Спрос на использование энергии из возобновляемых источников постоянно растет во всем мире, увеличиваются ее объемы и сферы применения. Но в солнечной энергетике, кроме простых и многим знакомых слов, есть термины, о которых мало кто знает и которые могут сбить с толку. Чтобы правильно пользоваться преимуществами альтернативной энергетики, понимать динамику развития этого сектора нужно знать значения различных специфических терминов.
В этой статье мы поможем систематизировать информацию и объясним некоторые слова из солнечного словаря, чтобы упростить для вас получение информации об отрасли гелиоэнергетики.
Альтернативная энергетика/Возобновляемые источники энергии
Термин используется для обозначения энергии, поступающей из источников, которые не вредят окружающей среде или их вред минимален. Источники для этого вида энергии обычно являются естественными и возобновляемыми (ВИЭ). Это может быть энергия солнца, ветра, биомассы, геотермальная энергия, гидроэлектроэнергия. Применение различных альтернативных источников помогает сократить использование энергии из ограниченных источников, таких как ископаемое топливо (нефть, газ, уголь).
Солнечная энергия
Солнечная энергия – это электричество, получаемое благодаря использованию энергии солнца. Энергия генерируется напрямую с помощью солнечных батарей, которые собирают энергию от солнца и преобразуют ее в электричество.
Электрические/коммунальные сети
Электрическая или коммунальная сеть представляет собой серию взаимосвязанных сетей, которые помогают доставлять электроэнергию конечному потребителю от производителей.
Сеть состоит из различных компонентов, таких как:
- электростанции, которые производят электричество;
- электрические подстанции, отвечающие за повышение напряжения для передачи или снижение его для распределения;
- высоковольтные линии электропередачи, передающие энергию от своих источников к центрам спроса;
- распределительные линии для подключения отдельных клиентов.
Солнечная инсоляция
Солнечная инсоляция – это понятие, используемое в солнечной энергетике. Означает количество солнечного света, поступающего на 1 м2 поверхности, расположенной перпендикулярно солнечным лучам, за один световой день в определенной местности.
Ультрафиолет
Видимый солнечный свет – это только часть излучения Солнца. Ультрафиолетовое излучение является невидимой частью солнечной энергии и тоже оказывает влияние на работу солнечных батарей. Под ультрафиолетом понимают электромагнитное излучение в промежутке длин волн от 5 до 400 нм.
Квантовая эффективность (КЭ)
Отношение количества носителей заряда собранных фотоэлектрической ячейкой, к количеству фотонов данной энергии, излучаемых на ячейку. Квантовая эффективность относится к отклику солнечного элемента на различные длины волн в спектре света, падающего на элемент. КЭ дается в зависимости от длины волны или энергии. Оптимально солнечная батарея должна генерировать значительный электрический ток для длин волн, наиболее распространенных в солнечном свете.
Фотоэлектрический (фотогальванический, фотовольтаический PV)
Этот термин происходит от слов: «phos» (от греч., свет) и «вольт» (от фамилии известного итальянского физика Вольта, в честь которого названа единица измерения электрического напряжения). В физике слово «фотоэлектрический» относится ко всему, что производит электричество при воздействии света или другой излучающей энергии. В гелиоэнергетике термин «фотоэлектрический» обозначает технологию, которая помогает преобразовывать солнечный свет в электрическую энергию, используя полупроводниковые материалы, поглощающие электроны от солнца. Фотоэлектрическая система использует солнечные батареи для производства солнечной энергии. Солнечные элементы и солнечные панели часто называют фотоэлементами и фотоэлектрическими панелями, чтобы показать, как производится электричество с их помощью. Каждый солнечный модуль/панель состоит из нескольких солнечных элементов, которые отвечают за выработку электроэнергии. Фотоэлектрические установки могут быть установлены на земле, на стенах, на крышах домов или быть мобильными.
