Солнечные фермы строятся по всему Висконсину. Как они снабжают дома электроэнергией?

Изменения в сельском ландшафте Висконсина все труднее не заметить.

Среди кажущегося бесконечным моря посевов и красных амбаров штата перемежаются ряды блестящих панелей, производящих энергию для питания тысяч домов Висконсина.

С 2020 года, когда в округе Манитовок была введена в эксплуатацию первая крупномасштабная солнечная система штата Висконсин, были введены в эксплуатацию пять крупных солнечных электростанций. В совокупности производимая ими электроэнергия может обеспечить энергией около 130 000 домов. К концу следующего года это число более чем утроится, когда будут введены в эксплуатацию еще 13 объектов, находящихся в стадии строительства.

Включая солнечные батареи, которые либо предложены, либо уже одобрены Комиссией по коммунальным услугам штата, солнечная энергия коммунального масштаба в относительно ближайшем будущем сможет обеспечивать электроэнергией почти одну треть из 2,8 миллионов единиц жилья, которые, по оценкам Бюро переписи населения США, находятся в строительстве. Висконсин. И это не считая взрывов небольших установок, от крыш жилых домов до общественных солнечных парков.

Хотя солнечные фермы становятся все более распространенным явлением, трудно понять, как они преобразуют солнечную энергию в электричество для дома. Вот пошаговый обзор того, как это работает:

Солнце, горящее при температуре 27 миллионов градусов, излучает огромное количество энергии. Мы можем почувствовать это на своей коже или на асфальтированной дороге в жаркий летний день.

Энергия, поступающая в виде света, состоит из фотонов, крошечных порций энергии, которые сами по себе не имеют электрического заряда. Но некоторые вещества подвергаются воздействию света и вступают в реакцию с высвобождением электронов, называемую фотогальваникой.

В солнечной панели это вещество представляет собой совокупность взаимосвязанных пластин на основе силикона, которые имеют положительную и отрицательную стороны. Это позволяет электронам течь, создавая электрический ток.

Количество ячеек в каждой панели может варьироваться в зависимости от ее размеров и наличия ячеек с обеих сторон. Двусторонние или двусторонние панели могут улавливать световую энергию, отражающуюся от земли.

Электричество, производимое солнечной панелью, представляет собой электричество постоянного тока, тот же тип электричества, которое вы получаете от батареи. Но это не то, что питает наши дома, школы и рабочие места. Это означает, что ток должен пройти через несколько преобразований, прежде чем он станет переменным током, или переменным током, который подается в наши дома.

Ряды солнечных панелей соединены струнными кабелями, проводами, которые проходят по всей длине ряда солнечных панелей и затем подаются в объединительную коробку, где энергия собирается, а затем передается на следующий этап — инвертор.

Стив Грейданус, менеджер по разработке генерации в Alliant Energy, сравнивает электроэнергию с деревом. Каждая панель, по его словам, подобна листу, собирающему солнечную энергию. Струнные кабели связывают энергию, создаваемую каждой панелью, подобно тому, как ветви собирают энергию для дерева.

Добро пожаловать в инвертор, устройство, которое Министерство энергетики США называет «одним из самых важных устройств в солнечной энергетической системе».

Именно здесь объединенное электричество преобразуется в переменный ток, тот тип электричества, который мы используем в наших домах.

Крупные солнечные фермы используют несколько инверторов для сбора энергии по сетевым кабелям, преобразования ее в низковольтный переменный ток, а затем передачи его по линии по подземным кабелям на следующий этап, где вся эта мощность объединяется.

Объединение источников энергии происходит на подстанциях, что является последним этапом на объекте перед подачей в электрическую сеть.

Здесь также мощность переменного тока, поступающая от инверторов, повышается с помощью трансформаторов до более высокого напряжения, чтобы соответствовать напряжению близлежащей линии электропередачи, которая связывает солнечную ферму с электрической сетью.

Это дополнительный шаг по сравнению с тем, что происходит с солнечными батареями на крыше, где инвертор преобразует мощность аккумулятора в переменный ток, соответствующий мощности, проходящей через электрический счетчик.

Некоторые солнечные проекты могут быть привязаны к существующей подстанции, но крупные проекты обычно требуют строительства новой подстанции, говорит Эрик Удельхофен, вице-президент по развитию OneEnergy Renewables в Мэдисоне.