сказать, что фотоэлектрические модули имеют тенденцию к выработке большего количества электроэнергии в яркие дни, чем в пасмурные. Тем не менее, для того, чтобы работать, фотоэлектрические системы не должны обязательно находиться под прямыми солнечными лучами, так что даже в пасмурные дни фотоэлектрические модули будут вырабатывать некоторое количество электроэнергии.

(Источник: Европейская Фотоэлектрическая Ассоциация, EPIA. Часто задаваемые вопросы.)

ФЭ системы

Самые маленькие полупроводники, которые создаются для производства солнечной энергии, называются «солнечными элементами». Отдельные фотогальванические элементы объединяются в фотоэлектрические модули, которые, в свою очередь, могут быть соединены в фотоэлектрическую «батарею».

ФЭ системы

Каждая фотоэлектрическая система состоит из двух основных аппаратных компонентов: фотоэлектрические модули (или батареи) и компоненты «баланса системы», (БС). ФЭ модули – ФЭ элементы, которые преобразуют энергию солнца, а БС способствует доставке и хранению электроэнергии. По существу, компоненты БС являются электрооборудованием массового производства с устоявшимися рынками за пределами солнечного сектора, т.е. автоматические выключатели, диоды, предохранители, аварийные выключатели, провода, измерительные сетевые соединения, средства защиты от коротких замыканий, инверторы и электрические системы памяти соединяют солнечный модуль в единую систему. Каждая фотоэлектрическая система имеет немного различные требования к БС в связи с различными требованиями к конкретным участкам.

Существует два основных отличия, которые обычно проводятся между различными типами фотоэлектрических систем. Одно из них касается систем связи с существующей инфраструктурой электроэнергии («электросеть»), а другое – уровня систем «интеграции в сооружения».

Электросеть

Первое крупное отличие проводится между «автономными» и «подключенными к сети» системами.

исторически наиболее распространенный способ применения ФЭ технологий, начиная с крупномасштабного использования в космосе спутников связи до небольшой бытовой электроники, например, калькуляторы и часы.

Автономная ФЭ система состоит из фотоэлектрического модуля или батареи, которые подключены к интерфейсу (контроллеру заряда). Постоянный ток, вырабатываемый модулем, используется либо непосредственно для бытовых приборов – таких, как освещение, – либо хранится в установке батареи. Инвертор преобразует постоянный ток в переменный, который чаще используется для электрических устройств. Хотя большинство недавно установленных систем являются системами, подключенными к сети, автономные ФЭ системы имеют многочисленные способы применения и до сих пор находят новые ниши для использования. Например, ФЭ система может обеспечить необходимой энергией резервные системы для электрификации отдаленных районов, водоснабжение посредством использования водяных насосов на юге, внеземные спутники и наземные станции связи, автобусные остановки и приюты, парковки и автостоянки, а также использоваться при нарушении энергоснабжения стихийными бедствиями.

Разумным объяснением использования автономного подключения является то, что расходы на единицу ФЭ системы меньше, чем затраты на прокладку линий электропередач и потери в распределительной сети. Часто ФЭ системы используются в сочетании с установками, использующими ископаемые виды топлива, которые начинают работать при отсутствии солнечного света.

Подключение к сети начало использоваться в 1980-х годах, когда в США были построены крупномасштабные солнечные электростанции. Это происходило в связи с «энергетическими кризисами» 1970-х годов, после чего значительная часть денег правительства, предназначенная для НИОКР, была направлена на солнечные фотогальванические исследования. Системы, подключенные к сети, как правило, не связаны с батарейной системой хранения. Вместо нее, резервное электричество потребляется из сети в тех случаях, когда энергии от ФЭ е хватает или она полностью отсутствует. В зависимости от договоренности с местным поставщиком энергии, избыток выработанной электроэнергии может быть «отправлен» обратно в сеть, а иногда и продан по существующим (или даже выше чем рыночным) ценам на электроэнергию.

Системы, подключенные к сети, имеют многочисленные способы применения, это, например, экологически чистые источники энергии на крышах домов, распределительное производство для минимизации производственных потерь, которые происходят в процессе распределения электроэнергии по линиям электропередач. Другой важной нишей применения является снижение максимальной потребности в электроэнергии. В теплом климате интенсивное использование систем кондиционирования воздуха приводит к появлению так называемых пиковых нагрузок, которые возникают около полудня, что совпадает с наиболее продуктивным периодом для выработки фотоэлектрической энергии.

