Вакуумный солнечный коллектор

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 4Следующая ⇒

В своей конструкции вакуумный солнечный коллектор имеет трубчатую систему изоляции медного абсорбера. Каждая трубка вставлена в запаянный стеклянный сосуд, отсюда и его название. Вакуум служит теплоизолирующим материалом, поскольку он совсем не проводит тепло. Поэтому можно полностью исключить потерю энергии на конвекцию и теплопроводность. Следовательно, вакуумный солнечный коллектор имеет минимальные потери тепла.

Вакуумный солнечный коллектор производит почти в два раза больше тепла, нежели плоский. Однако слишком большая стоимость препятствует использованию его в домашних условиях. Конечно, использование солнечных коллекторов значительно снизило бы расходы на энергетику и «разгрузило» отечественные энергосистем. Однако для этого необходимо потратить много сил и средств на разработку нового оборудования и адаптацию его к условиям нашей страны.

Фотоэлектрическая энергия

Производительность фотоэлектрических элементов зависит от уровня солнечной радиации. Фотоэлементы объединяют в модули, составляющие основной компонент фотоэлектрических систем Модули рассчитаны на разное напряжение вплоть до нескольких сотен вольт. Достигают этого последовательным соединением фотоэлементов и модулей. Для питания электроприборов переменного тока используются инверторы.

Чаще всего для фотоэлементов СФЭУ используются кремний, Cu(In, Ga)Se2 и арсенид галлия (GaAs), причём в последнем случае речь идёт о гетерофотопреобразователях (ГФП) со структурой AlGaAs-GaAs.

КПД фотоэлементов рассчитывается как процентное соотношение между энергией, поступившей на фотоэлемент, и электроэнергией, полученной потребителем. Различают теоретическую, лабораторную и практическую эффективность. Важно знать разницу между ними, а для пользователей фотоэлементов, конечно, имеет значение только практический КПД.

Для фотоэлементов массового производства он составляет:

· монокристаллический кремний: 16-17%;

· поликристаллический кремний: 14-15%;

· аморфный кремний: 8-9%.

Фотоэлектрические системы подразделяют на:

Автономные, которые состоят только из фотоэлектрических панелей. Кроме того, в них могут входить регуляторы и аккумуляторы.

Гибридные, представляющие собой комбинацию фотоэлементов и дополнительных средств для производства электричества с использованием ветра, дизельного топлива или природного газа. В таких системах часто используются аккумуляторы и регуляторы меньшего размера.

Системы, соединенные с электросетью. Фактически они являются небольшими электростанциями, поставляющими электроэнергию в общую энергосеть.

Автономная солнечная электростанция в общем случае состоит из:

· набора солнечных модулей, размещенных на опорной конструкции или на крыше;

· аккумуляторной батареи (АКБ);

· контроллера разряда-заряда аккумулятора;

· соединительных кабелей;

· инвертора - преобразователя постоянного напряжения в переменное 220В (50 Гц).

Рисунок 1 - Автономная солнечная энергосберегающая система

Для обеспечения энергией в темное время суток или в периоды без яркого солнечного света необходима аккумуляторная батарея. Солнечные электростанции с аккумуляторами могут проектироваться для снабжения электричеством как постоянного, так и переменного токов. Для получения переменного тока в конструкцию солнечных электростанций добавляется инвертор.

Резервные солнечные системы энергосбережения используются там, где есть соединение с сетью централизованного электроснабжения, но сеть ненадежна.

Резервные сетевые солнечные системы могут использоваться для снабжения электроэнергией в периоды времени, когда отсутствует напряжение в центральной сети. Малые сетевые солнечные системы электроснабжения могут обеспечивать электроэнергией только наиболее важные объекты, такие как освещение, компьютер, средства связи, телефон, радио, факс и подобные.

Рисунок 2 - Резервная сетевая солнечная энергосберегающая система

Более крупные системы могут обеспечивать энергией и холодильник во время отключения сети. Чем больше мощность необходимая для питания ответственной нагрузки, и чем дольше периоды отключения сети, тем большая мощность солнечной энергосберегающей системы необходима.

В случае подключения солнечной энергосберегающей системы к сети, после полного заряда аккумуляторных батарей, излишек электроэнергии поступает в центральную сеть электроснабжения и владельцу такой системы начисляется компенсация за отданную в общую сеть электроэнергию.

Проектирование установок

При проектировании фотоэлектрической установки сначала необходимо определить потребность в энергии. После этого рассчитывается общее суточное потребление в ампер-часах. Из общего суточного и недельного потребления выводится общий объем аккумулирования энергии. Нужно учесть количество пасмурных дней, когда установка должна функционировать. Наконец, нужно оценить, сколько потребуется фотоэлектрических модулей для производства достаточного количества энергии. Фотоэлектрическую установку можно комбинировать и с другими источниками энергии. Удачно сочетаются, например, небольшой ветрогенератор и фотоэлементы. Полученная энергия может заряжать свинцовый или никель-кадмиевый аккумулятор.

Оценка ресурсов

Доступная солнечная энергия изменяется в течение дня из-за относительного движения Солнца и в зависимости от облачности. В полдень при ясной погоде энергетическая освещенность, создаваемая Солнцем, может достигать 1000 Вт/м2, тогда как в условиях плотной облачности она может упасть до 100 Вт/м2 и ниже. Количество солнечной энергии меняется с углом наклона установки и ориентацией ее поверхности, снижаясь по мере удаления от южного направления.

Фотоэлементы заводского производства имеют определенную номинальную мощность, выраженную в ваттах пиковой мощности (Вт_п). Это показатель их максимальной мощности в стандартных условиях испытаний, когда солнечная радиация близка к своему максимальному значению в 1000 Вт/м², а температура поверхности фотоэлемента 25 °С. На практике же фотоэлементам редко приходится работать в таких условиях. Приблизительно мощность (Р) фотоэлектрической системы оценивается по формуле:

Р = Р_р × I × PR кВт× ч/день

где:

Р_р - номинальная мощность, эквивалентная КПД, умноженному на площадь в м²;

I - экспозиция солнечного излучения на поверхности, в кВт× ч/м²в день (таблица 1);

PR - коэффициент производительности системы.

Типичные коэффициенты производительности:

• 0, 8 для систем, соединенных с сетью;

• 0, 5-0, 7 для гибридных систем;

• 0, 2-0, 3 для автономных систем, используемых круглый год.

⇐ Предыдущая 123 4 Следующая ⇒