Фотоэлектрический (фотогальванический, фотовольтаический, PV) эффект
Явление, когда под воздействием света и в результате химической/физической реакции в веществе появляется напряжение и электрический ток.
Фотогальваническая (PV) система
Полный набор компонентов для преобразования солнечного света в электричество посредством фотоэлектрического процесса, включая массив панелей и баланс компонентов системы (BOS).
Солнечный элемент (фотоэлектрический элемент)
Технический термин для элементов солнечных панелей. Представляет собой специальное устройство на основе полупроводника, предназначенное для преобразования солнечной энергии в электрическую. Солнечный элемент, еще известный как фотоэлектрический элемент, является основным компонентом солнечной панели. Когда солнечный свет попадает на поверхность ячейки, электроны в ячейке выбиваются и вырабатывается электричество. Каждый солнечный элемент обычно изготавливается из тонкой кристаллизованной кремниевой пластины. Стандартный солнечный элемент может генерировать около 1 или 2 ВТ энергии. Некоторые солнечные элементы могут генерировать от 3 до 4,5Вт.
Солнечная панель/батарея/модуль
Это несколько фотоэлементов, объединенных в один блок. Устройство представляет собой совокупность солнечных элементов, скоммутированных между собой параллельно, последовательно или последовательно-параллельно. Обычно солнечные элементы соединены вместе для выработки большего количества энергии. Типичная солнечная панель состоит из 36-40 солнечных элементов. Для достижения желаемого тока и напряжения солнечные панели соединяются вместе, образуя массив. В каждом конкретном случае требуется разное количество солнечных панелей, которое зависит от потребностей в энергии. Тем не менее, количество энергии также зависит от уровня эффективности солнечных батарей.
Каркасный солнечный модуль
Солнечный модуль, помещенный в каркас из алюминия или другого материала для придания ему герметичности и большей жесткости.
Бескаркасный солнечный модуль
Солнечный модуль, который не имеет каркаса. Предназначен для эксплуатации в более щадящих условиях, чем каркасные модули. Его лицевая сторона покрыта ПЭТ или ЕВА пленкой, тыльная сторона – подложкой из стеклотекстолита или той же пленки ПЭТ.
Киловатт-час (кВтч)
Эта единица измерения – важный термин в солнечном словаре, обозначающий стандартную единицу измерения электрической мощности.
Эффективность солнечной панели/ КПД солнечных батарей
Одна из главных характеристик солнечных панелей. Это величина, которая показывает, какое количество попавшей на поверхность солнечной панели солнечной энергии будет преобразовано в полезную электроэнергию. По сути, это процент солнечного света, который панели преобразуют в электричество от количества солнечного света, который они получают. КПД большинства солнечных панелей на современном рынке колеблется от 15% до 24%. На КПД влияют тип и качество используемого в панелях полупроводника, а также технология изготовления. Максимальным КПД обладают монокристаллические солнечные панели (в среднем, 19–24%), чуть менее эффективными считаются поликристаллические панели с показателем примерно 15–19%, а замыкают тройку самых распространенных панелей – тонкопленочные из аморфного кремния (их КПД зависит от используемого полупроводника, величина колеблется от 8 до 16%). Многие исследования в сфере ВИЭ (возобновляемых источников энергии) нацелены то, чтобы увеличить эффективность панелей, сделать солнечную энергию более конкурентоспособной в сравнении с традиционной энергией.
Пиковая потребность / нагрузка
Максимальная потребность в энергии в определенном временном интервале.
Кристаллический кремний (C-Si)
Это материал/вещество, которое представляет собой разные кристаллические формы кремния, использующиеся для производства наиболее распространенных типов солнечных панелей, которые сделаны из кремния (поли- и монокристаллических).
Поликристаллический кремний (мультикремний)
Материал (кремний), который получают при помощи метода направленной кристаллизации. Внешне он выглядит как прямоугольные блоки. Это высокочистый материал, используемый для изготовления фотоэлементов, которые состоят из множества мелких кристаллов(кристаллитов) кремния и получается путем промышленной очистки.
