- Опубликовано 25 марта 2015
О важности согласования нагрузки и солнечной электростанции
Может ли солнечная электростанция полностью заменить собой тепловую, атомную или гидроэлектростанцию? Вообще говоря, нет, не может. В отличие от солнечной, «классические» станции вырабатывают электричество постоянно, пока горит уголь или ядерное топливо, либо пока не закончилась вода в водохранилище, поэтому необходимая мощность в бытовой сети есть всегда: летом, зимой, ночью и днём. Ну, или почти всегда, пока не произойдет аварийное или плановое отключение по какой-либо причине.
Особенности солнечных электростанций и подключаемых к ним нагрузок
Солнечная электростанция – система, если угодно, более нежная, её выработка напрямую зависит от погодных условий, времени суток и времени года. Каждый раз, включая очередной потребитель, нужно понимать, хватит ли собранной энергии для его работы. В масштабе большой энергосистемы, для непрерывного энергоснабжения потребителей, солнечные электростанции должны работать совместно с «классическими».
Рассмотрим некоторые особенности работы различных потребителей от солнечной энергии. Как известно, солнце светит днём и не светит ночью, поэтому логично все мощные приборы включать именно днем, если, конечно, есть такая возможность. Стиральная и посудомоечная машины могут включаться по таймеру в дневное время. Бойлер, пылесос, скважинный насос можно также запускать только в светлое время суток. Идеальный прибор с данной точки зрения – кондиционер: температура воздуха растёт из-за солнечного света, поэтому источник энергии и потребитель являются полностью согласованными. Иная ситуация с освещением, работающим именно в тёмное время суток. Увы, освещение обречено работать от аккумуляторов. Единственный способ хоть как – то улучшить эту несправедливую ситуацию – снизить мощность, увеличив КПД осветительных приборов. На сегодняшний день самыми эффективными источниками света являются светодиоды, светоотдача кристалла может достигать 170 Люменов/Ватт.
Несмотря на имеющиеся противоречия, задача об автономном освещении является более чем распространенной. Далеко не всегда есть возможность подключить к электросети:
- столбы уличного освещения,
- рекламные щиты,
- или светящиеся дорожные знаки.
Здесь, как всегда, важен взвешенный подход: мощность осветительных приборов свести к минимуму, КПД к максимуму и, что немало важно, избавиться от лишних преобразователей напряжения. Дело в том, что, если исключить из схемы приборы переменного тока, можно будет исключить и инвертор, что, в свою очередь, увеличит КПД системы в целом, а также её надежность.
О тонкостях расположения солнечных батарей?
Немного слов стоит сказать о расположении солнечных модулей. Классический подход гласит о том, что солнечные батареи нужно размещать лицом на юг, и это правильно, потому что выработка энергии в этом случае максимальна. Теперь посмотрим ситуацию с точки зрения максимального согласования источника энергии и нагрузки. В обычном жилом доме пик потребления приходится на утро и вечер, поэтому было бы интересно разделить солнечный массив на две группы и развернуть их на юго-запад и юго-восток. Конечно, суммарная выработка системы снизится, появится дополнительный контроллер заряда, однако режим эксплуатации аккумуляторов станет более благоприятным. Ввиду того, что аккумуляторы являются единственной расходной частью электростанции, в долгосрочной перспективе, затраты на эксплуатацию системы будут значительно меньше.
Конечно, солнечная энергетика пока не может обеспечить всех нуждающихся, и полностью отказываться от традиционных источников энергии еще рано, однако фотоэлектрические системы могут значительно упростить наши электрические сети, так как солнце доступно практически повсеместно.