Общеизвестна роль электричества не только для развития нашей цивилизации, но и каждому человеку известен дискомфорт в доме или квартире при отключении электричества. Не работает освещение, в том числе и в темное время, не работают холодильник, телевизор, компьютер и другая электроника, снижается температура при электрическом отоплении и возникают другие всевозможные неприятности.
Более того, постоянно возрастает требуемая бытовая и производственная мощность электроэнергии, что в свою очередь требует увеличение мощности генерируемых электрических установок и все большего количества сжигаемого топлива – газа, мазута, угля и т.д. Получение электрической энергии становится все более дорогостоящим процессом, с другой стороны запасы ископаемого сырья не бесконечны, да и выбросы вредных веществ и парниковых газов оказывают свое негативное влияние на климат планеты.
Необходимость сблизить контрастные противоречия увеличения объемов выработки электроэнергии и при этом снижения расходов топлива и выбросов вредных веществ в окружающую природную среду объективно вынуждают инженеров и конструкторов активизировать работу по совершенствованию устройств по максимальному использованию возобновляемых источников энергии. К возобновляемым источникам энергии прежде всего относят кинетическую энергию водных потоков, ветра, энергию солнца и подземные геотермальные источники, актуальность использования которых с каждым годом только возрастает.
Пожалуй ни одно из технических направлений не развивалось такими быстрыми темпами как использование энергии солнца при помощи солнечных батарей и солнечных коллекторов. Первые опытные установки появились в середине минувшего столетия, а уже буквально через несколько лет началось их практическое применение и в первую очередь в космической отрасли. За последние годы область применения солнечных батарей значительно расширилась. От устройства приборов электроники до электроснабжения отдельных домов.
Причем применение солнечных батарей не ограничивается южными регионами страны, недавние промышленные установки для стабильного электроснабжения удаленных целых поселков и поселений успешно эксплуатируются в Якутии, Кузбассе, Башкирии.
Наибольшая эффективность энергоустановки с применением солнечных батарей достигается именно для надежного электроснабжения любых удаленных поселений, вдали от магистральных линий электроснабжения. При этом отпадает необходимость в строительство многокилометровых дорогостоящих линий электроснабжения или постоянный завоз по бездорожью топлива для генераторов.
Принцип работы солнечных батарей основан на явлении фотоэлектрического эффекта, то есть на появлении в некоторых полупроводниковых кристаллах электрического тока под действием солнечного света. Наибольшее применение в производстве солнечных батареях нашли кристаллы кремния, при этом отдельные элементы объединяются в единую систему. Как и при объединении любых источников электроэнергии отдельные солнечные элементы объединяются по последовательной схеме при необходимости увеличения конечного напряжения при постоянной величине тока и параллельной схеме при желании увеличить величину тока при неизменном напряжении. Вырабатываемый постоянный электрический ток поступает в аккумуляторы, после чего через инверторы ток преобразуется в переменный номинального напряжения и поступает в электрическую сеть.