Изучение солнечных фотоэлектрических элементов

Фотоэлектрические системы

Чтобы солнечные панели были надежным источником электроэнергии, необходимы дополнительные элементы в системе: кабели, поддерживающая структура и, в зависимости от типа системы (соединенная с сетью, автономная или резервная), еще и электронный инвертор и контроллер заряда с аккумуляторной батареей. Такая система в целом называется солнечной фотоэлектрической системой или солнечной станцией.
Есть три основных типа солнечных фотоэлектрических систем:

• Автономные, обычно применяемые для электроснабжения отдельных домов.
• Соединенные с сетью.
• Резервные.

Автономные фотоэлектрические системы

Автономные фотоэлектрические системы используются там, где нет сетей централизованного электроснабжения. Для обеспечения энергией в темное время суток или в периоды без яркого солнечного света необходима аккумуляторная батарея (АБ). Автономные фотоэлектрические системы часто используются для электроснабжения отдельных домов. Малые системы позволяют питать базовую нагрузку (освещение и иногда телевизор или радио), более мощные системы могут также питать водяной насос, радиостанцию, холодильник, электроинструмент и т.п. Такая система состоит из солнечной панели, контроллера, аккумуляторной батареи, кабелей, электрической нагрузки и поддерживающей структуры (рис. Е17).

Рис. 1.17. Автономная фотоэлектрическая система:
1 - солнечные панели; 2 - контроллер; 3 - АБ; 4 - нагрузка

Соединенные с сетью солнечные фотоэлектрические

Когда есть сеть централизованного электроснабжения, но есть желание иметь электроэнергию от чистого источника, солнечные панели могут быть соединены с сетью. При подключении до-статочного количества солнечных панелей определенная часть нагрузки в доме может питаться от солнечного электричества. Соединенные с сетью фотоэлектрические системы обычно состоят из одной или нескольких панелей, инвертора, кабелей, поддерживающей структуры и электрической нагрузки (рис. 1.18). Инвертор используется для соединения солнечных панелей с сетью. Существуют также так называемые АС-панели, в которых инвертор встроен в её задннюю часть.
Избыток электрической энергии может продаваться электросетям. Если используются специальные повышенные тарифы для солнечного электричества, то устанавливают два счетчика - один на генерацию, другой на потребление. При этом вся электроэнергия, выработанная солнечной панелью, продается сетям по повышенной цене, а потребности дома в электроэнергии обеспечиваются покупкой электроэнергии у сетей по обычной цене. Таким образом можно обеспечить не только нулевые расходы по затратам на электроэнергию в течение года, но и нулевое потребление электроэнергии за год (летом избыток энергии поставляется сетям, а зимой, при недостатке солнца, дом питается в основном от сетей).

Рис. 1.18. Соединенная с сетью солнечная фотоэлектрическая система: 1 - солнечные панели; 2 - инвертор; 3 - сеть; 4 - нагрузка

Резервные системы

Резервные солнечные системы используются там, где есть со-единение с сетью централизованного электроснабжения, но она ненадежна. Резервные системы могут использоваться для электроснабжения в периоды, когда нет напряжения в сети. Малые резервные солнечные системы электроснабжения могут использоваться для освещения, снабжения энергией компьютера и средств связи (телефон, радио, факс и т.п.). Более крупные системы могут снабжать энергией и холодильник во время отключения сети. Чем больше мощность, необходимая для питания ответственной нагрузки, и чем дольше периоды отключения сети, тем
большая мощность фотоэлектрической системы необходима. Если сеть есть, то система обычно работает как соединенная с ней.
Система состоит из солнечных панелей, контроллера, аккумуляторной батареи (АБ), кабелей, инвертора, нагрузки и поддерживающей структуры (рис. 1.19).

Рис. 1.19. Резервные системы:
1 - солнечные панели; 2 - инвертор; 3 - АБ; 4 - сеть; 5 - нагрузка