Интеграция сооружений

Благодаря модульности фотоэлектрических систем, можно производить градацию ФЭ в зависимости от различных способов использования (начиная от систем совсем малых размеров, например, знаки на парковке или дороге, микро-производство для домашних хозяйств и в городской среде, до выработки электроэнергии в необходимом масштабе в несколько сотен или даже тысяч мегаватт). Нередко проводится различие по степени «интеграции в сооружение» ФЭ системы:

  • «Автономные» ФЭ единицы, которые не устанавливаются на существующие структуры на долгий промежуток времени и часто не подключаются к сети;
  • «Накладные» солнечные панели, которые размещены на существующих структурах и подключены к существующим сетям электроэнергии;
  • «Интегрированные», которые не устанавливаются на созданную структуру, а скорее становятся частью зданий (и часто подключены к сети).

ФЭ системы

Автономные и накладные ФЭ системы исторически доминировали на рынке. Совсем недавно интегрированные системы начали распространяться благодаря общему мнению, что ФЭ системы хорошо подходят при строительстве в условиях городской застройки. Принципы интегрированной системы почти такие же, как и принципы фотоэлектрических технологий, за исключением того, что модуль и компоненты «баланса системы» были изготовлены из различных материалов, используемых в строительной отрасли.

Интегрированные системы можно сгруппировать в два основных класса: фасадные системы (связанные с наружным покрытием), которые включают в себя стены, подоконные стеновые панели, стекла, навесы и детали затенения, и кровельные системы, которые включают в себя кровельную черепицу, кровельную дранку и застекленную крышу. Интегрированные системы известны за их обычно «футуристический» вид, который часто делает их «престижный фасад» подходящим для муниципальных и правительственных зданий.

С одной стороны, интегрированные системы являются инновационными, благодаря их эстетическим преимуществам по сравнению со “встроенными” накладными солнечными панелями: дело в том, что они являются частью здания, в отличие от построенных на крыше. Важно отметить, что с финансовой точки зрения, интегрированные системы также являются относительно более привлекательными, чем накладные панели: строительные материалы интегрированных систем выступают в качестве прямой замены обычным строительным материалам.

Фотоэлектрические материалы и виды солнечных элементов

Солнечные элементы, которые вырабатывают электрическую энергию на основе фотоэлектрических свойств полупроводниковых материалов, являются материальной основой фотоэлектрических технологий. В настоящее время наиболее известным полупроводником на рынке является кремний . Он поставляется в двух (моно-и поли-) кристаллической и некристаллической («аморфной») формах. Различные полупроводники, такие как доминирующие материалы на основе кремния, германий (Ge), кремний (Si), арсенид галлия (GaAs) и сульфид кадмия (CdS), имеют различную эффективность преобразования и отличаются по внешнему виду и цвету. Например, монокристаллические модули имеют темный и равномерно синий цвет, поликристаллические модули имеют различные сверкающие голубые тона и тонкопленочный аморфный кремний – от красновато-коричневого до черного. Могут быть получены модули с разными цветами (среди прочих, зеленый, серебряный, золотой), однако в основном они имеют более низкую эффективность преобразования.

Эффективность преобразования солнечного элемента показывает процент доступного солнечного излучения, который преобразуется в электроэнергию. Таким образом, эффективность преобразования солнечного элемента зависит от светочувствительных свойств полупроводниковых материалов, используемых в ФЭ элементах. Диапазон существующих полупроводников часто группируют в три «поколения», связанные с использованием различных видов полупроводников, и это отражает изменения приоритетов НИОКР в промышленности. Поколения также тесно связаны с развивающейся технологией элементов. В настоящее время эффективность находится в диапазоне между 4% (третье поколение), 4   12% (второе поколение) и 13   22% (первое поколение). Однако следует отметить, что эффективность изменяется по мере развития технологий.

