Jak funguje solární elektrárna?
Novinky, zajímavosti, věda a technika v oblasti solární energie.
-
- Příspěvky: 155
- Registrován: úte pro 11, 2018 1:22 pm
Jak funguje solární elektrárna?
Jak funguje solární elektrárna?
Solární elektrárny jsou nesporně fascinující zařízení. Je takřka jisté, že většina návštěvníků stránek MyPower.cz má s nimi zkušenosti a dokázali by vysvětlit princip jejich fungování do nejmenších detailů. Výjimečně se tedy zaměříme na začátečníky, kterým se pokusíme vysvětlit, jak tato zařízení fungují. Budeme rádi, když se přidáte a případně rozšíříte povědomí v diskuzi pod článkem.
Začněme tedy definicí solární elektrárny. Takto můžeme označit prakticky jakékoli zařízení, které přeměňuje sluneční světlo na elektřinu. Může to dělat buď přímo, což je typické pro solární panely, nebo nepřímo - například transformací tepla nebo pohybu.
Existuje tedy několik typů solárních elektráren, přičemž každý využívá trochu odlišné principy a technologii. První díl tohoto článku věnujeme rozdělení zařízení na výrobu elektřiny z energie slunce podle jejich typu.
Fotovoltaické elektrárny
Fotovoltaické elektrárny využívají k přeměně slunečního záření na využitelnou elektřinu fotovoltaické články, označované také často jako solární panely. Ty jsou zpravidla umístěny na větší ploše, a kromě článků sestávají ze statické, nebo pohyblivé konstrukce.
Samotné panely tři základní formy. První dvě jsou krystalické solární panely - jak napovídá název, jsou tyto typy panelů vyrobené z krystalického křemíku. Mohou být buď monokrystalické nebo polykrystalické. Monokrystalické panely jsou zpravidla efektivnější (20 % a více), ale dražší, zatímco polykrystalické jsou levnější, ale mají tendenci být méně efektivní (mezi 15 a 17 %). Vývoj ale tuto hranici postupně stírá.
Třetí kategorii můžeme označit jako tenkovrstvé solární panely. Tento typ panelů se skládá z několika vzájemně se překrývajících filmů, které absorbují světlo v různých částech elektromagnetického spektra. Toto provedení je ideální pro aplikace ve formě pružné fólie na stávající povrchy nebo pro integraci do stavebních materiálů, jako jsou střešní tašky.
Tyto typy solárních panelů vyrábějí elektřinu, která je pak obvykle přímo dodávána do sítě nebo skladována v bateriích. Elektrárny, využívající krystalické či tenkovrstvé fotovoltaické panely, se obvykle skládají z následujících základních komponent:
Většina fotovoltaických panelů je vyrobena z polovodičových materiálů - obvykle z nějaké formy křemíku. Když fotony ze slunečního světla zasáhnou polovodičový materiál, dojde ke generování volných elektronů, které následně mohou protékat materiálem a produkovat stejnosměrný elektrický proud. Tomuto jevu se říká fotoelektrický efekt.
Než bude možné použít získanou elektřinu, nebo ji přivést do elektrické sítě, je nutné stejnosměrný proud (DC) transformovat na střídavý proud (AC) pomocí střídače (invertoru). Fotovoltaické panely se liší od ostatních typů solárních elektráren tím, že přímo využívají fotoelektrický efekt bez nutnosti dalších procesů nebo zařízení.
Fotovoltaické panely tedy žádným způsobem nekoncentrují energii - jednoduše přeměňují fotony na elektřinu, která se pak přenáší dál. Na rozdíl od solárně-termálních elektráren, o kterých bude řeč dále, například nepoužívají kapalné látky k přenosu tepla.
Co je solárně-termální elektrárna?
Dostávám se k dalšímu typu elektráren, využívajících k výrobě elektrické energie sluneční paprsky - solárně-termálním elektrárnám. Proti fotovoltaice je v nich energie slunce kumulována takovým způsobem, aby vytvořila ohřála kapalinu. Ta pak pohání turbínu nebo jiný generátor, vyrábějící elektřinu.
