Нові горизонти сонячної енергетики

Останнім часом в політичних і економічних кругах всього світу відбуваються кардинальні зміни у відношенні до джерел поновлюваної енергії. Незважаючи на період глобального економічного спаду, на ринку сонячних

енергетичних установок в найближчі декілька років очікується щорічне зростання в розмірі від 30% до 40% (див. мал. 1).


Це зростання торкнеться як великих центральних електростанцій мегаватів, так і зовсім маленькі, розташовані на дахах житлових будинків. Ефективність сонячних елементів і силової електроніки постійно росте. Одночасно на новий якісний рівень піднімаються топологія і конструкція нових приладів.
Ринок устаткування для сонячних енергетичних установок, як чекають, ростиме
Мал. 1. Ринок устаткування для сонячних установок, як чекають, ростиме.

1


Переважаючою до теперішнього часу технологічною основою сонячного елементу залишається P - N перехід в монокристалічному кремнії (см. рис. 2). Це найбільш доступний матеріал, що має хороше співвідношення ціна/якість в найширшому діапазоні застосувань. Для систем великої потужності можуть застосовуватися багатоперехідні сонячні осередки. Їх ККД досягає 25%, але і ціна набагато вища. У дешевших системах використовують полікристалічні або плівкові осередки. Вони програють в ефективності, але привабливі низькою ціною.

Переважаюча технологічна основа сонячного елементу - P - N перехід в монокристалічному кремнії
Мал. 2. Переважаюча технологічна основа сонячного елементу - P - N перехід в монокристалічному кремнії.

4


Типова сонячна енергетична установка

Типова сонячна установка містить два силові каскади (см. рис. 3). Вхідний конвертер приймає вихідну напругу сонячної панелі і піднімає його до рівня, достатнього для подачі на вихідний інвертор.

Вхідним пристроєм цієї системи є масив сонячних елементів, які можуть бути оформлені у вигляді панелі, лінійки панелей або комбінації паралельно-послідовних включених панелей. Кожна панель зазвичай генерує напругу в діапазоні 50.60 В.Відповідним об'єднанням панелей, отримують напругу, необхідну для нормальної роботи конвертерів.

Типова сонячна енергетична установка містить два силові каскади
Мал. 3. Типова сонячна енергетична установка містить два силові каскади.

5


Система також оснащується механізмом стеження за, так званою, точкою максимальної потужності (Maximum Power Point - MPPT). Для будь-якого сонячного елементу або набору сонячних елементів існує оптимальна вихідна напруга, при якій потужність, що віддається, максимальна. Знизьте напругу - і струм не зростає достатньою мірою, щоб компенсувати втрату потужності. І навпаки, при збільшенні напруги, струм падає занадто швидко. Зазвичай, застосовується обчислювальна система, яка перемножуєвиміряні значення напруги і струму для визначення точки максимальної потужності, і управляє вихідною напругою, оптимізуючи його значення.

В послідовній лінійці елементів вихідний струм визначається найнижчим струмом в ланцюжку. Якщо міняється освітленість, або будь-який з елементів буде частково затінений, усі інші елементи будуть обмежені по струму і не зможуть віддавати максимальну потужність. Є багато способів, залежних від конструкції системи, компенсувати ці втрати. У великих центральних електростанціях сонячні панелі зазвичай розташовуються на відкритому просторі, де тінь відсутня, і часто навіть відстежують положення сонця, щоб підтримувати максимальну вихідну потужність.

В невеликих системах, проте, панелі можуть бути розташовані під різними кутами до світла, що падає, можуть бути частково затінені, або просто мати різну ефективність. У таких випадках бажано розділити ланцюжок елементів на групи з тим, щоб кожна працювала в точці максимальної потужності (MPP). Тоді уся вихідна напруга може бути підсумовувана. Контроллер може фактично ввести струм в слабкіші групи, щоб збалансувати і оптимізувати вихідний струм усієї системи в цілому.

 

Додати коментар

Шановні гості! Для того, щоб залишити своє запитання або прокоментувати статтю Вам потрібно заповнити форму.Після перевірки адміністратором вона буде опублікована.


Захисний код
Оновити

Автор: Ivan Fedchenko