Поликристаллические панели
Панели, изготовленные на основе поликристаллического кремния. Это один из наиболее распространенных и популярных типов панелей. Такие солнечные панели обладают высокой эффективностью и долговечностью.
Монокристаллический кремний
Материал (кремний), который получают преимущественно методом Чохральского. Внешне он выглядит как цилиндрические слитки.
Монокристаллические панели
Один из наиболее часто используемых типов солнечных батарей. Изготовленные из кремния, эти кристаллические панели служат долго, являются наиболее эффективными на рынке, имеют эстетически приятный дизайн. Они представляют собой монокристалл кремния, а их высокая стоимость обусловлена трудоемким и кропотливым процессом их изготовления.
Аморфный полупроводник
Вещество в аморфном (бесформенном) состоянии, некристаллический полупроводниковый материал, который имеет ряд свойств, характерных для кристаллических полупроводников.
Аморфный кремний
Аморфный кремний (a-Si) представляет собой некристаллическую форму кремния, которая применяется в производстве солнечных элементов (тонкопленочных панелей), тонкопленочных транзисторов в ЖК-дисплеях. Этот материал получают напылением на подложку техникой испарения, а затем защищают специальным покрытием.
Тонкая пленка
Слой полупроводникового материала (диселенид меди-индия, арсенид галлия и др.) толщиной несколько микрон или менее, используемый для изготовления фотоэлементов.
Тонкопленочный солнечный модуль
Солнечный модуль, структура которого состоит из последовательных слоев (тонких пленок) полупроводниковых материалов.
Полупроводник
Это любое веществе/материал, способное проводить ток при определенных условиях. Некоторые полупроводники уникально подходят для процесса фотоэлектрического преобразования энергии. Среди них, кремний, диселенид меди-индия, арсенид галлия, теллурид кадмия и пр.).
Проводник
Материал, через который передается электричество, например, электрический провод, линия электропередачи или распределения.
Зона проводимости
Этим термином обозначают энергетическую зону в полупроводнике, где в твердом теле электроны могут свободно перемещаться, создавая чистый перенос заряда.
Цикл
Термин, обозначающий одну полную разрядку и перезарядку батареи.
Срок службы батареи
Период времени, в течение которого батарея будет работать с заданной эффективностью в соответствии с указаниями производителя. Подробнее…
Наземные солнечные батареи
Это набор солнечных батарей, которые устанавливаются на земле, альтернатива установке панелей на крыше. Этот метод монтажа солнечных панелей предназначен для крупных солнечных проектов (коммунальных, сельскохозяйственных, промышленных). К ним относятся крупные электростанции, которые вырабатывают солнечную энергию для большого количества домашних хозяйств и предприятий. Наземный массив обычно располагается на стойках рядом со зданиями, сооружениями, для которых они обеспечивают электроэнергию.
Пиковые часы солнечного излучения
Не следует путать с часовым днем. Пиковые часы относятся к качеству солнечного света, который поглощают солнечные панели, а не к количеству времени, в течение которого панели подвергаются воздействию дневного света. Это часы дня, интенсивность солнечного света которых составляет 1000 Вт на каждый квадратный метр. Пиковые часы солнечного света, измеряемые в киловатт-часах на квадратный метр (кВтч/м2), зависят от времени суток, времени года, наличия облаков и географического положения. Даже если солнечные панели могут получать частичный солнечный свет на протяжении восьми часов в определенный день, в среднем это может составлять лишь 3 или 4 пиковых солнечных часа.
Баланс Системы (BOS)
Солнечная система состоит не только из солнечных панелей – в нее входит много разных элементов и оборудования. Термин BOS (balance of system или баланс системы) как раз и обозначает все другие компоненты солнечной системы, кроме панелей. К ним относятся проводка, инверторы, система мониторинга и все оборудование.
