АВТОНОМНАЯ СОЛНЕЧНАЯ СТАНЦИЯ. (принцип работы)

АВТОНОМНАЯ – система служит для создания электроэнергии, там, где её нет, и появиться от стационарного источника энергии она не может. Данный тип станции является классическим в представлении о солнечной энергетике, но и наиболее редким, так как система используется при отсутствии городской сети, и всё энергообеспечение объекта происходит от солнца.

Принцип работы (Рис 1): Солнечный свет, попадая на кремниевый слой солнечной панели, создаёт движение заряженных частиц и напряжение на полюсах панели. К солнечным панелям подключен контроллер заряда аккумуляторной батареи (АКБ), его задача пропустить через себя сгенерированную солнечными панелями мощность и поместить её в АКБ, контролируя её заряд и разряд. К аккумулятору, в свою очередь, подключен инвертор. Его задача преобразовать постоянный ток в переменный 220 В для обеспечения питанием нагрузок.

Рис 1 Принцип работы автономной солнечной электростанции

Существуют инверторы со встроенным контроллером, стоимость которых зачастую ниже, чем когда контроллер и инвертор являются отдельными устройствами. Применение того или иного варианта диктуется задачей клиента.

Рис 2 Принцип работы автономной солнечной электростанции с инвертором со встроенным контроллером

В каждой локации на местности и в разное время года генерация будет значительно отличаться из-за разницы долготы светового дня уровню солнечной активности. Также кратно будет отличаться зимняя генерация от летней, например, в зимняя генерация в Нижегородской области хуже летней в 6-7 раз. Необходимо учитывать, что зимой в средней полосе России объема солнечных панелей будет не достаточно для зарядки аккумуляторов за световой день, что приведет к их систематическому недозаряду и раннему выходу из строя. Вариантов решения проблемы два: 1) Установка дополнительных солнечных панелей. 2) Неиспользование автономной станции зимой.
Первый вариант наиболее затратный, так как помимо короткого светового дня, необходимо поддерживать температурный режим для оборудования выше нуля °С, а так как обогревательным элементам не откуда взять энергию, кроме как от тех же аккумуляторов, потребуется дополнительно устанавливать еще солнечных панелей, использующихся только на обогрев. Летом такой массив создаст колоссальный профицит электроэнергии. На практике такой вариант применяется крайне редко, так как экономически нецелесообразен.

Второй вариант накладывает ограничения на использование объекта зимой и влечет сезонный демонтаж аккумуляторов и перемещение их в теплое помещение для хранения. Либо иным способом поддерживать заданную температуру для оборудования, например, помещая их в подвальных помещениях, где температура не опускается ниже 0ºС, при этом обходиться ничтожно малым количеством электроэнергии. Рекомендуется дважды в год заряжать аккумуляторы до полного, снятые на хранение аккумуляторы стоит заряжать в начале и в конце сезона.
Одним из способов размещения АКБ в автономной станции является закапывание их в герметичных кейсах на глубину промерзания. Это увеличивает срок службы АКБ и избавляет от сезонного перемещения, однако возникает дополнительная трудоемкость при их замене.
В автономных станциях, как правило, применяются высокоцикличные свинцово-кислотные аккумуляторы, изготовленные по технологии CARBON или литиевые аккумуляторы, реже гелиевые. В случае использования свинцово-кислотных АКБ по технологии AGM или GEL с низким числом циклов заряда – разряда нужно быть готовым к их замене через 1-2 года. Автомобильные стартерные АКБ не предназначены для работы в цикличном режиме и не могут использоваться в солнечных электростанциях.

К автономной станции не применяется такой показатель как окупаемость, так как система содержит в себе заменяемые элементы в виде аккумуляторов, которые потребуют замены через определенное время. Система является самой дорогой по отношению к другим, самой ненадежной из-за большого числа компонентов и решает только одну задачу – наличие электроэнергии.
Примеры объектов: Дачные участки без электричества, автодома, лодки, катера, дебаркадеры, сторожки, пункты наблюдения, строительные площадки, автономное освещение.