Solární tepelné elektrárny lze rozdělit na tři druhy:
Elektrárny s parabolickými zrcadly používají zakřivená zrcadla. jež koncentrují sluneční paprsky do jednoho bodu či linie. V tomto bodě je pak umístěn kolektor, obsahující kapalinu (typicky vodu), která nepřetržitě proudí trubicemi. Koncentrované sluneční záření kapalinu ohřívá, a ta je pak koncentrována za účelem vytvoření vysokotlaké páry.
Ohřátá tekutina poté proudí do tepelného výměníku, kde ohřívá vodu, jež následně pohání parní turbínu, vyrábějící elektřinu. Aby zakřivená zrcadla podávala ve směru ke kolektoru vždy maximální výkon, musejí se pohybovat směrem za sluncem.
Lineární elektrárny
Lineární koncentrační systémy, někdy označované jako Fresnelovy reflektory, sestávají z velkých „polí“ zrcadel sledujících slunce. Obvykle jsou zarovnány v orientaci sever-jih, aby maximalizovaly míru zachyceného slunečního světla. Tato konfigurace umožňuje zrcadlům sledovat slunce z východu na západ v průběhu dne.
Podobně, jako jejich sourozenci s parabolickými zrcadly, shromažďují lineární koncentrační systémy sluneční energii pomocí dlouhých, obdélníkových zrcadel ve tvaru písmene U. Na rozdíl od parabolických systémů však lineární Fresnelovy reflektory umisťují trubici nad zrcadla, což umožňuje zrcadlům větší pohyblivost při sledování slunce.
Tento typ systému využívá princip Fresnelovy čočky, který umožňuje použití velkého koncentračního zrcadla s vysokou světelností a krátkou ohniskovou vzdáleností. Toto nastavení umožňuje soustředit sluneční světlo v přibližně 30krát vyšší intenzitě.
Solární antény
Solární antény také používají zrcadla k soustředění sluneční energie na kolektor. Zpravidla sestávají ze zrcadel, připomínajících talíř satelitního přijímače, sestavených z mozaiky malých zrcadel. Ta koncentrují energii na přijímač v ohniskovém bodě.
Podobně, jako u parabolických a lineárních systémů, směruje zrcadlová plocha sluneční světlo do jednoho bodu. Generované teplo je využito k přeměně na pohyb. Nejběžnějším typem tepelného motoru používaného pro tyto účely je Stirlingův motor. Ohřátá kapalina z přijímače paraboly se v něm používá k pohybu pístu a vytvoření mechanické energie.
Tato mechanická energie je pak pomocí generátoru nebo alternátoru přeměněna na elektřinu. Poměr koncentrace solární paraboly je mnohem vyšší než u lineárních systémů - teplota provozní kapaliny bývá vyšší než 749 stupňů Celsia. Americká armáda v současné době vyvíjí v Tooele v Utahu systém, čítající 429 Stirlingových motorů, schopný generovat až 1,5 MW.
Za týden přineseme pokračování, ve kterém se podíváme na solární věže, solární rybníky a další technologie pro přeměnu slunečních paprsků na elektrickou energii.
Solární elektrárny jsou nesporně fascinující zařízení. Je takřka jisté, že většina návštěvníků stránek MyPower.cz má s nimi zkušenosti a dokázali by vysvětlit princip jejich fungování do nejmenších detailů. Výjimečně se tedy zaměříme na začátečníky, kterým se pokusíme vysvětlit, jak tato zařízení fungují. Budeme rádi, když se přidáte a případně rozšíříte povědomí v diskuzi pod článkem.
Začněme tedy definicí solární elektrárny. Takto můžeme označit prakticky jakékoli zařízení, které přeměňuje sluneční světlo na elektřinu. Může to dělat buď přímo, což je typické pro solární panely, nebo nepřímo - například transformací tepla nebo pohybu.
Existuje tedy několik typů solárních elektráren, přičemž každý využívá trochu odlišné principy a technologii. První díl tohoto článku věnujeme rozdělení zařízení na výrobu elektřiny z energie slunce podle jejich typu.
