Фотоэлектрическая (PV) система – это система, которая напрямую преобразует энергию солнечного излучения в электрическую энергию. Её основным компонентом является солнечная панель. Когда солнечный свет падает на солнечную панель (обычно изготовленную из кремния), фотоны возбуждают электроны в полупроводнике, создавая «фотоэлектрический эффект», генерирующий постоянный ток (DC). Этот постоянный ток затем преобразуется инвертором в переменный ток (AC), который затем может быть подключен к сети или использован для питания нагрузок.
I. Распространенные типы фотоэлектрических систем генерации электроэнергии
| Классификационные параметры | Типы | Функции |
| Требуется подключение к сети | В сети | Подключив электроэнергию к общественной электросети, излишки электроэнергии можно «продавать» обратно в сеть (чистый учет/полное подключение к сети), что не требует никаких батарей и требует минимальных инвестиций. |
| Вне сети | Он может работать полностью автономно и должен быть оснащен аккумулятором и контроллером заряда/разряда для использования в местах без электричества или в качестве аварийного резервного источника питания. | |
| Гибридный | Его можно подключать к сети или отключать от нее, он имеет собственный накопитель энергии, поэтому может продолжать подавать электроэнергию при отключении сети, сочетая в себе экономичность и надежность. | |
Способ установки | Централизованные наземные электростанции | Крупные электростанции в пустыне и горах мощностью в мегаватты и более могут обеспечить низкие затраты на производство электроэнергии за счет повышения напряжения и подключения к сети. |
| Распределенные теплицы на крыше/навесы для автомобилей/сельскохозяйственные теплицы | 10 кВт — несколько мегаватт, локальное потребление, снижение потерь при передаче и распределении, а также существенные политические субсидии. | |
| PV+ (BIPV, сельскохозяйственная фотоэлектрическая энергетика, рыболовная фотоэлектрическая энергетика, плавучая солнечная электростанция) | Сочетание со строительством, сельским хозяйством, рыболовством и водными поверхностями экономит землю и приносит дополнительные преимущества. | |
| Компонентная технология | Кристаллический кремний (монокристаллический PERC, TOPCon, HJT) | Эффективность конверсии 20%–25%, доля рынка >90%. |
| Тонкие пленки (CdTe, CIGS, перовскит) | Он хорошо работает при слабом освещении, гибкий и гнущийся, а его эффективность составляет 13–22%, однако его стоимость все еще относительно высока. | |
| Тандем/Перовскит-Кремний | Лаборатория >30%, высокопотенциальные технологии нового поколения. |
II. Основные преимущества фотоэлектрических систем генерации электроэнергии
Возобновляемая и с нулевым уровнем выбросов
За весь жизненный цикл (25–30 лет) выбросы углерода составляют всего 10–25 г CO₂/кВт·ч, что составляет 1/30 от выбросов от угольной энергетики.
Модульная и гибкая шкала
От установки мощностью 3 кВт на крыше для одного домохозяйства до электростанции мощностью 1 ГВт в пустыне — мощности можно свободно комбинировать, что упрощает расширение.
Низкие эксплуатационные расходы и длительный срок службы
Никаких движущихся частей; достаточно лишь очистки и осмотра. Гарантия на модули составляет 25 лет, а инверторы можно заменять каждые 10–12 лет.
Постоянно снижающийся LCOE
В 2023 году средняя мировая норма потребления электроэнергии (LCOE) составляла приблизительно 0,03–0,06 долл. США/кВт·ч, что уже ниже базовой цены на уголь («сетевой паритет»).
Обильные политические и финансовые инструменты
В различных странах предлагаются льготные тарифы (FIT), система чистого учета электроэнергии, зеленые сертификаты, торговля квотами на выбросы углерода и кредиты с низкими процентными ставками, что сокращает срок окупаемости инвестиций до 4–7 лет. Сглаживание пиков и заполнение пиков нагрузки с поддержкой микросетей:
В сочетании с накопителями энергии он может участвовать в сглаживании пиковых нагрузок и регулировании спроса, повышая устойчивость сети; автономные системы решают проблему нехватки электроэнергии в отдаленных районах.
Добавленная стоимость в нескольких сценариях:
Фотоэлектрические системы на крышах снижают температуру в помещении на 2–3 ℃; гибридные сельскохозяйственные солнечные системы повышают продуктивность земель на 20–40 %; плавучие водные системы уменьшают испарение и подавляют рост водорослей.
Фотоэлектрические системы генерации энергии напрямую преобразуют солнечный свет в электричество. Они могут быть подключены к сети или работать автономно и обладают значительными преимуществами, такими как экологичность, модульность, долговечность и низкая стоимость. В настоящее время они являются самым быстрорастущим и экономически наиболее конкурентоспособным новым методом генерации энергии.