В настоящее время особое внимание уделяется учету использованию кремниевых фотопреобразователей в условиях жаркого климата. На мировом рынке производство кремния растет в последнее время примерно 30 % ежегодно, но этого недостаточно для обеспечения потребностей производителей фотоэлектрических и полупроводниковых приборов. Дефицит кремния приводит к росту цен на него.
Основными факторами, обусловившими развитие возобновляемых источников энергии, являются следующие [1]:
‒ сохранение окружающей среды и обеспечение экологической безопасности;
‒ решение социальных задач, улучшение качества жизни населения;
‒ обеспечение энергетической безопасности стран мира;
‒ сохранение запаси энергоресурсов для будущих поколений.
В настоящее время слабое применение солнечной энергетики обусловлено следующими ее недостатками:
‒ низкая эффективность преобразования света в электрический ток (не более 20 %)
‒ отсутствие возможности получения электроэнергии ночью, при облачности и с малым количеством солнечных дней в году
‒ отсутствие высокоэффективных и экологически безопасных источников накопления энергии (в настоящее время используются аккумуляторы)
Как правило энергетические характеристики фотоэлементов восновном определяются следующими параметрами: интенсивностью солнечного излучения, величиной нагрузки, рабочей температурой.
На эффективность фотоэлементов исолнечных панелей из них влияют целый ряд факторов: погодные и климатические условия, смена дня и ночи, неравномерность освещения, рост температуры, загрязнение, необратимые потери.
В настоящее время метод фотоэлектрического преобразования в мире стал одним из приоритетных направлений получения солнечной электроэнергии. Это обусловлено тем, что он обеспечивает: максимальную экологическую чистоту преобразования энергии, возможность получения энергии практически в любом районе, значительный срок службы, малые затраты на обслуживание, независимость эффективности преобразования солнечной энергии от установленной мощности.
Современные солнечные элементы (СЭ) ипанели из них, солнечные электростанции удовлетворяют комплексу требований: высокая надёжность при сроке эксплуатации до 30 лет, доступность сырья и возможность организации массового производства, приемлемые сроки окупаемости инвестиций на создание солнечных электростанций, минимальные расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание гелиоэнергетических мощностей, высокая эффективность работы.
Электрическая мощность стационарно установленной СБ зависит от:
‒ изменения угла падения солнечных лучей, об условленного суточным и сезонным перемещением Солнца по небосводу для данной широты местности;
‒ изменения интенсивности солнечного излучения в зависимости от прозрачности атмосферы и облачности;
‒ суточных и сезонных изменений температуры окружающего воздуха;
‒ разогрева фотоэлектрических преобразователей при возрастании светового потока.
Основными недостатками солнечных фотоэлектрических станций являются (СФЭС) [2]:
‒ зависимость уровня вырабатываемой энергии от времени суток и степени освещенности, что требует принятия дополнительных мер для накопления электроэнергии от СЭ и ее последующего использования в темное время суток и в условиях недостаточной освещенности высокая;
‒ высокая стоимость фотоэлементов, преобразующих солнечную радиацию в электроэнергию постоянного тока;
‒ применение инверторов, осуществляющих преобразование электро-энергии постоянного тока в электроэнергию переменного тока, понижают их коэффициента полезного действия (КПД);
‒ наличие аккумуляторных батарей, применяющих в качестве резервных источников, и обеспечивающих бесперебойное электроснабжение потребителей, значительно повышает стоимость солнечной электростанции.
Эти недостатки приводят к тому, что в настоящее время стоимость электроэнергии, вырабатываемую с помощью СФЭС, превышает в несколько раз стоимость электроэнергии, вырабатываемую от традиционных источников электроэнергии.
Ключ к повышению эффективности солнечных батарей лежит в уменьшении необратимых потерь солнечной энергии в процессе взаимодействия солнечного света и вещества, из которого изготовлены фотоэлементы. Уменьшение необратимых потерь в фотоэлементах приведет к увеличению их КПД. В среднем, КПД солнечных эксплуатируемых сейчас панелей не превышает 15–20 %. Увеличение КПД всего на один или два процента уже считаются хорошим результатом. В средствах массовой информации можно найти информацию о том, что КПД отдельных фотоэлементов, измеренный в лабораторных условиях, приближается к 45 %.
Например, всостав фотоэлектрической системы входит [3]:— фотоэлектрический модуль, преобразующий солнечный свет в электроэнергию; — аккумулятор, накапливающий энергию. Обычно используются герметичные и необслуживаемые аккумуляторы, срок службы которых не превышает 10 лет; — контроллер, который оптимизирует уровень зарядки/разрядки аккумулятора, автоматически включает освещение в ночное время и выключает в световой период; — инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный; — осветительный блок, — включающий плафон и лампу. Безусловно, все электронные приборы фотоэлектрической системы снабжены защитой от короткого замыкания, перегрева и перегрузки, что обеспечивает надежность и эффективность работы системы.
Исходя из перечисленных преимуществ и недостатков, можно сказать, что уже сегодня применение солнечной энергии является экономически рентабельным в некоторых специфических областях энергетики, где необходимо производство относительно небольшого количества электроэнергии:
‒ в районах, удаленных от энергосети;
‒ работа небольших электронных устройств с автономным питанием;
‒ экологически чистые электростанции в курортных районах и другие.
В заключении хотим отметить, что: — в практических применении солнечных элементов и батарей есть не которые преимущество и недостатки. — в использовании солнечных элементов и батарей надо учитывать влияние внешних воздействий. — интенсивность и температура влияет на основных параметров солнечных элементов и батарей, и определяет режим работы. — низкий коэффициент преобразования усугубляется факторами, влияющими на производительность солнечных элементов и батарей, Погодные и климатические условия, интенсивности светового потока, смена дня и ночи, ориентация поверхности монтажа, угла наклона конструкции, затенение, температура, загрязнение и затемнение отдельных участков или всего модуля, необратимые потери.
Литература:
- Академик Р. А. Захидов, Возобновляемая энергетика в Узбекистане: проблемы и перспективы.// Республиканская конференция по теме Источники альтернативных энергий и актуальные проблемы их использования//Бухара-2015.
- У. А. Евгеньевич. Солнечная энергетика: состояние и перспективы. Научный журнал КубГАУ, № 98(04), 2014 года
- В. А. Алехин. Области применения солнечной энергетики. // Нетрадиционные возобновляемые источники энергии // Известия ТулГУ. Технические науки. 2013. Вып. 12. Ч. 2.
