Энергия, получаемая от солнечных батарей, является основой в выработке электроэнергии – это очевидный факт. Инженерами в области альтернативной энергетики разработаны несколько концептуально разных, но, при этом, фундаментальных способов преобразования энергии солнечных лучей. В связи с этим выделяют два основных типа солнечных электростанций: тепловые и фотоэлектрические.
Принцип работы тепловых СЭС заключается в том, что, благодаря энергии солнца повышается температура воды, и она переходит в состояние пара. Полученный пар поставляется в специальную турбину, вращающую генератор электроэнергии. Этот способ, именуемый паротурбинным циклом, применяется наиболее широко. Еще одним вариантом работы тепловой СЭС может служить двигатель Стирлинга. Процесс получения энергии таким способом предполагает повышение температуры рабочего объекта под действием солнечных лучей. Объект, в свою очередь, располагается непосредственно в двигателе, производящем движение генератора.
Основная концепция работы фотоэлектрических солнечных электростанций – это прямое превращение получаемой от солнца радиации в электроэнергию. Данный процесс невозможен без фотоэлектрического преобразователя. В своем составе преобразователь в основном содержит кристаллические частицы или тонкую пленочку материала, имеющего свойства полупроводника. В этом устройстве кванты поглощенной солнечной радиации превращаются в электрический ток. Размеры преобразователя достаточно невелики, поэтому в условиях работы солнечной электростанции их соединяют в систему модулей. Недостатком такой эксплуатации фотоэлектрических преобразователей является утрата определенной доли электроэнергии по вине проводников, соединяющих модули воедино.
Из достоинств фотоэлектрических солнечных электростанций можно выделить неприхотливость в отношении места расположения, достаточно высокий уровень надежности, экологичность (не производят пагубных для природной среды веществ). Как и любое другое устройство, СЭС такого вида имеют свои недостатки: метеозависимость, финансовая затратность.
Солнечная электростанция прямого преобразования энергии состоит из:
— фотоэлектрических модулей, которые размещены на четко фиксированных или производящих вращение решетках;
— устройств, концентрирующих солнечную радиацию;
— конверторов и инверторов, преобразующих электрический ток (постоянный/переменный);
— повышающих трансформаторных установок;
— системы накопления солнечной энергии.
Превращение энергии солнца в электричество происходит благодаря работе фотоэлектрических установок. Этот процесс можно описать следующим образом: на материал, имеющий свойства полупроводника, направляются световые и инфракрасные лучи. В полупроводнике при наличии таких условий возникает электродвижущая сила. Данный процесс носит название «фотоэффекта физического явления». Специальные устройства, которые функционируют посредством использования данного эффекта, называют фотоэлектрическими преобразователями (ФЭП). Они производятся из материалов, которые имеют свойства полупроводников с р- и n- проводимостью. В большинстве случаев для создания ФЭП используют германий или кремний. В реалиях современной альтернативной энергетики все чаще стали использовать для этой цели арсенид и антимонид галлия, которые создают два слоя в фотоэлектрическом преобразователе. Каждый слой выполняет свою функцию: один – преобразовывает в электроэнергию световые лучи, второй – инфракрасные. ФЭП с таким видом полупроводника имеет большую производительность.
