Гелиоэлектростанции
Солнечный элемент - это главный элемент энергетической системы солнечной электростанции. Существуют две наиболее распространённые разновидности солнечных элементов: солнечный коллектор и солнечная батарея или панель. Они раличаются как конструктивно, так и принципом работы.
Так, солнечный коллектор состоит из ряда вакуумных стекляных труб, в которых находятся полиэтиленовые или медные трубки с теплоносителем. Для работы такой системы необходим второй контур с другим теплоноситлем, который будет собирать тепло из коллекторов. Также необходимо оборудование для превращения тепловой энергии теплоносителя в электрическую.
В отличие от солнечных коллекторов, производящих нагрев материала-теплоносителя, солнечная батарея производит непосредственно электричество. Солнечная батарея состоит из полупроводниковых элементов (фотоэлементов), которые собраны в отдельные ячейки. Срок службы солнечных батарей составляет от 25 лет и выше. Эффективность составляет около 20%, что является очень хорошим показателем среди других технологий, использующих нетрадиционные источники энергии. Изготавливаются солнечные панели из поли- или монокристаллического кремния. Эти элементы сразу преобразуют солнечную энергию в электрический ток. Для установки такой системы необходимо значительно меньше сопутствующего оборудования.
Многочисленные исследования в области альтернативной энергетики показывают, что использование солнечных батарей является наиболее эффективным среди бытовых средств энергоснабжения жилья. Различные устройства, позволяющие преобразовывать солнечное излучение в тепловую и электрическую энергию, являются объектом исследования гелиоэнергетики (от гелиос греч. Ήλιος, Helios — Солнце). Производство фотоэлектрических элементов и солнечных коллекторов развивается высокими темпами в самых разных направлениях. Солнечные батареи бывают различного размера: от встраиваемых в микрокалькуляторы до занимающих крыши автомобилей и зданий.
В последнее десятилетие в России становится популярным ставить автономные солнечные системы в частные жилые дома для уменьшения затрат на прокладку и подключение, а также обслуживание ЛЭП и газопровода. А комплексные системы с дизельными или газовыми генераторами позволяют полностью отказаться от использования ЛЭП и сделать дом энергонезависимым.
Существуют такие типы крепления солнечных батарей: наземные, на крыше и т.н. трекеры ("следящие" за Солнцем). Системы с наземным креплением обычно используются на крупных гелиоэлектростанциях, но могут использоваться и в частных домах на большом участке земли. Для трекеров необходимо дополнительное оборудование, которое позволяет "следить" за Солнцем, тем самым снижая потери во время светового дня.
На крыше солнечные батареи крепятся в специальных рамах, в которых могут комплексом собираться до нескольких десятков отдельных солнечных панелей.
Примеры установки и использования
Недорогая автономная система электроснабжения с солнечными батареями
Система состоит из солнечных батарей с контроллером заряда, аккумуляторной батареи, инвертора . Оборудование смонтировано в электромонтажном боксе. Позднее панель индикации была перенесена на переднюю дверцу бокса.
Система работает полностью автономно и обеспечивает питание осветительной и бытовой нагрузки в дачном доме в весенне-осенний период. Нагрузкой являются энергосберегающие лампы, телевизор, холодильник, электроинструмент.
Обслуживаются солнечные панели посредством мытья подсолнечной стороны, поскольку пыль, сажа, пыльца и другие мелкие частички грязи могут оседать на ней и снижать проницаемость внешнего прозрачного слоя, тем самым снижая эффективность батареи до 30% в зависимости от загрязнённости воздуха на местности.
Большая часть солнечной батареи может быть отправлено на вторичную переработку, включая 97% полупроводниковых материалов, стекло, а также большое количество железосодержащих деталей.