 Первое поколениеВторое поколениеТретье поколение
http://re.energybel.by/wp-content/themes/purevision/styles/style1/images/back.png) repeat scroll transparent;"> http://re.energybel.by/wp-content/themes/purevision/styles/style1/images/back.png) repeat scroll transparent;">Моно http://re.energybel.by/wp-content/themes/purevision/styles/style1/images/back.png) repeat scroll transparent;">Поли http://re.energybel.by/wp-content/themes/purevision/styles/style1/images/back.png) repeat scroll transparent;">A-Si http://re.energybel.by/wp-content/themes/purevision/styles/style1/images/back.png) repeat scroll transparent;">CdTe http://re.energybel.by/wp-content/themes/purevision/styles/style1/images/back.png) repeat scroll transparent;">CI(G)S http://re.energybel.by/wp-content/themes/purevision/styles/style1/images/back.png) repeat scroll transparent;">DCCC/OPV http://re.energybel.by/wp-content/themes/purevision/styles/style1/images/back.png) repeat scroll transparent;">ФЭ концентратор
http://re.energybel.by/wp-content/themes/purevision/styles/style1/images/back.png) repeat scroll transparent;">Эффективность элемента (%) http://re.energybel.by/wp-content/themes/purevision/styles/style1/images/back.png) repeat scroll transparent;">16-22 http://re.energybel.by/wp-content/themes/purevision/styles/style1/images/back.png) repeat scroll transparent;">14-18 http://re.energybel.by/wp-content/themes/purevision/styles/style1/images/back.png) repeat scroll transparent;">5.4-7.7 http://re.energybel.by/wp-content/themes/purevision/styles/style1/images/back.png) repeat scroll transparent;">9-12.5 http://re.energybel.by/wp-content/themes/purevision/styles/style1/images/back.png) repeat scroll transparent;">7.3-12.7 http://re.energybel.by/wp-content/themes/purevision/styles/style1/images/back.png) repeat scroll transparent;">2-4 http://re.energybel.by/wp-content/themes/purevision/styles/style1/images/back.png) repeat scroll transparent;">30-38

Источник: EPIA. ФЭ технологии

Заводская себестоимость варьируется в зависимости от технологии, а также от масштаба производства.

Заводская себестоимость варьируется в зависимости от технологии, а также от масштаба производства.

Монокристаллический кремний является основой солнечных элементов «первого поколения». Он исторически доминировал и занимал на рынке до 90%, но его доля рынка уменьшается. Монокристаллический кремний является наиболее эффективным и коммерчески доступным материалом для солнечных элементов. Он немного дороже, чем альтернативные варианты из-за относительно трудоемкого и дорогостоящего процесса производства. Элементы первого поколения имеют относительно толстый слой (как правило, монокристаллический) кремния, который укладывается поверх металлической основы (базовый контакт). Две стороны полупроводников присадочные, это значит, что к кремнию добавлены примеси в виде других химических элементов – с одной стороны полупроводник обогащается электронами (n-типа), путем добавления химического элемента с более высоким количеством электронов (как правило, фосфор) к кремнию, и элемент с малым количеством электронов (как правило, бор) к другой стороне (р-тип). Легирование проводится для улучшения проводящих свойств полупроводника путем создания так называемого p-n-перехода, где создается естественное электрическое поле. Антиотражающее покрытие и очень тонкая металлическая сетка укладываются поверх p-n-перехода, к которому присоединяется провод, замыкающий цепь.

ФЭ элемент первого поколения

ФЭ элемент первого поколения

Монокристаллические элементы состоят из монокристаллов кремния, поликристаллические элементы состоят из нескольких кристаллов кремния, аморфные элементы имеют хаотичную некристаллическую молекулярную структуру. Каждый из них подвергается различным производственным процессам, которые приводят к разной эффективности преобразования и разной заводской себестоимости. Сначала поликристаллические и аморфные элементы использовались в качестве дешевой альтернативы монокристаллическому кремнию, а затем стали использоваться в тонкопленочных элементах. Тонкопленочные элементы представляют то, что обычно называется «вторым поколением» развития ФЭ элементов. Это название происходит от способа, благодаря которому полупроводник превращается в элемент: «нанесением» последовательных слоев атомов и молекул, а не выращиванием кристаллов.

Thin film cells are made up of a very thin layer of photovoltaically active substance that is deposited on an inexpensive supporting material, such as glass. As with the standard cell, the central object of the thin-film is a pn-junction, which is on one side coated by a metal and on the other side by a transparent semiconductor (usually an oxide) and a protective coating of glass.

Тонкопленочные элементы состоят из очень тонкого слоя фотоэлектрически активного вещества, которое наносится на недорогое основание, например, стекло. Как и в стандартном элементе, центральным объектом тонкопленочных элементов является p-n-переход, который, с одной стороны покрыт металлом, а с другой стороны, прозрачным полупроводником (обычно оксидом) и защитным покрытием из стекла.

