О потерях в солнечных электростанциях

Даже если ваши солнечные панели направлены строго на юг, нет затенения и угол их наклона идеален для географической широты местности, никто и ничто не убережет вашу систему от потерь.

Во-первых, следует уяснить тот момент, что об использовании всей инсоляции, приходящей на поверхность солнечной батареии не может быть и речи. В основе способности фотопанелей вырабатывать электрический ток лежит фотовольтаический эффект – создание электро-движущей силы внутри вещества под действием солнечных лучей. Для достижения направленного действия используется два полупроводника p и n типа. Коэффициент полезного действия такого перехода составляет от 15-ти до 25-ти процентов и это и есть одна из основных характеристик солнечной панели. Другими словами, из всей солнечной радиации, которая поступила на поверхность фотомодуля, использовать получится только около 16%.

Ходят рассказы о том, что в прошлом столетии существовал спор между изобретателями Теслой и Эддисоном: они спорили, какой ток лучше использовать для передачи энергии – переменный или постоянный. Тогда победил Эдиссон, доказав, что в линиях постоянного тока при попытке передачи энергии на большие расстояния возникают очень большие потери. Используя формулы из учебника физики можно узнать, что при сечении медного провода 4мм2, по которому протекает ток 8А (рабочий ток фотомодуля на 260Вт), и длине трассы 100м мы получим падение напряжения на 3,5В, что приведет к потере 28 Ватт. При попытке соединить две панели параллельно, это значение увеличится практически вдвое. Именно поэтому при строительстве крупных солнечных станций панели соединяются последовательно, чтобы уменьшить значение потерь в цепи постоянного тока. Чем больше панелей соединено в стринг, тем меньше процентное значение падения мощности.

Полученную с помощью солнечных батарей энергию требуется преобразовать, так как большинство современных электроприборов ориентированы на питание от сети переменного тока. Это вынуждает нас использовать солнечный инвертор, который, в свою очередь, также обладает собственными потерями. Наличие трансформаторов в инверторе не только утяжеляет его конструкцию, но и приводит к потерям в районе 3-7%.

В автономных солнечных станциях мы вынуждены использовать контроллеры для заряда аккумуляторных батарей, в которых (без учета особенностей заряда, рассмотренных в другой статье) теряется около 2-4%. АКБ, используемые в фотовольтаике, имеют различные характеристики, но, в целом, их КПД находится в пределах 80-95%. Это зависит от производителя, от типа самих аккумуляторов (с доливом, без долива), от срока их службы, глубины и количества циклов заряда-разряда.

Потерь не избежать. С целью оптимизации процесса генерации электроэнергии рекомендуется заранее продумывать все этапы: подбирать качественное оборудование с высоким КПД, верно рассчитывать сечения кабелей во избежание потерь на нагрев, грамотно распределять нагрузку и использовать энергосберегающие технологии. Предварительно рекомендуется провести энергоаудит вашего жилища, чтобы большее количество выработанной энергии послужило вам с пользой.

БАЗА ЗНАНЬ