Fotovoltaické elektrárny
Fotovoltaické elektrárny využívají k přeměně slunečního záření na využitelnou elektřinu fotovoltaické články, označované také často jako solární panely. Ty jsou zpravidla umístěny na větší ploše, a kromě článků sestávají ze statické, nebo pohyblivé konstrukce.
Samotné panely tři základní formy. První dvě jsou krystalické solární panely - jak napovídá název, jsou tyto typy panelů vyrobené z krystalického křemíku. Mohou být buď monokrystalické nebo polykrystalické. Monokrystalické panely jsou zpravidla efektivnější (20 % a více), ale dražší, zatímco polykrystalické jsou levnější, ale mají tendenci být méně efektivní (mezi 15 a 17 %). Vývoj ale tuto hranici postupně stírá.
Třetí kategorii můžeme označit jako tenkovrstvé solární panely. Tento typ panelů se skládá z několika vzájemně se překrývajících filmů, které absorbují světlo v různých částech elektromagnetického spektra. Toto provedení je ideální pro aplikace ve formě pružné fólie na stávající povrchy nebo pro integraci do stavebních materiálů, jako jsou střešní tašky.
Tyto typy solárních panelů vyrábějí elektřinu, která je pak obvykle přímo dodávána do sítě nebo skladována v bateriích. Elektrárny, využívající krystalické či tenkovrstvé fotovoltaické panely, se obvykle skládají z následujících základních komponent:
- Solární panely přeměňují sluneční světlo na elektřinu. Typicky generují stejnosměrný proud s napětím do 1500 V.
- Další nedílnou komponentou jsou střídače/invertory, jež transformují stejnosměrný proudu na střídavý.
- Obvykle je součástí monitorovací systém pro sledování, řízení a správu elektrárny.
- Často je k dispozici i připojeni k nějaké externí energetické síti.
- Pokud elektrárna generuje více než 500 kW, obvykle používá také transformátory s postupným zvyšováním výkonu.
Většina fotovoltaických panelů je vyrobena z polovodičových materiálů - obvykle z nějaké formy křemíku. Když fotony ze slunečního světla zasáhnou polovodičový materiál, dojde ke generování volných elektronů, které následně mohou protékat materiálem a produkovat stejnosměrný elektrický proud. Tomuto jevu se říká fotoelektrický efekt.
Než bude možné použít získanou elektřinu, nebo ji přivést do elektrické sítě, je nutné stejnosměrný proud (DC) transformovat na střídavý proud (AC) pomocí střídače (invertoru). Fotovoltaické panely se liší od ostatních typů solárních elektráren tím, že přímo využívají fotoelektrický efekt bez nutnosti dalších procesů nebo zařízení.
Fotovoltaické panely tedy žádným způsobem nekoncentrují energii - jednoduše přeměňují fotony na elektřinu, která se pak přenáší dál. Na rozdíl od solárně-termálních elektráren, o kterých bude řeč dále, například nepoužívají kapalné látky k přenosu tepla.
Co je solárně-termální elektrárna?
Dostávám se k dalšímu typu elektráren, využívajících k výrobě elektrické energie sluneční paprsky - solárně-termálním elektrárnám. Proti fotovoltaice je v nich energie slunce kumulována takovým způsobem, aby vytvořila ohřála kapalinu. Ta pak pohání turbínu nebo jiný generátor, vyrábějící elektřinu.
Solární tepelné elektrárny lze rozdělit na tři druhy:
- S parabolickými zrcadly
- Lineární
- Solární antény
Elektrárny s parabolickými zrcadly používají zakřivená zrcadla. jež koncentrují sluneční paprsky do jednoho bodu či linie. V tomto bodě je pak umístěn kolektor, obsahující kapalinu (typicky vodu), která nepřetržitě proudí trubicemi. Koncentrované sluneční záření kapalinu ohřívá, a ta je pak koncentrována za účelem vytvoření vysokotlaké páry.