Преимущество тонкопленочных элементов заключается в меньшем использовании полупроводникового материала – от 100 до 1000 раз по сравнению со стандартными кремниевыми элементами, а также в меньшей площади элемента – всего лишь от 1 до 10 микрометров по сравнению с рабочей площадью стандартного элемента от 100 до 300 микрометров. Это значительно снижает издержки производства и означает, что недорогие ФЭ элементы массового производства могут быть получены в процессе автоматизированных и непрерывных процессов производства. Вещества, которые чаще всего используются для тонкопленочных элементов: кристаллический кремний, аморфный кремний, теллурид кадмия, сульфид кадмия, медь, индий, галлий и диселенид. К 2020 году эти материалы могут составлять до 35% мирового рынка ФЭ элементов.

Солнечный элемент третьего поколения
Солнечный элемент третьего поколения Источник: Санлэб, Канада

Многопереходные элементы обладают революционной возможностью преодоления предельного значения натурального выхода энергии элементов первого и частично элементов второго поколения («Лимит Шоккли-Кейсера»). Утверждается, что теоретический предел количества падающего излучения, которое может конвертировать однопереходный солнечный элемент, составляет около 33% (для кремниевого элемента с шириной запрещенной зоны около 1,1 электрон-вольт). Это теоретический расчет, основанный на разнице энергий между солнечными фотонами и шириной запрещенной зоны солнечных элементов. Однако в настоящее время в силу других факторов, которые снижают фактическую производительность, коммерческая эффективность достигает 22%. Важно отметить, что лимит Шоккли-Кейсера относится только к однопереходным солнечным элементам.

Многопереходные элементы имеют потенциал роста теоретической эффективности преобразования солнечных элементов до 86% в том случае, если используются фотогальванические концентраторы. Они не являются представителями следующего поколения, а представляют собой тип элемента, который не связан с каким-либо конкретным материалом (следует отметить, что концентратор иногда ошибочно относится к третьему поколению).

Фотогальванические концентраторы характеризуются особой конструкцией, в соответствии с которой для концентрации солнечного света на рабочей площади концентратора используется линза или зеркало. Характеристика p-n-перехода такая же, как в стандартных и тонкопленочных элементах, однако вместо антиотражающего покрытия или прозрачного проводника полупроводники покрываются призматическим покрытием. Это позволяет достичь высокой производительности элемента с меньшим использованием фотоэлектрических материалов. Несмотря на большую эффективность, концентраторы подвержены более высоким температурам (в связи с концентрирующим эффектом линз), и это может снизить КПД полупроводника. Во-вторых, и что более важно, фотогальванические концентраторы могут использовать только прямые солнечные лучи, что делает их непригодными для регионов с пасмурной погодой, таких как большая часть несредиземноморской Европы.

Технологии: концентрация солнечной энергии

Концентрация солнечной энергии (КСЭ) не целесообразна для белорусских климатических условий, и поэтому на сайте широко не представлена.

Для получения информации о технологиях КСЭ нажмите здесь.

Для получения информации о инициативе DESERTEC в Северной Африке нажмите здесь.

Способы применения солнечной энергии

Бассейны

Низкотемпературные коллекторы часто используются для нагрева воды в бассейнах. Часто они представляют плоские солнечные коллекторы, которые нагревают жидкость до температуры примерно 30 — 70°C. Плоские коллекторы, сделанные из пластика (в связи с умеренно коррозионными свойствами хлорированной воды бассейна), прокачивают воду из бассейна непосредственно через трубы с помощью насоса. В холодном или ветреном климате могут использоваться вакуумные или непрямые плоские коллекторы для косвенной передачи тепла в воду бассейна. Последняя конфигурация вызывает меньшую коррозию.
Дифференциальный регулятор температуры используется для включения системы и перекачки воды в панели или теплообменник. Многие системы спроектированы как водосточные, которые выпускают воду в бассейн после выключения насоса, так как необходимая температура достигнута.

Соответствующая область панели занимает примерно 50% от общей площади поверхности бассейна. Плоские или вакуумные коллекторы для нагрева воды в бассейне часто используются в сочетании с изолирующим покрытием для бассейнов, которое находится непосредственно на поверхности воды.

Сушка

Солнечная тепловая энергия может использоваться для сушки различных материалов, таких как дерево, используемое для строительства и сжигания, а также такие продукты, как зерновые культуры и рыба. Для этой цели используются воздушные коллекторы, поскольку они поднимают температуру окружающей среды, позволяя воздуху убрать влагу.

