Согласно актуальным статистическим данным, совокупная мощность солнечной энергетики на сегодняшний день превышает 650 ГВт, а доля солнечного света в выработке электроэнергии во всем мире стремительно приближается к 3%. Такие электростанции становятся все более популярными и нашей стране. Причем не только для покрытия нужд домовладений, но и для обеспечения промышленности.
Сегодня каждый желающий может заказать сооружение солнечной электростанции под ключ с учетом имеющихся потребностей в электроэнергии и финансовых возможностей. Однако стоит понимать, что существуют различные типы таких установок. Кроме того, они нуждаются в специфическом обслуживании. Поэтому необходимо иметь хотя бы общие представления о принципе их работы.
Как работает солнечная электростанция
Основным элементом любой такой электростанции, независимо от ее размеров, типа и других характеристик, является фотоэлектрическая панель, состоящая из набора фотоэлементов. Это специальные полупроводниковые устройства сложной конструкции, выполняющие преобразование энергии солнечных лучей непосредственно в электрический ток. Такой процесс называют фотоэлектрическим эффектом.
Использование полупроводников для изготовления солнечных панелей обусловлено их физическими свойствами. Дело в том, что в структуре атомов таких материалов или не хватает электронов (p-тип), или имеется их излишек (n-тип), что определяет их проводимость. Именно поэтому полупроводниковые фотоэлементы имеют двухслойную конструкцию, а каждый слой отличается разной степенью проводимости:
- n-слой — катод;
- p-слой — анод.
Под воздействием энергии природного света имеющиеся в структуре анода лишние электроны отрываются от материнских атомов, после чего материал катода захватывает их. Таким образом, электроды совершают круговое движение, что и приводит к выработке электроэнергии. Остается только направить ее к потребителям или на устройства накопления (аккумуляторы).
Типы солнечных электростанций
Выделяют три разновидности станций, работающих на солнечной энергии:
- сетевые;
- автономные;
- гибридные.
Сетевые станции в последнее время пользуются наибольшим спросом, а их основная особенность заключается в способности сбрасывать излишки электроэнергии непосредственно в сеть, что позволяет продавать ее по зеленому тарифу. Обязательным элементом такой установки является сетевой инвертор, который и занимается распределением электрического тока. При этом излишек электричества подается в общую сеть через отдельный счетчик, а недостаток, наоборот, компенсируется забором недостающего количества электроэнергии из сети.
Структура автономных станций, кроме самих панелей, включает инвертор с интегрированным или внешним ЗУ, а также аккумуляторные батареи. Накопленная в батареях энергия предназначается для расходования в темное время суток, когда нет возможности ее выработки. Такие станции незаменимы в местах, где отсутствуют электросети. Однако их стоимость несколько дороже сетевых, поскольку имеется необходимость в использовании АКБ.
Гибридные солнечные электростанции совмещают в себе качества двух предыдущих типов. Подходят для использования в тех случаях, когда имеется возможность продавать излишки электроэнергии, а также использовать накопленную энергию солнца в ночное время.
При всем этом стоит отметить, что стоимость выработки электроэнергии с помощью солнечного света постепенно уменьшается, а использование новых подходов в создании фотоэлементов позволяет планомерно повышать их КПД. Поэтому многие эксперты уверенно говорят о повышении доли этого вида альтернативной энергетики до 10 и более процентов уже в скором будущем.
