Из чего состоит домашняя солнечная электростанция

Солнечная энергия является одним из самых безопасных и удобных способов получения электричества. Темп роста количества солнечных электростанций по всему миру достигает порядка 20%, причем для частного пользования эти цифры еще выше. Но почему домашние СЭС стали такими популярными? Оправдывают ли затраченные средства полученный результат и по какому принципу работает такое оборудование?

Что такое солнечная электростанция

Любая солнечная электростанция, вне зависимости от своего вида или рабочей мощности, является специализированным оборудованием по переработке электромагнитного излучения в тепловую или электрическую энергию. Простыми словами – СЭС преобразовывает солнечные лучи в электричество. Причем чем лучше за окном будет погода, тем больше получится энергии.

В современном виде, каким мы привыкли видеть солнечные батареи, они появились не сразу. Этому предшествовало длительное развитие, берущее свое начало еще в 19 столетии. Именно тогда появились первые «солнечные» энергоносители, которые вырабатывали энергию за счет перепада температур. На смену им в XX веке пришла система зеркал, которая позволяла фокусировать солнечные лучи вокруг специальной термической башни. Однако и эта технология не позволяла вырабатывать должное количество электричества.

Успех произошел на рубеже XX и XXI века, когда ученые явили миру новые СЭС на базе фотоэлектрических солнечных панелей. Такое инженерное решение могло представляться как в виде миниатюрной домашней электростанции, так и в образе массивного промышленного оборудования.

Принцип работы солнечной электростанции

Технология работы современных домашних электростанций построена на принципе фотоэлектрического эффекта. Для наглядности разберем как это работает:

• солнечные лучи в виде фотонов попадают на поверхность;
• внутренний слой панели, включающий в себя кремний и иные редкоземельные материалы, активно поглощают световую волну;
• начинается физический процесс – свободные электроны выбиваются из атомов полупроводника (это явление в научном мире получило наименование p/n-проводимость);
• освободившиеся электроны направляются по специальным токопроводимым дорожкам прямиком в инвертор;
• в инверторе образуется переменный ток, который в дальнейшем поступает на вывод к конечным целям потребления.

Отметим, что все солнечные электростанции существенно различаются по принципу распределения электроэнергии. Например, в автономных моделях вся энергия остается внутри самой системы. Конечно, часть ее уходит на естественное потребление оборудования в режиме реального времени, однако основной резерв остается внутри АКБ. Это актуально для тех районов, где часто наблюдается пасмурная погода, поскольку такая технология позволяет использовать резервную электроэнергию для поддержания нормального потребления электричества.

Сетевые СЭС в этом плане имеют одно принципиальное отличие – они подключаются к центральной электросети. Это значит, что они могут черпать ее ресурсы согласно установленного тарифа. Примечательно, что в некоторых государствах есть возможность даже продавать излишки энергии. К сожалению, на территории России подобная практика не прижилась.

Гибридный тип СЭС впитал в себя полезные качества первых двух разновидностей. Такие электростанции могут работать в автономном режиме, и при необходимости «подпитываться» от центральной электросети. Однако и стоимость такого оборудования будет выше, поскольку перечень структурных элементов возрастет.

Устройство и компоненты солнечной электростанции

СЭС – это сложный технический прибор, состоящий из целого ряда компонентов. Самыми основными являются:

• Солнечная батарея. Состоит из специальных ячеек, предназначенных для первичной обработки энергии. Все ячейки строго структурированы – они представлены в виде аккуратных рядов. Общая картина в этом случае немного напоминает таблицу, состоящую из маленьких квадратиков. В верхней части модуля расположено прочное стекло, которое защищает внутренние части конструкции от негативного воздействия внешней среды.
• Инвертор. Не менее важный элемент, составляющий основу любой СЭС. Дело в том, что в обычной практике СЭС для дома вырабатывают постоянный ток, однако в электросетях используется только переменный. Инвертор позволяет преобразовывать ток, благодаря чему такое оборудование вполне можно использовать в частном доме.
• Аккумуляторные батареи. Они позволяют накапливать в себе излишки энергии, расходуя ее в дальнейшем при недостаточной выработке.
• Контроллер заряда. Применяются только в том случае, когда речь идет о наличии в системе накопительных аккумуляторных батарей. Прибор позволяет контролировать уровень заряда, чтобы не допустить аварии.

Помимо этого, в составе оборудования используется множество соединительной периферии. Очевидно, что все перечисленные элементы не могут работать сами по себе – их нужно собрать в единую систему. Для этого используются соединительные кабели типа MC4, а также различные крепежные конструкции.

Отметим, что домашняя СЭС может быть представлена как односоставной системой с единственной солнечной панелью, так и целым комплексом из десятков таких панелей. Здесь все будет зависеть от масштабов ваших планов.

Где применяются солнечные электростанции

Солнечная энергия доступна практически в любой точке мира, а ее использование и вовсе безгранично. Наибольшую популярность (за исключением промышленных оборотов), солнечные электростанции получили в следующих сферах:

• Частные дома. Солнечная энергия – абсолютно бесплатный ресурс, который можно использовать в электросети частного дома. Как показывает практика, средняя окупаемость такого проекта – 5-6 лет.
• Туризм. Как известно, в дальнем походе с электричеством бывает туго. Особенно, если поблизости нет ни одного населенного пункта. Для поддержания работы электрических приборов под открытым небом могут использоваться солнечные батареи.
• Автомобили. Одного автомобильного АКБ для поддержания питания всей системы (если речь идет о доме на колесах), будет недостаточно. Для этих целей отличной подойдут СЭС.

Бесплатная энергия – приятный бонус на любом объекте собственности.

Плюсы и минусы домашних электростанций

К несомненным достоинствам солнечных электростанций для дома стоит отнести:

• отсутствие сложных требований для монтажа – можно устанавливать буквально на любой поверхности;
• стабильный источник энергии – отличная альтернатива центральной сети;
• экологичность – солнечная энергия является безопасным источником электричества;
• минимальное обслуживание – нужно будет лишь изредка проверять работоспособность системы.

Недостатки у СЭС тоже имеются. К ним относится полная зависимость от погодных условий (в дождливую погоду энергия практически не будет вырабатываться), а также относительно дорогостоящая утилизация отработанных материалов.

Срок службы солнечных электростанций

Средний срок службы СЭС составляет порядка 20-30 лет в зависимости от конкретного оборудования. Однако стоит отметить, что это лишь документационное значение, на практике такое оборудование может спокойно эксплуатироваться и 40-50 лет. Например, самая первая в мире солнечная батарея работает уже свыше 60 лет, а ведь за эти годы технологии только возросли.

Заключение

Домашняя солнечная электростанция позволит существенно сократить расходы на электроэнергию, а также создаст некую «подушку безопасности» на случай полного отключения электричества от центральной ветки. Собрать систему СЭС можно индивидуально, выбирая все комплектующие отдельно, либо приобрести готовый комплект. В любом из этих сценариев специалисты нашей компании помогут выбрать вариант, подходящий конкретно под ваши требования.

Для самостоятельного подбора солнечной электростанции вы можете воспользоваться нашим виртуальным помощником по подбору СЭС.