Приготовление пищи

Приготовление пищи на солнце компенсирует расходы на топливо посредством снижения его потребления и часто способствует улучшению качества воздуха. Простая солнечная плита состоит из изолированной емкости с прозрачной крышкой, где свет концентрируется на готовящейся еде. Другой вид использует параболическое зеркало, которое отражает солнечный свет на кастрюли, в которых готовится пища (они могут быть окрашены в черный цвет для большего поглощения тепла). Приготовление пищи на солнце, как правило, имеет небольшой масштаб и ограничивается наличием яркого солнечного света. Однако некоторые проекты реализуют крупномасштабные возможности коммерческого приготовления пищи, достигая температуры 50-100С даже в условиях пасмурной погоды.

Дистилляция/опреснение

Солнечная энергия может быть использована для обеззараживания воды. Неглубокий контейнер воды темного цвета накрывается прозрачной крышкой. Вода нагревается, испаряется, конденсируется на внутренней стороне крышки, стекает и собирается в отдельную емкость.

Пассивный проект

Архитектурный проект, включающий принципы пассивного отопления и охлаждения , может сделать здание оптимально приспособленным к соотвествующему (тропическому, умеренному, холодному) климату. Элементы проекта включают ориентацию здания для проникновения солнечного тепла, использование строительных теплоизоляционных материалов, изоляцию и остекление (для сохранения тепла) или сооружение здания в тени, у воды, с использованием растительности для корректировки направления ветра, куполообразные крыши и открытые структуры (для охлаждения жилища).

Нагрев воды

Энергия солнца может использоваться для нагрева воды на различные нужды домашнего хозяйства (например, приготовление пищи, уборка и мойка) и для различных коммерческих целей (общественное питание, прачечные, автомойки и другие объекты с высокими эксплуатационными расходами на нагрев воды). В общественных зданиях нагрев воды с использованием солнечной тепловой энергии часто используется для уменьшения недостатка топлива, так как наличие горячей воды напрямую связано со счетами за электроэнергию. Существует целый ряд доступных технологий, начиная от простых баков-накопителей, которые нагреваются, если они подвергаются воздействию солнечных лучей, до сложных систем солнечных тепловых коллекторов, оснащенных насосами и нагревательными элементами.

Отопление помещений

Солнечная энергия может использоваться для отопления помещений как в солнечные, так и в пасмурные дни. Как и нагрев воды, отопление помещений с использованием солнечной энергии является возможным для различных зданий, начиная от домашних хозяйств и до коммерческих и промышленных зданий. Основные металлические коллекторы, которые имеют отверстия по всей площади их поверхности, крепятся к южной стороне здания. Наружный воздух поступает в коллектор и поднимается при нагревании на солнце в верхнюю часть коллектора и попадает в здание, обеспечивая его свежим предварительно нагретым воздухом. Это может удовлетворить отопительные нагрузки или, по крайней мере, уменьшить количество энергии на отопление помещений.

Микропроизводство

Микропроизводство относится к выработке тепла или электроэнергии небольшого масштаба, как правило, на месте потребления. Иногда это определяется как производство энергии в малом масштабе, приблизительно не более 50 kВт. Микропроизводство иногда используется в качестве юридического термина для обозначения установок, квалифицирующихся на государственную поддержку. Это часто относится к установкам с возобновляемыми источниками энергии, которые не принадлежат или не эксплуатируются традиционными производителями энергии (т.е. коммунальными предприятиями по энергоснабжению). Микропроизводство часто заинтересовано в создании способов применения, благоприятных для окружающей среды, например бытовая энергия, модернизация городов и новые разработки.

Производство электроэнергии необходимого масштаба

Солнечная энергия может использоваться для выработки электроэнергии для нескольких тысяч домов в тех случаях, когда или ФЭ системы или термоэлектрические системы КСЭ вырастают в размерах до «солнечных энергоцентров». Они требуют огромного пространства и, как правило, находятся только в регионах с высоким уровнем излучения, таких как Северная Африка и Северная Америка, хотя солнечные энергоцентры необходимого масштаба существуют также в Средиземноморье и Юго-Восточной Азии. Нажмите здесь для получения информации о консорциуме DESERTEC.

Охлаждение

Солнечная энергия может использоваться для охлаждения жилых и нежилых зданий (таких как офисы, гостиницы и больницы). Это основывается на термохимическом процессе «сорбции»: адсорбция, при которой газообразные или жидкие вещества присоединяются к пористому твердому материалу, или абсорбция, при которой они поглощаются жидким или твердым материалом. Эффект охлаждения также может быть создан пассивным проектом, приведен в действие с помощью ФЭ технологий, или получен с помощью солнечной тепловой энергии преобразования.

 

Опубликовано в Интересно узнать

Платежи

# # # #

Яндекс.Метрика