Конспект лекций ташкент- 2015

Классификация солнечных электроустановок (СЭУ).
Солнечная энергия на Земле используется с помощью СЭУ, которые можно классифицировать по следующим признакам:
1. По виду преобразования солнечной энергии в другой вид энергии - тепло или электричество;
2. По концентрированию энергии - с концентрацией и без концентрации;
3. По технической сложности - простые ( нагрев воды, сушилки, нагревательные печи, опреснители и т.д.) и сложные.
Сложные СЭУ можно разделить на два подвида.
Первый базируется в основном на системе преобразования солнечного излучения в тепло, которое чаще всего используется в обычных схемах тепловых электростанций. К ним относятся башенные СЭС, солнечные пруды, СЭУ с параболоцилиндрическими концентратами. Сюда же относятся и солнечные коллекторы, в которых происходит нагрев воды с помощью солнечного излучения.
Второй подвид СЭУ базируется на прямом преобразовании солнечного излучения в электроэнергию с помощью солнечных фотоэлектрических установок (ФЭУ).

В настоящее время в мире наиболее перспективными являются 2 вида СЭУ:

- Солнечные коллекторы
- Солнечные фотоэлектрические преобразователи.
Рассмотрим основные физические принципы и основы преобразования солнечной энергии, а также способы, схемы и конкретные установки, преобразующие энергию Солнца.
К настоящему времени основными способами использования солнечной энергии являются преобразование ее в тепловую и электрическую.
Солнечные коллекторы (СК) являются техническими устройствами, предназначенными для прямого преобразования солнечного излучения в тепловую энергию в системах теплоснабжения для нагрева воздуха, воды или других жидкостей. Системы теплоснабжения принято разделять на пассивные и активные. Самыми простыми являются пассивные системы теплоснабжения, которые для сбора и распределения солнечной энергии используют специальным образом сконструированные архитектурные или строительные элементы зданий сооружений и не требуют дополнительного специального оборудования.
В настоящее время наибольшее распространение получают активные системы теплоснабжения со специально установленным оборудованием для сбора, хранения и распространения энергии солнца, которые по сравнению с пассивными позволяют значительно повысить эффективность использования солнечной энергии, обеспечить большие возможности регулирования тепловой нагрузки и расширить область применения солнечных систем теплоснабжения в целом.
Плоские солнечные коллекторы являются простейшим и наиболее недорогим способом использования солнечной энергии. Плоский солнечный коллектор представляет собой теплоизолированный с тыльной стороны и боков ящик, внутри которого помещена тепловоспринимающая металлическая или пластиковая панель, окрашенная для лучшего поглощения солнечного излучения в темный цвет и закрытая сверху светопрозрачным ограждением (один или два слоя стекла или прозрачного стойкого к воздействию ультрафиолета пластика). Панель является теплообменником, по каналам которого прокачивается нагреваемая вода. Вода направляется в теплоизолированный бак–аккумулятор гидравлически соединенный с солнечным коллектором. За день вода из бака может несколько раз проходить через коллектор, нагреваясь до расчетного уровня температуры, зависящего от соотношения между объемом бака и площадью солнечного коллектора, а также от климатических условий. Циркуляция воды в замкнутом контуре солнечный коллектор – бак – солнечный коллектор может осуществляться принудительно с помощью небольшого циркуляционного насоса или естественным образом за счет разности гидростатических давлений в столбах холодной и нагретой воды. В последнем случае бак должен располагаться выше верхней отметки солнечного коллектора.
Установки осуществляют прямое преобразование энергии солнечного излучения в электроэнергию с помощью фотопреобразователей.
Солнечная фотоэлектрическая установка состоит из солнечных батарей в виде плоских прямоугольных поверхностей (рис. 9.1), работа которых заключается в преобразовании энергии солнечного излучения в электрическую энергию. Электрический ток в фотоэлектрическом генераторе возникает в результате процессов, происходящих в полупроводниковых фотоэлементах при попадании на них солнечного излучения. Наиболее эффективны фотоэлектрические генераторы, основанные на возбуждении электродвижущей силы (ЭДС) на границе между проводником и светочувствительным полупроводником (например, кремний) или между разнородными проводниками.
В случае отсутствия питания от солнечной батареи, включится электропитание от электросети (рис.9.2). Схему можно использовать и наоборот – для резервного питания в случае пропадания мощности в сети. Коммутацию обеспечивает устройство АВР (автоматический ввод резерва).