Солнечные батареи

Существующие в настоящее время разнообразные отрасли энергетики можно охарактеризовать по видам используемых энергоносителей: ядерная, угольная, газовая, мазутная, гидро-, ветро-, геотермальная, биомассовая, волновая и приливная, градиент-температурная, солнечная.
Сопоставив эти отрасли по нескольким показателям: экономическим, экологическим, ресурсным, а также по показателям безопасности, можно прийти к выводу, что солнечная энергетика, как долгосрочная перспектива, имеет одно из первостепенных значений.
Оценки прямых социальных затрат, связанных с вредным воздействием традиционных электростанций, включая болезни и снижение продолжительности жизни людей, оплату медицинского обслуживания, потери на производстве, снижение урожая, восстановление лесов и ремонт зданий в результате загрязнения воздуха, воды и почвы, дают величину, добавляющую около 75% к уже имеющимся мировым ценам на топливо и энергию. По существу, это затраты всего общества - "экологический налог", который уже неявно и очень давно платят граждане своим здоровьем и личными тратами за несовершенство энергетических установок, и этот "налог" наконец должен быть осознан всеми людьми. Солнечная же энергия, реально поступающая за три дня на территорию России, превышает энергию всей годовой выработки электроэнергии в нашей стране.

 

 

Кроме того, солнечная энергетика имеет мало равных себе по экологичности и ресурсной базе.
Сырье для производства элементов солнечных батарей - обычный песок. Однако для получения из него высокоочищенного и светочувствительного кремния требуются достаточно дорогостоящие технологические процессы. Тщательная очистка песка и получение из него монокристаллического (или поликристаллического) кремния являются самыми затратными частями их производства.
Элементы солнечных батарей, преобразующие солнечный свет в электроэнергию, изготавливают из монокристаллического, поликристаллического и аморфного кремния. Элементы на основе аморфного кремния наиболее дешевые, но имеют небольшую мощность и меньший срок службы.
Однако изготовленной на их основе 20-ваттной батареи вполне достаточно для подзарядки аккумуляторов мини-насоса в пруду или маленького вентилятора.
Если же нужна большая энергетическая мощность, то используют батареи с элементами из кристаллического кремния. Сегодня они представлены двумя типами:
 более старое поколение из монокристаллического кремния. Их вырезают из кварцевых пластин. Внешний признак: равномерно черно-серая поверхность;
 современное поколение элементов из поликристаллического кремния, которые дешевле, изготавливаются методом литья и состоят из множества связанных кристаллов. Внешний признак: неравномерно переливающаяся синим цветом поверхность.
Самый большой из серийно изготавливаемых поликристаллических элементов имеет размер лишь 10х10 см. Оба типа дискообразных элементов имеют толщину 0,4 мм.
Мощность солнечных батарей постоянно повышается. В настоящее время наиболее мощными являются батареи на элементах из поликристаллического кремния, имеющие степень эффективности 15-16%. Для сравнения, современный двигатель автомобиля имеет степень эффективности порядка 23%. И как вы понимаете, все остальное (77%) уходит в окружающую среду в виде тепла и выхлопных газов. При оценке экономической эффективности солнечных батарей следует также принимать во внимание то, что они на протяжении всего срока службы не требуют эксплуатационных затрат и никаких капитальных линий электропередач и по сути своей являются источником автономного электроснабжения. И все это без загрязнения окружающей среды.
Из кремниевых элементов набирают модули, а из модулей уже собирают солнечную батарею, которая, в свою очередь, входит в гелиостанцию (готовую для эксплуатации установку). Каждый элемент запрессовывают в прочный пластмассовый или стеклянный дисковый корпус, из которых набирают разные по мощности и размерам модули, внешне напоминающие соты. Такая надежная упаковка защищает элементы от влажности и механических повреждений со всех сторон и позволяет эксплуатировать их в жестких климатических условиях годами без какого-либо ухода. В зависимости от потребности в электроэнергии, из модулей набирают различные по рабочей площади солнечные батареи.
Конструкция солнечной батареи и ее схема очень простые. Все ее модули монтируют на специальных устойчивых стойках или крепят прямо на крыше дома, автомобильного прицепа и т. д. В наших широтах стационарные солнечные батареи показывают максимальную мощность при ориентации на юг под углом 45о к горизонту.
Солнечные батареи можно использовать различным образом:
 напрямую подключить к потребителю электроэнергии, который работает лишь в течение светового дня. Это наиболее простой принцип эксплуатации батарей. Он практичен и оптимален для насоса фонтана в пруду или вентилятора, которые нужны лишь в солнечную погоду;
 электроэнергия, накопленная 12-вольтовым аккумулятором, может использоваться для ламп, радиоприемника, телевизора и других приборов. Чтобы срок службы аккумулятора не сокращался из-за его глубокой разрядки, в схему гелиостанции включен регулятор напряжения;
 чтобы от солнечных батарей запитать бытовые приборы и электроинструмент, работающие на переменном токе от 220 В, в состав станции включают инверторный блок для преобразования тока. Приобретение инвертора имеет смысл, если электроэнергия солнечных батарей используется в хозяйственно-бытовых приборах.
Таким образом, использование солнечной энергии является одним из весьма перспективных направлений энергетики. Экологичность, возобновимость ресурсов, отсутствие затрат на капремонт фотомодулей как минимум в течение первых 30 лет эксплуатации, а в перспективе - снижение стоимости относительно традиционных методов получения электроэнергии - все это сильные стороны солнечной энергетики.

По материалам справочника
"Строительные материалы. Где их можно приобрести" N 1 за 2007 г.