«Разработка автономной солнечной электростанции для питания слаботочных систем освещения»

16 
2
 
Выбор компонентной базы для солнечной электростанции
Во втором разделе рассмотрен принцип действия солнечной электро-
станции. Так же будет рассмотрен выбор компонентов солнечной электро-
станции, основанных на применении фотоэлектрических солнечных панелей. 
Из выбранной компонентной базы будет разработана автономная солнечная 
электростанция.
2.1
 
Устройство и принцип работы солнечной электростанции 
Любая автономная солнечная электростанция на основе фотоэлектри-
ческих солнечных панелей (далее солнечная электростанция) содержит ми-
нимум 4 блока (рисунок 2.1): 
Солнечная панель; 
Контроллер заряда аккумуляторной батареи; 
Аккумулятор; 
Инвертор. 
Рассмотрим каждый из этих блоков отдельно. 
Рисунок 2.1 – Устройство солнечной электростанции 

17 
2.1.1
 
Солнечная панель. Принцип действия 
Когда солнечный свет попадает на солнечную батарею (даже в пасмур-
ную погоду), фотоэлементы принимают фотоны и превращают их в электри-
чество. Иными словами, фотоны выбивают электроны из своих атомов (ри-
сунок 2.2) [36-39]. 
Рисунок 2.2 – Принцип действия солнечной панели 
Проводники, прикреплённые к положительному и отрицательному по-
люсам ячейки, образуют электрическую цепь. Когда электроны проходят че-
рез такую цепь, они генерируют электричество. Несколько ячеек составляют 
солнечную панель, несколько панелей (модулей) могут быть соединены вме-
сте, чтобы сформировать солнечную батарею. Чем больше батарей будет 
размещено, тем больше энергии можно получить.
Далее металлические проводящие пластины по бокам ячейки собирают 
электроны и переносят их на проводники. Происходит генерация постоянно-
го напряжения.
Фотоэффект в солнечной панели возникает только при попадании на ее 
поверхность фотонов. На улице источником фотонов является солнце. Ночью 
КПД любых солнечных панелей стремится к нулю. В утренние и вечерние 
часы, в облачную погоду эффективность монокристаллических солнечных 
панелей очень низка. Поликристаллические панели незначительно снижают 

18 
выходную мощность, т.к. они хорошо поглощают даже рассеянные лучи 
солнца. Для ультрафиолетового излучения облака не являются преградой. 
Максимальная активность солнца наблюдается днем. В этот период 
времени солнечная панель генерирует максимум энергии. Наибольшее по-
требление электричества на освещения наблюдается утром и вечером, т.е. в 
темное время суток. В дневное время суток освещение может не потребо-
ваться.
Видно несоответствие между интервалами выработки максимума элек-
трической энергии солнечными панелями и интервалами максимального по-
требления электричества.
Солнечная батарея состоит из фотоэлементов. Рабочую поверхность 
солнечных панелей необходимо периодически очищать от пыли и мусора. 
Солнечные панели проблематично использовать в регионах, где часто выпа-
дают осадки, особенно снег. Снег необходимо убирать с рабочей поверхно-
сти, т.к. он сильно мешает работе солнечной панели. Затемнение фотоэле-
мента приводит к снижению разности потенциалов на выходе панели
.
Это 
объясняется потерями на неосвещенном элементе, который становится пара-
зитной нагрузкой. Данную проблему можно решить установкой байпаса для 
каждого фотоэлемента.
Эффективность работы солнечной батареи снижается при увеличении 
ее температуры. Это связано со структурой фотоэлементов. В солнечный 
день обратная сторона панелей может нагреваться до 100 
0
С, поэтому появ-
ляется дополнительная задача в охлаждении солнечных панелей [41]. 
Неблагоприятные погодные условия могут вывести из строя солнеч-
ную панель. В этом случае могут потребоваться дополнительные затраты на 
защиту панелей от града или сильного ветра. Солнечные панели большой 
мощности имеют большие габариты, т.е. высокую парусность. Порыв ветра 
легко сломает такую панель, если она будет без дополнительной защиты. 
Снег в зимнее время года мешает активному развитию солнечной энер-
гетики. От снега необходимо очищать солнечные панели. Минусовая темпе-

19 
ратура зимой снижает характеристики панелей электричества. Однако, акку-
муляторы можно хранить в тепле.
Зимой наблюдается высокий коэффициент отражения снега. Значение 
альбедо может достигать 85%. Отраженный свет, попадая на солнечные па-
нели, увеличивает количество получаемой электроэнергии. 
Для решения проблем со снегом можно использовать статичные сол-
нечные панели, расположенные вертикально. Снег зимой на вертикальных 
панелях не будет скапливаться. В результате снизится количество времени, 
требуемое на обслуживание панелей – чистка от снега.
При вертикальном расположении солнечные панели будут преобразо-
вывать падающие и отраженные (рассеянный свет) от снега солнечные лучи. 
Панели нужно направить на южную сторону. 

жүктеу/скачать 2,89 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: