Применение солнечных фотоэлементов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

Солнечные фотоэлементы являются вполне реальной технически и экономически выгодной альтернативой ископаемому топливу в ряде применений. Солнечный элемент может напрямую превращать солнечное излучение в электричество без применения каких-либо движущихся механизмов. Благодаря этому, срок службы солнечных генераторов довольно продолжителен. Фотоэлектрические системы хорошо зарекомендовали себя с самого начала промышленного применения фотоэлементов. К примеру, фотоэлементы служат основным источником питания для спутников на околоземной орбите с 1960-х годов.

В отдаленных районах фотоэлементы обслуживают автономные энергоустановки с 1970-х. В 1980-х годах производители серийных потребительских товаров начали встраивать фотоэлементы во многие устройства: от часов и калькуляторов до музыкальной аппаратуры. В 1990-х предприятия энергоснабжения начали применять фотоэлементы для обеспечения мелких потребностей пользователей.

Насосные установки, работающие на солнечных фотоэлементах, эффективны и экономически выгодны в условиях практически любого применения водных насосов. Энергетические компании США обнаружили, что экономичнее использовать водяные насосы на солнечной батарее, чем обслуживать распределительные электрические линии, ведущие к удаленным насосам. Некоторые коммунальные предприятия предлагают насосные установки на фотоэлементах для выполнения заявок клиентов.

В сельских районах находится и другое применение фотоэлектрическим системам - зарядка и освещение электрических изгородей; обеспечение циркуляции воды, вентиляции, света и кондиционирования воздуха в теплицах и гидропонных сооружениях.

Фотоэлектрические модули снабжали электричеством воздушный шар "Breitling Orbiter 3" во время его беспосадочного полета вокруг земного шара. В течение трех недель в марте 1999 г. все оборудование на борту воздушного шара питалось от 20 модулей, подвешенных под корзиной. Каждый модуль был наклонен так, чтобы давать равномерный ток во время движения и заряжать пять аккумуляторов для навигационных приборов, питать систему спутниковой связи, обеспечивать освещение и нагрев воды. Все модули отлично работали на протяжении всего путешествия.

Фотоэлементы с успехом применяются для электрификации деревень. В наше время два миллиарда людей во всем мире живут без электричества. Большая часть из них - в развивающихся странах, где 75% населения не имеют доступа к электроэнергии. Удаленные деревни часто не подключены к сети.

Те, у кого нет доступа к электроэнергии из сети, часто пользуются ископаемыми видами топлива - керосином, дизельным топливом. С его использованием связан ряд проблем:

• импорт ископаемого топлива истощает запас конвертируемой валюты в стране;
• транспортировка топлива затрудняется отсутствием нормальной инфраструктуры;
• обслуживание и ремонт генератора проблематичен из-за нехватки запасных частей;
• генератор загрязняет окружающую среду выхлопами и создает сильный шум.

Электрическое освещение при помощи фотоэлементов более эффективно, чем керосиновые лампы, а установка фотоэлектрической системы обычно стоит дешевле, чем продление электросети. Более того, многие развивающиеся страны расположены в регионах с высоким уровнем солнечной радиации, то есть в изобилии располагают бесплатным источником энергии круглый год. Производство "солнечного электричества" просто и надежно, что доказывает опыт эксплуатации десятков тысяч фотоэлектрических систем во всем мире.

В ближайшие десятилетия значительная часть мирового населения познакомится с фотоэлектрическими системами. Благодаря им исчезнет традиционная необходимость сооружения крупных дорогостоящих электростанций и распределительных систем. По мере того, как стоимость фотоэлементов будет снижаться, а технология - совершенствоваться, откроется несколько потенциально огромных рынков фотоэлементов. К примеру, фотоэлементы, встроенные в стройматериалы, будут осуществлять вентиляцию и освещение домов. Потребительские товары - от ручного инструмента до автомобилей - выиграют в качестве от использования компонентов, содержащих фотоэлектрические компоненты. Коммунальные предприятия также смогут находить все новые способы применения фотоэлементов для удовлетворения потребностей населения.

Европейский Союз поставил своей целью удвоить долю возобновляемых источников энергии к 2010 г. Одним из важных компонентов является производство 1 млн. фотоэлектрических систем (500000 встроенных в крыши зданий и экспорт 500000 сельских систем) общей установленной мощностью 1 ГВт. Фирма "BP Amoco" (один из мировых лидеров продаж нефтепродуктов) собирается использовать солнечную энергию на 200 своих новых станциях обслуживания в Британии, Австралии, Германии, Австрии, Швейцарии, Нидерландах, Японии, Португалии, Испании, Франции и США. Программа стоимостью 50 млн. долларов включает в себя применение 400 солнечных панелей, общей мощностью 3,5 МВт и снижение выбросов углекислого газа на 3500 тонн ежегодно.

Благодаря этому проекту "BP Amoco" станет одним из крупнейших в мире потребителей солнечного электричества, а также одним из крупнейших производителей солнечных элементов и модулей. Солнечные панели будут вырабатывать больше электричества, чем нужно для освещения и водяных насосов, поэтому система будет подключена к сети. Днем излишек электроэнергии будет подаваться в сеть, а ночью из нее будет пополняться недостаток энергии. Мировой рынок фотоэлементов к 2010 году должен составить 1000 МВт, а к 2050 г. - 5 млн. МВт, если верить прогнозу президента компании "BP Solar".

Фотоэлектрические элементы вырабатывают электричество с производительностью, изменяющейся в зависимости от уровня солнечной радиации. Фотоэлементы объединяют в модули, которые составляют основной компонент фотоэлектрических систем. Модули рассчитаны на разное напряжение, вплоть до нескольких сотен вольт. Достигают этого путем соединения фотоэлементов и модулей в серии. Для питания электроприборов переменного тока необходимо использовать инверторы.

Коэффициент полезного действия фотоэлементов рассчитывается как процентное соотношение между энергией, поступившей на фотоэлемент и электроэнергией, поступившей к потребителю. Существует отличие между теоретической, лабораторной и практической эффективностью. Важно знать разницу между ними, а для пользователей фотоэлементов, конечно, имеет значение только практический КПД.

Практический КПД фотоэлементов массового производства:

• монокристаллический кремний: 16 - 17%;
• поликристаллический кремний: 14 - 15%;
• аморфный кремний: 8 - 9%.

Фотоэлектрические системы обычно подразделяют на:

1. Автономные системы, которые состоят только из фотоэлектрических панелей. Кроме того, в них могут входить регуляторы и аккумуляторы.
2. Гибридные системы, представляющие собой комбинацию фотоэлементов и дополнительных средств для производства электричества, таких как ветер, дизельное топливо или природный газ. В таких системах часто используются аккумуляторы и регуляторы меньшего размера.
3. Системы, соединенные с электросетью, фактически представляют собой небольшие электростанции, поставляющие электроэнергию в общую энергосеть.

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Новые сенсоры ISOCELL от Samsung 29.09.2020 Компания Samsung обновила линейку сенсоров ISOCELL для камер смартфонов, добавив четыре новых модели: JD1 разрешением 32 Мп, GM5 разрешением 48 Мп, GW3 разрешением 64 Мп и HM2 разрешением 108 Мп. Новинки объединяет размер светочувствительной ячейки (пикселя) - во всех он составляет 0,7 мкм. К слову, первый сенсор с размером пикселя 0,7 мкм Samsung выпустила в прошлом году (ISOCELL Slim GH1). Отсюда главная особенность новинок - компактность. По словам производителя, новые сенсоры с размером пикселя 0,7 мкм на 15% компактнее, чем модели такого же разрешения с размером пикселя 0,8 мкм. Отдельно оговаривается, что высота модуля камеры уменьшилась на 10%. То есть, новые сенсоры занимают меньше пространства, позволяя уменьшить выступ камеры и толщину корпуса смартфонов. Также производитель выделяет улучшенную технологию ISOCELL 2.0 - светочувствительность на 12% по сравнению с ISOCELL. Теперь подробнее о каждой модели. ISOCELL HM2 - третье поколение флагманского сенсора Samsung после оригинального HMX и модели второго поколения HM1. Разрешение осталось прежним - 108 Мп (12000 х 9000 пикселей), но оптический формат уже другой - 1/1,52 дюйма. Отличительной особенностью этой модели является технология Nona-Binning - эволюционное развитие фирменной технологии Tetracell, обеспечивающей возможность объединять соседние пиксели в группы по четыре для снижения уровня шума, увеличения светочувствительности и динамического диапазона. Nona-Binning позволяет объединять вместе до 9 пикселей при снижении разрешения итогового снимка со 108 до 12 Мп. Также упоминается поддержка системы быстрой фокусировки Super PD, трехкратного зума без потери качества, 10-разрядного режима и видео разрешением до 8K с частотой 24 кадра в секунду. ISOCELL GW3 - сенсор формата 1/1,97 дюйма разрешением 64 Мп с поддержкой Tetracell и Smart-ISO, системы электронной стабилизации изображения на основе гироскопа и видео разрешением до 4K с частотой 60 кадров в секунду. ISOCELL GM5 - сенсор формата 1/2,55 дюйма разрешением 48 М, предназначенный для перископических или сверхширокоугольных камер. Для него характерны поддержка 5-кратного оптического зума и возможность снимать видео Full HD с частотой 480 кадров в секунду. Наконец, ISOCELL JD1 - это самый компактный в отрасли сенсор разрешением 32 Мп оптического формата 1/3,14 дюйма. Как и ISOCELL Slim GH1, он предназначен для использования в селфи-камерах. Он также поддерживает HDR, как и GM5 и JD1.

Другие интересные новости:

▪ Полимер, который лечит сам себя

▪ Пение стимулирует иммунную систему

▪ Съедобный транзистор из зубной пасты

▪ Золото из пластика

▪ Сварная рубашка

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Медицина. Подборка статей

▪ статья Мини-ферма. Советы домашнему мастеру

▪ статья Что изобрели раньше - спички или зажигалку? Подробный ответ

▪ статья Неблагоприятные последствия воздействия условий труда на человека

▪ статья Антенна Inverted V - Windom. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Защита радиоэлектронной аппаратуры от бросков напряжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026