Задний лист или подложка
Это «обратная сторона» солнечной панели. Защищает внутренние части панели от воздействий, которые со временем могут снизить эффективность панели, – влаги и ультрафиолета. Высококачественные задние листы важны для гарантии того, что панели прослужат как минимум 25 лет.
Монтажная система
Это то, что физически удерживает солнечные панели на месте. Сюда относятся стеллажи/стойки, передние юбки, вентиляционные отверстия, направляющие, верхние зажимы и многое другое. Система крепежей – важная часть, так как она влияет на состояние и панелей, и места установки, в том числе на внешний вид фасада здания, крыши и т.д.
Автономная солнечная система
Автономная или гибридная фотоэлектрическая система, не подключенная к сети.
Аккумулятор
Прибор, который может преобразовывать энергию в разные виды: из химической в электрическую и наоборот, и накапливать ее. Реакции в процессе трансформации энергии, практически полностью обратимы. При разряде аккумулятора химическая энергия преобразуется в электрическую энергию и потребляется во внешней цепи или приборе.
Элемент аккумулятора
Самый простой производительный блок в аккумуляторе. В его состав входит: один или нескольких положительных электродов или пластин, один или несколько отрицательных электродов или пластин, электролит, обеспечивающий ионную проводимость, разделители между пластинами, имеющие противоположную полярность и контейнер для всего перечисленного.
Аккумуляторная батарея
Накопитель энергии с использованием электрохимических аккумуляторов. Среди их основных задач, кроме резерва энергии, выравнивание нагрузки на подстанциях и снижение пиковой нагрузки.
Номинальная емкость аккумулятора
Термин, используемый производителями аккумуляторов для обозначения максимального количества энергии, которое возможно извлечь из аккумулятора при определенных/заданных скорости разряда аккумулятора и температуре.
Аккумулятор солнечных батарей
Прибор или система из соединенных аккумуляторных батарей большой емкости, которая помогает хранить избыточную энергию, производимую солнечными батареями. Аккумуляторы гарантируют поступление энергии потребителю даже в отсутствие солнечного свет, например, при наступлении темноты.
Емкость батареи
Максимальный электрический заряд, который батарея может выдать при определенных условиях. Выражается в ампер-часах.
Инвертор
Солнечный инвертор – устройство, которое преобразует постоянный ток, получаемый от солнечных панелей, в переменный. Без инвертора невозможно легко использовать энергию солнечных батарей, так как энергия постоянного тока, производимая солнечной батареей, должна быть преобразована в электроэнергию переменного тока, чтобы ее можно было использовать в бытовых приборах. Кроме того, инверторы обеспечивают множество уровней мониторинга, долгосрочной экономии и эффективности системы. Существует три основных типа инверторов:
- микроинверторы установлены в отдельных солнечных панелях и идеально подходят для небольших солнечных энергетических систем.
- струнные инверторы идеально подходят для больших жилых или небольших коммерческих предприятий.
- центральные инверторы идеально подходят для крупномасштабных систем, таких как солнечные электростанции.
Микроинвертор
В отличие от обычного инвертора, которые преобразовывает постоянный ток множества солнечных панелей в переменный ток, микроинвертор делает то же самое, но только для одного солнечного модуля.
Эффективность инвертора
Насколько хорошо инвертор преобразует постоянный ток в переменный при минимальных потерях.
Контроллер заряда
Контроллер является ключевой частью системы, обеспечивая высокоэффективную работу солнечных панелей. Это компонент фотоэлектрической системы, который способствует поддержанию нужного напряжения «на выходе», тем самым контролируя поток тока к батарее и от нее, чтобы избежать чрезмерной зарядки/разрядки аккумулятора. Он контролирует уровень заряда аккумулятора и отключает его при достижении максимума.
Поглотитель (абсорбер)
В фотоэлектрическом устройстве это материал, который легко поглощает частицы света (фотоны), генерируя при этом носителей заряда – свободные электроны или дырки (место, где электрон обычно находится в твердом теле; в применении к солнечной энергии дырка ведет себя как положительно заряженная частица).
