Солнечные электростанции

Солнечная электростанция (гелиоэлектрическя станция) - это установка для получения электроэнергии путём преобразования солнечной радиации. Различают термодинамические гелиостанции, на которых преобразование солнечной энергии происходит по паротурбинному циклу (солнечная радиация – паровой котёл – турбина – электрогенератор), и фотоэлектрические, в которых солнечная энергия преобразуется непосредственно в электрическую с помощью фотоэлементов.

Собственно в быту солнечная электростанция – это фотоэлектрическая модульная станция. Она состоит из фотомодулей (солнечных панелей, которые в свою очередь состоят из связанных фотоэлементов), инвертора и комплекса различных коммутирующих устройств. 

Наиболее распространенные технологии производства фотоэлементов:

Кристаллические фотоэлементы:

• Монокристаллические кремниевые фотоэлементы;
• Поликристаллические фотоэлементы;

Тонкопленочные фотоэлементы:

• Фотоэлементы с использованием диселенида индия и меди (CIS технология);
• Фотоэлементы с использованием теллурида кадмия (CdTe технология);
• Фотоэлементы с использованием аморфного кремния;

Существует мнение (заблуждение) о том, что поликристаллические фотомодули более эффективно преобразовывают солнечное излучение по сравнению с монокристаллическими. А тонкопленочные по сравнению с кристаллическими. На самом деле преобразование энергии прямого солнечного излучения монокристаллических элементов происходит с наибольшей эффективностью, у поликристаллических модулей это преобразование происходит с меньшей эффективностью в связи с разной ориентацией кристаллов в элементе. Рассеянное излучение кристаллические фотоэлементы преобразовывают с одинаковой эффективностью. Поэтому доля выработки от рассеянного излучения в поликристаллических панелях выше чем в монокристаллических, а, значит и влияние ориентации на выработку ниже. У тонкопленочных элементов в связи с большей степенью беспорядочности ориентации светочувствительных элементов выработка с рассеянной части излучения составляет основную долю выработки. Поэтому и принято говорить, что на выработку тонкопленочных модулей не влияет ориентация. Но энергию солнечного излучения, не зависимо от его формы, эффективнее всего преобразовывают монокристаллические модули потому что у них КПД выше.

Фотопанели из кристаллических фотоэлементов чаще всего используются в строительстве солнечных электростанций. Обычно, срок службы фотомодулей из кристаллических элементов составляет 25 лет. Через 25 лет мощность фотоэлементов составит 80% от текущей мощности. Обычно кристаллические фотопанели производятся с непрозрачной подложкой из PVB-пластика или тефлона, покрытием из стекла или прозрачного EVA-пластика, или стекла и алюминиевой рамой.

CIS – фотомодули имеют наибольший КПД как для тонкопленочных модулей. Но эти модули подвержены коррозии от токов утечки в связи с применением электролиза в их производстве, поэтому, когда мы устанавливаем станцию на CIS фотомодулях нам необходимо обеспечить полную потенциальную развязку с AC сетью с помощью установки трансформаторного инвертора или специального разделительного трансформатора и установить по дифференциальному автомату на каждую из линий, подключенных к инвертору. CdTe – фотомодули не подвержены коррозии. Но кадмий является токсичным элементом, вызывающим острые и хронические отравления. Поэтому использованные или испорченные CdTe – фотопанели подлежат обязательной утилизации, что удорожает эксплуатацию станции. Фотопанели из аморфного кремния не подвержены коррозии и не токсичны, но имеют очень низкий КПД и их активные элементы выгорают на солнце. Обычно в течении 6 – 12 месяцев после установки происходит снижение мощности, потом эти модули выходят на установившуюся мощность. Срок службы таких модулей составляет около 10 лет. Срок службы CIS и CdTe модулей такой же, как и у кристаллических.

Тонкопленочные фотомодули чаще всего применяются в фасадных системах и дизайнерских решениях. Скорее всего, в будущем тонкопленочные модули заменят кристаллические потому что их производство дешевле и менее энергоемко. Ведь никто не заинтересован в фотопанелях на производство которых тратится больше энергии чем они способны выработать за срок службы.

Существует три вида солнечных электростанций – автономная, сетевая и гибридная.

Автономная представляет собой электростанцию, которая аккумулирует солнечную энергию в батареи. Она предусмотрена для отдаленных мест, куда электрические сети трудно дотянуть (это в основном удаленная горная местность) или для районов, где бывают частые отключения. За счет своей автономности она полностью обеспечивает население электроэнергией.

Сетевая электрическая станция работает на выработку электрической энергии и «сброс» ее в сеть, то есть на так называемый «зеленый тариф». Она работает без аккумуляторов – через устройство, которое преобразует солнечные лучи в электроэнергию и сразу сбрасывает ее в сеть.

Гибридная электростанция сочетает в себе элементы автономной и сетевой.

«Зеленый тариф» - это специальные финансовые условия, которые позволяют частным домохозяйствам, которые производят посредством солнечной станции электрический ​​ток, продавать его в сеть. Причем по цене, которая в 5-6 раз больше, чем стоимость киловатта для обычных потребителей. 

Эта программа защищена на государственном уровне. Любой может производить и продавать электроэнергию без лицензии. «Зеленые» тарифы и стоимость киловатта (кВт*ч) защищены законом до 2030 года.