Ohřátá tekutina poté proudí do tepelného výměníku, kde ohřívá vodu, jež následně pohání parní turbínu, vyrábějící elektřinu. Aby zakřivená zrcadla podávala ve směru ke kolektoru vždy maximální výkon, musejí se pohybovat směrem za sluncem.
Lineární elektrárny
Lineární koncentrační systémy, někdy označované jako Fresnelovy reflektory, sestávají z velkých „polí“ zrcadel sledujících slunce. Obvykle jsou zarovnány v orientaci sever-jih, aby maximalizovaly míru zachyceného slunečního světla. Tato konfigurace umožňuje zrcadlům sledovat slunce z východu na západ v průběhu dne.
Podobně, jako jejich sourozenci s parabolickými zrcadly, shromažďují lineární koncentrační systémy sluneční energii pomocí dlouhých, obdélníkových zrcadel ve tvaru písmene U. Na rozdíl od parabolických systémů však lineární Fresnelovy reflektory umisťují trubici nad zrcadla, což umožňuje zrcadlům větší pohyblivost při sledování slunce.
Tento typ systému využívá princip Fresnelovy čočky, který umožňuje použití velkého koncentračního zrcadla s vysokou světelností a krátkou ohniskovou vzdáleností. Toto nastavení umožňuje soustředit sluneční světlo v přibližně 30krát vyšší intenzitě.
Solární antény
Solární antény také používají zrcadla k soustředění sluneční energie na kolektor. Zpravidla sestávají ze zrcadel, připomínajících talíř satelitního přijímače, sestavených z mozaiky malých zrcadel. Ta koncentrují energii na přijímač v ohniskovém bodě.
Podobně, jako u parabolických a lineárních systémů, směruje zrcadlová plocha sluneční světlo do jednoho bodu. Generované teplo je využito k přeměně na pohyb. Nejběžnějším typem tepelného motoru používaného pro tyto účely je Stirlingův motor. Ohřátá kapalina z přijímače paraboly se v něm používá k pohybu pístu a vytvoření mechanické energie.
Tato mechanická energie je pak pomocí generátoru nebo alternátoru přeměněna na elektřinu. Poměr koncentrace solární paraboly je mnohem vyšší než u lineárních systémů - teplota provozní kapaliny bývá vyšší než 749 stupňů Celsia. Americká armáda v současné době vyvíjí v Tooele v Utahu systém, čítající 429 Stirlingových motorů, schopný generovat až 1,5 MW.
Za týden přineseme pokračování, ve kterém se podíváme na solární věže, solární rybníky a další technologie pro přeměnu slunečních paprsků na elektrickou energii.
-
- Příspěvky: 2759
- Registrován: sob zář 08, 2012 10:40 pm
- Lokalita: Šternberk
- Systémové napětí: 48V
- Výkon panelů [Wp]: 15000
- Kapacita baterie [kWh]: 40
- Bydliště: v údolí mezi kopci
Re: Jak funguje solární elektrárna?
Transformátor z principu nemůže zvyšovat výkon. Může zvyšovat napětí nebo proud ale ne výkon. Transformátor má naopak určité vlastní energetické ztráty o které je výstupní výkon nižší než vstupní výkon. Tyto ztráty se projefují převážně ve formě tepla, které se vytvoří průchodem proudu na ohmickém odporu jeho vinutí. Kromě toho existují na transformátoru i další druhy ztrát (magnetizační, rozptylovým polem...). Díky těmto ztrátám transformátor výkon vždy snižuje.karelkilian píše:Pokud elektrárna generuje více než 500 kW, obvykle používá také transformátory s postupným zvyšováním výkonu.
15 kWp JJZ + 3x Tristar MPPT60 + Victron 150/100 + 48V LiFePO 850 Ah + UPS 8kW (MPP-Solar 8048 LC) + 4 x nabíječka 1,2 kW (DELTA) Start: 2012
-
- Příspěvky: 1649
- Registrován: pon zář 09, 2013 5:16 pm
- Lokalita: Šumperk
- Bydliště: Šumperk
Re: Jak funguje solární elektrárna?
taktak.. jedná se o zvyšování napětí, protože čez vás nepřipojí myslím nad 10kWp, nebo tak nějak a na vyšší výkon se čezu nechce. Bez trafa do vysokého napětí u vysokých výkonů se neobejdete. Známý má 30kWp vodní zdroj a povedlo se mu to připojit bez trafa, ale prakticky jen díky nátlaku dodavatele energie na distributora - distributor (čez) přímo požadoval trafo.
