В мире наибольшее практическое применение получили гибридные солнечно-топливные электростанции со стоимостью вырабатываемой электроэнергии 0,08-0,12 дол/кВт·ч.
Одной из наиболее перспективных технологий солнечной энергетики является создание фотоэлектрических станций с солнечными элементами на основе кремния, которые преобразуют в электрическую энергию прямую и рассеянную составляющие солнечной радиации с КПД 10-15%.
Каскадное соединение модульных фотопреобразователей позволяет построить фотоэлектрические станции (ФЭС) на мощности до сотен киловатт. Общая площадь солнечной панели, требуемой для получения необходимой мощности энергоустановки, определяется исходя из приведенных выше значений КПД фотопреобразования и удельного уровня электрической освещенности поверхности солнечной батареи, которая зависит от времени суток, широты местности, метеоусловий, расположения поверхности фотопреобразователя относительно солнечного излучения и др.
Исходными данными для определения экономической эффективности использования солнечных электростанций (СЭС) являются:
- среднемесячная дневная энергетическая освещенность 
, кВт/м2;
- средние годовые суммы суммарной радиации на горизонтальную поверхность 
, кВт·ч/м2;
- среднемесячные суммы суммарной радиации на горизонтальную поверхность 
, кВт·ч/м2.
Технически приемлемый уровень солнечной радиации в настоящее время может быть определен из выражения: >0,2 кВт/м2.
Основу любой СЭС составляют фотоэлектрические модули, средняя удельная стоимость которых составляет 120-160 руб./Вт.
Для производства электрической энергии переменного тока стандартных параметров, кроме собственно фотоэлектрического преобразователя, необходим полупроводниковый преобразователь постоянного напряжения, накопитель электроэнергии – аккумуляторная батарея, согласующие устройства, коммутационная аппаратура и др. Удельная стоимость полнокомплектной СЭС соответственно возрастает до 
=240000-300000 руб./кВт установленной мощности.
Полная стоимость комплектного оборудования СЭС определяется из выражения:
.
К капитальным затратам на СЭС следует также отнести стоимость проектных 
и строительных 
работ по определению месторасположения и установки станции на местности:
,
,
где 
– коэффициент затрат на установку станции, (отн. ед).
Затраты на установку станции включают в себя подготовку площадки под СЭС и ее монтаж.
Величина коэффициента в расчетах принималась постоянной и равной 0,04.
Для определения требуемой мощности фотопреобразователей целесообразно использовать данные не о полной установленной мощности потребителей электроэнергии объекта электроснабжения 
, а о среднесуточном потреблении электроэнергии 
.
Эксплуатация автономной ФЭС в режиме многолетней непрерывной работы предполагает отсутствие периодической подзарядки АБ от внешнего источника. В этом случае солнечная батарея – единственный источник энергии в системе, который при минимуме ее пиковой мощности должен полностью обеспечить электроэнергией автономный объект.
Методика определения мощности СЭС следующая [6].
Определяется общее количество электроэнергии, которое может выработать один солнечный модуль за расчетный промежуток времени.
Для расчета потребуется значение солнечной радиации, которое берется в период работы станции, когда солнечная радиация минимальна . В случае круглогодичного использования – это декабрь.
Взяв оттуда значение солнечной радиации за интересующий нас период и разделив его на 1000, получим так называемое количество пикочасов, т.е. условное время, в течение которого солнце светит как бы с интенсивностью 1000 Вт/м2.
Модуль мощностью 
в течение выбранного периода выработает следующее количество энергии:
, кВт·ч,
где – значение инсоляции за выбранный период, кВт·ч/м2; 
– коэффициент, учитывающий поправку на потерю мощности солнечных элементов при нагреве солнце, а также наклонное падение лучей на поверхность модулей в течение дня.
Величина к принимается равной 0,5 летом и 0,7 в зимний период.
Разница в его значении зимой и летом обусловлена меньшим нагревом элементов в зимний период.
Полная мощность модулей СЭС определяется из выражения:
, кВт
где – среднесуточное потребление электроэнергии объектом электроснабжения, кВт-ч.
Для северных широт (выше 50-60°) круглогодичная эксплуатация СЭС малоэффективна. В таких районах возможно применение СЭС только для сезонного электроснабжения или можно использовать комбинирование с другими возобновляемыми источниками энергии.
Критерием для определения рационального режима работы СЭС (круглогодичный или сезонный) могут служить данные о суммарной радиации на поверхность земли:
,
где – средние годовые суммы суммарной радиации на горизонтальную поверхность, кВт·ч/м2; – среднемесячная сумма суммарной радиации на горизонтальную поверхность, минимальная в течение года кВт·ч/м2.
При значениях 
больше 50 возможно только сезонное применение СЭС.
В эксплуатационные расходы СЭС входят затраты на обслуживание и ремонт:
; 
,
где 
– коэффициент затрат на ремонт (отн. ед.), принимаемый в расчетах равным 0,2.
Контрольные вопросы
ЛИТЕРАТУРА