Солнечные энергоцентры (крупные фотоэлектрические системы), предназначенные для обеспечения электроэнергией многочисленных потребителей, также называются солнечными фермами. Основу сол­нечного энергоцентра составляет крупный агрегат с большим коли­чеством коллекторов (солнечных батарей).

Солнечные фермы можно обнаружить в различных хорошо осве­щаемых солнцем районах США и других стран. В зависимости от размера и количества солнечных панелей такая установка может про­изводить от нескольких десятков киловатт до сотен йегаватт и более электроэнергии.

КАК ЭТО РАБОТАЕТ

Типичная крупная солнечная ферма имеет тысячи (а иногда и сотни тысяч) отдельных фотоэлектрических ячеек, соединенных в сложную сеть модулей, батарей и решеток.

На самых современных солнечных фермах солнечные панели и наборы панелей установлены с использованием экваториальной монтировки так, чтобы они могли следовать за солнцем в течение всего светового дня.

Управляемая компьютером механическая система ежедневно от­слеживает оптимальное положение панелей. Фотоэлектрические па­нели подсоединены к электросетям через инвертирующие усилители и трансформаторы.

На рисунке 12.9 представлена схематическая конфигурация такой системы. На крупнейших солнечных энергоцентрах многочисленные инверторы соединены последовательно и синфазно, т. е. их волны

совпадают по фазе. Ток от них через повышающие трансформаторы передается в высоковольтные линии электропередачи переменного тока.

К линиям электроснабжения или каскаду

ПРЕИМУЩЕСТВА СОЛНЕЧНЫХ ЭНЕРГОЦЕНТРОВ

• Солнечный свет — возобновляемый и практически неисчерпае­мый источник энергии.

• Солнечные энергоцентры не производят так называемых «пар­никовых» газов, токсичных компонентов или пылевых загряз­нителей.

• Работа фотоэлектрических ячеек не сопровождается шумом.

• Солнечные энергоцентры, как и ветряные, можно широко рас­пределить на местности. Это позволяет разнести источники электроэнергии по регионам и помочь созданию нечувствитель­ной к сбоям (защищенной от катастрофических сбоев и терак­тов) системы электроснабжения.

• Солнечная энергетика может использоваться как дополнитель­ный источник энергии наряду с иными способами производства электричества. Это диверсифицирует систему электроснабже­ния страны.

• Солнечные энергоцентры обычно не бросаются в глаза. На них нет огромных башен или иных строений. Солнечный энерго­центр незаметен так же, как и роща фруктовых деревьев.

• Солнечные энергоцентры — важный элемент долговременной стратегии, направленной на снижение или полный отказ от за­висимости от невозобновляемых источников для производства электричества.

НЕДОСТАТКИ СОЛНЕЧНЫХ ЭНЕРГОЦЕНТРОВ

• Крупные фотоэлектрические системы нерентабельны для мест, не получающих достаточного солнечного освещения.

• Солнечная энергия, как и энергия ветра, неустойчива. Ее не­возможно запасать в больших количествах.

• Солнечная энергия не может сама по себе удовлетворить по­требности в электричестве города, штата или государства цели­ком. В лучшем случае это дополнительный источник энергии.

• Если не принять определенных мер предосторожности при раз­работке солнечной батареи и неверно выбрать место ее располо­жения, то при неравномерном ее освещении (одна часть — под солнцем, другая — в тени) может возникнуть неравномерность нагрузки. Она снижает выходную мощность батареи сильнее, чем это можно было бы ожидать при обычных подсчетах вы­ходной мощности затененной поверхности батареи.

• Оптимальная мощность крупной фотоэлектрической системы достижима только тогда, когда солнечные панели установле­ны на подвижных несущих конструкциях. Это может дорого стоить. Однако фиксированное размещение солнечных панелей вне зависимости от того, насколько тщательно продумано их расположение, всегда имеет свои недостатки.

• Под солнечные энергоцентры необходим землеотвод.

• Град или ураган могут повредить или уничтожить солнечные батареи.

Задача 12.4

Что такое кремний, из которого производится большинство фо­тоэлектрических ячеек? Ограничен ли запас этого материала? Не иссякнет ли он когда-нибудь?

Решение 12.4

Кремний — элемент с атомным номером 14 и атомным весом 28.

В чистом виде кремний — легкий, достаточно хрупкий металл, на вид похожий на алюминий. Кремний — полупроводник; он проводит электрический ток лучше, чем диэлектрики, но хуже, чем превос­ходно проводящие ток серебро или медь. Кремний в больших коли­чествах содержится в земной коре. Там его вполне достаточно для того, чтобы вечно удовлетворять потребности человечества. В своем природном состоянии кремний почти всегда находится в соединении с кислородом или другими элементами. Хороший источник кремния — диоксид кремния (кремнезем), содержащийся в кварцевом песке.