-
- Příspěvky: 861
- Registrován: stř bře 20, 2019 4:05 pm
Re: Jak funguje solární elektrárna?
Trafo, které zvyšuje výkon bych bral všemi deseti. ![Very Happy :D](./images/smilies/icon_e_biggrin.gif)
![Very Happy :D](./images/smilies/icon_e_biggrin.gif)
11S (8 REC 295Wp POLY + 3 Canadian Solar 300Wp) Axpert VM II 24V/3000W, 2P Canadian Solar + MPPT Victron Smart Solar 100/20 + Carspa 24/230, 600W Pure sine + 4x Varta 6V/232Ah.
-
- Příspěvky: 354
- Registrován: pát říj 28, 2016 2:30 pm
Re: Jak funguje solární elektrárna?
Jen pro zajímavost, teplo se dá převést rovnou na elektrický proud a to "odpadní" teplo ještě pěkně využít na ohřev třeba TUV nebo přitápět ![Wink ;-)](./images/smilies/icon_e_wink.gif)
Žádná extra novinka, ale i tudy se dá jít.
https://www.kurzweilai.net/a-high-perfo ... ing-device
Popřípadě to kombinovat s klasickými F-V články a vyždímat ze slunce ještě o něco víc:
https://www.mdpi.com/2411-9660/2/3/32
![Wink ;-)](./images/smilies/icon_e_wink.gif)
Žádná extra novinka, ale i tudy se dá jít.
https://www.kurzweilai.net/a-high-perfo ... ing-device
Popřípadě to kombinovat s klasickými F-V články a vyždímat ze slunce ještě o něco víc:
https://www.mdpi.com/2411-9660/2/3/32
-
- Příspěvky: 1979
- Registrován: ned dub 02, 2017 3:45 pm
- Lokalita: podhůří Orlických hor
- Výkon panelů [Wp]: 7500
- Chci prodávat energii: NE
- Chci/Mám dotaci: NE
Re: Jak funguje solární elektrárna?
Pro thomas,kde že se to dá koupit...
7,5kWp-
aexpert max 8 kw,power jack 10 kw a cca 45kW LIFE A LION
aexpert max 8 kw,power jack 10 kw a cca 45kW LIFE A LION
-
- Příspěvky: 354
- Registrován: pát říj 28, 2016 2:30 pm
Re: Jak funguje solární elektrárna?
Odpověď je v prvních třech slovech větyjahodovák píše:Pro thomas,kde že se to dá koupit...
![Very Happy :D](./images/smilies/icon_e_biggrin.gif)
-
- Podobná témata
- Odpovědi
- Zobrazení
- Poslední příspěvek
-
- 2 Odpovědi
- 1103 Zobrazení
-
Poslední příspěvek od JirikT
-
-
První solární elektrárna v Černobylu
od Teya » » v Magazín MyPower.CZ
První solární elektrárna v Černobylu
- 4 Odpovědi
- 1342 Zobrazení
-
Poslední příspěvek od kybos
-
-
-
Vyplatí se malá solární elektrárna?
od martinm » » v Plánované elektrárny
Vyplatí se malá solární elektrárna?
- 65 Odpovědi
- 2202 Zobrazení
-
Poslední příspěvek od shuty
-
-
-
Největší solární elektrárna ve Velké Británii
od karelkilian » » v Magazín MyPower.CZ
Největší solární elektrárna ve Velké Británii
- 42 Odpovědi
- 1998 Zobrazení
-
Poslední příspěvek od JonasPP
-
-
-
První grafen-perovskitová solární elektrárna
od karelkilian » » v Magazín MyPower.CZ
První grafen-perovskitová solární elektrárna
- 6 Odpovědi
- 1189 Zobrazení
-
Poslední příspěvek od jahodovák
-