Способы увеличения кпд солнечных электростанции
Для увеличения КПД солнечных электростанций применяют системы автоматического слежения за солнцем (трэкеры). Наибольшей эффективности работы фотоэлектрических панелей можно добиться только при их установке перпендикулярно падающим солнечным лучам. Угол наклона солнца относительно горизонта меняется как в течение суток так и в течение года.
Такие установки дороги и сложны в установке, поэтому их применение оправдано только при большом количестве панелей.
Ещё одним эффективным способом повышения энергоотдачи фотопанелей является применение концентраторов солнечного излучения:
Линзы Френеля
Параболические концентраторы
Гелиостаты
Но увеличение плотности энергии поступающей на фотопанель приводит к необходимости использования систем охлаждения, что делает конструкцию более сложной.
Применение фотоэлектрических систем
Количество модулей определяется простым делением суммарной мощности потребной мощности на мощность одного модуля.
При использовании ФЭС может быть обеспечен энергией автономный потребитель или произведена электроэнергия в распределительные сети.
Выпадения осадков в виде дождя, снега, пыли и града сокращают количество вырабатываемой энергии, создают опасность поломки активных элементов ФЭС. Это определяет необходимость постоянной очистки панелей.
Полупроводниковые фотоэлектронные источники энергии впервые использовались в таких уникальных системах, где стоимость их не имела значения. (искусственные спутники Земли, космические станции и многие другие объекты космического базирования, электронные часы, калькуляторы)
С начала 90-х годов в США, Японии, Франции, Китае, Германии создаются огромные солнечные батареи для производства энергии в промышленные распределительные сети. Ведущее место в этой области занимает компания “Arco Solar Industries”. Ею построены станции на 1000, 6400, 12600 кВт, продающие энергию распределительным компаниям.
В настоящее время фотоэнергетика находится на крутом подъеме, сильно возросло производство ФИЭ в США, Германии, Японии. В США начато строительства супермощной солнечной электростанции, занимающей площадь 11449 квадратных миль, способной покрыть большую часть потребности Соединенных Штатов в электроэнергии.
Объём производства солнечных систем в 2006 году составил 2,0 МВт, с каждым годом он увеличивался и достиг в 2010 году 6,0 МВт. Доля солнечной энергии в общем объёме пиковой энергии к 2015 году достигнет 15 – 20 %. Несмотря на то, что в настоящее время стоимость электричества, производимого фотоэнергетическими системами в 1.5-2 раза выше (20-40 цент/кВт.ч.), чем традиционного (10-20 цент/кВт.ч.), объем этого рынка уже превысил 3,5 млрд.долл. США и по прогнозам будет десятикратно увеличится в течение каждого последующего десятилетия, причем, начиная с 2040 года, доля возобновляемой энергетики станет преобладающей в общей мировой энергетике. Цена на фотоэлектрическую систему, состоящую из солнечного модуля, зарядного устройства, преобразователя (инвертора), неуклонно падает и в последние 10 лет снижается с темпом 4%/год.
Снижение цены обусловлено ростом масштабов производства солнечных модулей. В Европе к 2020 году 30-40% потребностей в электроэнергии планируется покрывать за счет фотовольтаических устройств. В мире резко увеличивается интерес к фотоэнергетике особенно в развивающихся странах.
В 2008 году было завершено строительство солнечной электростанции, расположенной в испанском муниципалитете Ольмедилья-де-Аларкон. Пиковая мощность электростанции Olmedilla достигает 60 МВт. Этой мощности достаточно, чтобы снабжать электроэнергией 20 тысяч домовладений.
Солнечная электростанция Пуэртояно в Испании считается одной из крупнейших в мире: ее пиковая мощность равна 50 МВт (рисунок 6).
Рисунок 6 – Солнечная электростанция Puertollano (Пуэртояно), 50 МВт
Большое распространение фотовольтаика получила для энергообеспечения автономных объектов, ферм, сельских больниц в комбинации с ветроэнергетическими установками в виде комплексных энергетических систем (рисунок 7).
Рисунок 7 - Комплексные энергетические системы ВРТБ - ветер+Солнце для электроснабжения объектов телекоммуникации.