Солнечная батарея «подсолнух»

О Heliotrop ─ солнечном доме, который полностью обеспечивает себя электричеством и теплом, используя неисчерпаемую энергию солнечного излучения, – написано очень много. Дом этот построен в немецком городе Фрайбурге-им-Брайсгау. Особо обращает на себя внимание то, что он поворачивается, словно подсолнух, вслед за солнцем, принимая на свои гелиевые панели и коллекторы максимум энергии.

Такой дом представляет собой сложное, дорогостоящее и в какой-то степени экзотическое инженерно-техническое сооружение. Гораздо более рационально применять так называемые подсолнухи – солнечные батареи, которые отслеживают положение солнца и поворачивают свои приемные поверхности вслед за ним. Такие батареи могут быть стационарными, мобильными, вращающимися вокруг одной оси (вертикальной или горизонтальной) и вокруг обеих осей.

Еще совсем недавно производители гелиевых панелей ограничивались выпуском только непосредственно фотопреобразователей, предоставляя возможность своим партнерам комплектовать и устанавливать домашние солнечные электростанции. Сейчас ситуация в сфере солнечной энергетики начинает меняться. Производители начали выпуск солнечных электростанций по принципу «all-in-one» («все в одном»).

Солнечная электростанция SmartFlower POP

Австрийская фирма SMART FLOWER ENERGY TECHNOLOGY GmbH разработала и приступила к выпуску мобильной солнечной электростанции, которую назвали SmartFlower POP. Даже просто одним своим внешним видом чудо-техника напоминает подсолнух. Двенадцать огромных лепестков этого «цветка» покрыты фотоэлектрическими панелями, выполненными на базе монокристаллического кремния. Общая площадь этих лепестков равна 18 квадратным метрам. Эта миниэлектростанция выпускается в двух вариантах – стационарном и мобильном. В зависимости от исполнения вес установки составляет от 800 до 1000 килограммов.

О Heliotrop ─ солнечном доме, который полностью обеспечивает себя электричеством и теплом, используя неисчерпаемую энергию солнечного излучения, – написано очень много. Дом этот построен в немецком городе Фрайбурге-им-Брайсгау. Особо обращает на себя внимание то, что он поворачивается, словно подсолнух, вслед за солнцем, принимая на свои гелиевые панели и коллекторы максимум энергии.

Такой дом представляет собой сложное, дорогостоящее и в какой-то степени экзотическое инженерно-техническое сооружение. Гораздо более рационально применять так называемые подсолнухи – солнечные батареи, которые отслеживают положение солнца и поворачивают свои приемные поверхности вслед за ним. Такие батареи могут быть стационарными, мобильными, вращающимися вокруг одной оси (вертикальной или горизонтальной) и вокруг обеих осей.

Еще совсем недавно производители гелиевых панелей ограничивались выпуском только непосредственно фотопреобразователей, предоставляя возможность своим партнерам комплектовать и устанавливать домашние солнечные электростанции. Сейчас ситуация в сфере солнечной энергетики начинает меняться. Производители начали выпуск солнечных электростанций по принципу «all-in-one» («все в одном»).

Солнечная электростанция SmartFlower POP

Австрийская фирма SMART FLOWER ENERGY TECHNOLOGY GmbH разработала и приступила к выпуску мобильной солнечной электростанции, которую назвали SmartFlower POP. Даже просто одним своим внешним видом чудо-техника напоминает подсолнух. Двенадцать огромных лепестков этого «цветка» покрыты фотоэлектрическими панелями, выполненными на базе монокристаллического кремния. Общая площадь этих лепестков равна 18 квадратным метрам. Эта миниэлектростанция выпускается в двух вариантах – стационарном и мобильном. В зависимости от исполнения вес установки составляет от 800 до 1000 килограммов.

Мобильное устройство может быть выполнено в виде автомобильного прицепа или компактного блока, который легко может быть погружен (и разгружен) на небольшой грузовичок. Причем все операции погрузки и разгрузки легко выполняются одним человеком.

Мобильная SmartFlower POP

Стационарная установка крепится анкерными болтами на бетонном фундаменте размером 205x205x30 сантиметров, ее исходное положение ─ вертикальное. Лепестки сложены и примыкают к станине.

Стационарная SmartFlower POP

Мобильная установка представляет собой горизонтально расположенный контейнер, в котором в сложенном состоянии находятся солнечные панели и электрическое оборудование. Основание утяжеленное, с отверстиями для крепления специальными винтами, которые ввинчиваются в грунт до полутора метров.

После установки устройства на подготовленное место остается только подключить электрический кабель к потребителю и включить устройство. Далее все действия выполняет автоматика. Интеллектуальная система управления солнечными панелями, сопряженная с системой GPS, анализирует время суток, степень освещенности, местоположение солнца относительно агрегата.