Антиотражающее покрытие солнечных элементов
Тонкое покрытие из материала, нанесенного на поверхность солнечного элемента, которое уменьшает отражение света и увеличивает пропускную способность фотоэлемента.
Стойка/стеллаж
Этот термин означает приспособление, на которое устанавливаются солнечные батареи при их размещении на крыше или на земле. Стойки крепятся болтами к крыше или к основанию на земле, а панели соединяются со стойками. В зависимости от места установки, конструктивных особенностей самих панелей и других факторов, могут использоваться разные типы стоек и разное расстояние между ними.
Распределительная коробка
Термин обозначает конструкцию, представляющую собой кожух на модуле, защищающий от атмосферных воздействий. Это, по сути, переход от солнечной панели к проводам, идущим от контроллера.
Концентратор
Это конструкция с оптическими компонентами, например, линзами Френеля, которые фокусируют, направляют и концентрируют солнечный свет, чем помогают повышать эффективность панелей. Массивы концентраторов должны быть обращены непосредственно к Солнцу, так они могут увеличить поток мощности солнечного света в сотни раз.
Выпрямитель
Устройство для преобразования переменного тока в постоянный.
Регулятор
Устройство для предотвращения перезарядки батарей путем управления циклами зарядки, что обычно регулируется в соответствии с конкретными потребностями батареи.
Пассивация
Химическая реакция, которая устраняет вредное воздействие электрически реактивных атомов на поверхность солнечного элемента.
Рекомбинация
Перемещение свободного электрона обратно в дырку (место, где электрон обычно находится в твердом теле; в применении к солнечной энергии дырка ведет себя как положительно заряженная частица). Процессы рекомбинации обычно радиационные (энергия рекомбинации приводит к излучению фотона) либо безызлучательные (энергия рекомбинации отдается второму электрону, который затем релаксирует обратно к своей первоначальной энергии, выпуская фотоны). Рекомбинация может происходить как в объеме полупроводника, так и на его поверхностях, в области соединения, на дефектах или между границами раздела.
Интегрированная фотогальваника (BIPV)
Этот термин обозначает солнечные панели, которые интегрированы в здания. Модули BIPV обычно заменяют другие традиционные строительные материалы, одновременно выступая в качестве генераторов энергии. Они могут быть встроены в фасады зданий, кровлю и навесы, а некоторые солнечные элементы могут даже заменить определенные виды стекла, окон.
Резервная мощность
Объем генерируемой мощности, поддерживаемой центральной энергосистемой для удовлетворения пиковых нагрузок.
Стандартные условия испытаний (STC)
Условия, при которых солнечные панели тестируется в лаборатории.
Солнечная электростанция
Солнечная электростанция – это обширная солнечная батарея или массив соединенных между собой солнечных батарей, целью которой является производство солнечной энергии для крупного коммерческого,промышленного, сельскохозяйственного или коммунального использования.
Очистка солнечных батарей
Процесс сбора пыли и мусора, который накапливается на солнечных батареях и препятствует попаданию солнечного света (грязи, снега, листьев, веток деревьев, следов жизнедеятельности животных и птиц и др.). Естественная очистка, например, дождь, может отчасти очищать солнечные панели, но в большинстве случаев это необходимо делать вручную самостоятельно или с помощью специалистов. Своевременная и регулярная очистка панелей является залогом того, что они не потеряют свою эффективность.
Зеленый тариф
Данная схема дает возможность потребителям солнечной энергии получать доходы за электроэнергию, возвращенную в общий поток национальной энергосистемы благодаря образованию излишков. Сегодня во многих странах мира есть специальный льготный тариф для частных и юридических лиц, которые установили солнечные батареи. Это специальные условия, на которых государство по несколько завышенной цене обязуется выкупать весь объем лишней электроэнергии, отданной в общую сеть и сгенерированной за счет возобновляемых источников энергии.