Если включение устройства происходит в дневное время, то автоматически раскрывается контейнер, из него поднимается и устанавливается вертикально опора с солнечными панелями-лепестками. Далее лепестки занимают нужное положение и «цветок» раскрывается. После этого производится ориентация на солнце.

Установка мобильной SmartFlower POP в рабочее положение

Если первичное включение устройства происходит в темное время суток, то система управления сразу автоматически переводит автоматику в ждущий режим. И с первыми лучами солнца происходит перевод гелиевых панелей в рабочее состояние. Специальные датчики следят за метеоусловиями, в частности за направлением и силой ветра.

При скорости ветра менее 15 м/сек панели находятся в рабочем состоянии и ориентированы на солнце. Если скорость ветра превысит это значение, то «цветок» закрывается, панели складываются в пакет и становятся вертикально, примыкая к станине, причем пакет занимает положение, параллельное направлению ветра. В случае, если ветер дует со скоростью более 17.5 м/сек, пакет панелей убирается в контейнер.

Стационарная SmartFlower POP в рабочем и в сложенном состояниях

Кроме этого, в установке имеются встроенные щетки, которые автоматически очищают поверхности панелей от снега, пыли. Благодаря этим и некоторым другим свойствам SmartFlower POP дает выходную мощность, превышающую на 40 % мощность стационарных солнечных панелей с такой же полезной приемной площадью.

Номинальная выходная мощность SmartFlower POP составляет 2.13 киловатта. В зависимости от местоположения установка может вырабатывать в год от 3400 кВт/час до 6300 кВт/час, что более чем достаточно для автономного энергоснабжения среднего загородного дома. Вся элементная база электростанции (за исключением фотоэлектрических панелей) разработана и изготовлена в Австрии. Гарантийный срок для солнечных панелей – 10 лет. При этом изготовитель гарантирует снижение мощности на 20% за срок не менее 25 лет. Гарантия на электронное (системы управления) и силовое оборудование (электродвигатели и преобразователи постоянного тока в переменный 220 вольт) составляет пять лет.

Фотогальваническая система HCPVT

Совместная исследовательская группа, состоящая из специалистов IBM и специалистов швейцарской компании Airlight Energy, при участии Мюнхенского вычислительного центра имени Лейбница разработала и изготовила уникальную фотогальваническую систему. Эта система получила название High Concentration PhotoVoltaic Thermal (HCPVT)-System. Она разрабатывалась в первую очередь для регионов, испытывающих дефицит электроэнергии, пресной воды, тепла. Коммерческие партии этих установок поступят на рынок в 2017 году.

Установка High Concentration PhotoVoltaic Thermal (HCPVT)

Как говорят сами разработчики, HCPVT напоминает огромный подсолнух. Этот десятиметровый «цветок» использует сорок квадратных метров параболической антенны, изготовленной из специального бетона. На этой площади размещаются 36 эллиптических зеркал, выполненных из серебра, обработанного по специальной технологии и покрытого пластиковой пленкой. Эти зеркала были выгнуты вакуумным способом. Отраженный пучок света фокусируется на блоке фотогальванических элементов. Концентрация солнечного излучения достигает 2000-кратного значения. Установка генерирует 12 киловатт электроэнергии и 20 киловатт тепла. По данным разработчиков эти показатели соответствуют коэффициенту полезного действия в 80%. Такой мощности достаточно для энергоснабжения нескольких домов.

Блок управления положением антенны

Блок приемников состоит из множества фотоэлектрических чипов размером 1х1 см. Эти чипы выполнены на базе микроструктурированных слоев кремния. Температура на приемнике может достигать сотен градусов. Поэтому для охлаждения чипов применена система жидкостного охлаждения. Жидкость, циркулирующая в системе охлаждения чипов, находится под давлением и может нагреваться до температуры 150°С.

Фотоэлектрический чип с патрубками для подключения к контуру охлаждения

Контур охлаждающей жидкости, в свою очередь, может быть использован в качестве нагревательного элемента для опреснительной установки или для системы горячего водоснабжения и отопления в домах.

HCPVT оборудована устройством, следящим за перемещением солнца. Это устройство напрямую связано с GPS и обеспечивает точное позиционирование антенны на солнце.

Монтаж HCPVT

При надлежащем техническом обслуживании разработчики гарантируют бесперебойную работу всей системы в течение 60 лет.

Установки, подобные описанным, пока еще достаточно дорогие. Но при серийном производстве их стоимость будет значительно снижена, и спрос на них будет постоянно повышаться. Разработчики предполагают для выпуска подобных установок создание до 50 тысяч рабочих мест.