Μια επισκόπηση των κύριων ιδεών πίσω από τις φωτοβολταϊκές πηγές ενέργειας
Συστηματική ταξινόμηση σε ομάδες
Υπάρχουν δύο τύποι φωτοβολταϊκών συστημάτων: αυτά που λειτουργούν χωρίς να είναι συνδεδεμένα με το δίκτυο και αυτά που είναι συνδεδεμένα.
1. Ένα ανεξάρτητο φωτοβολταϊκό σύστημα είναι επίσης γνωστό ως επιλογή αυτόνομου δικτύου. Μια μονάδα ηλιακών κυψελών, ένας κινητήρας και ένας συσσωρευτής αποτελούν τα κύρια μέρη του συστήματος. Πρέπει να ρυθμίσετε έναν μετατροπέα AC για να τροφοδοτήσετε ένα φορτίο που χρησιμοποιεί εναλλασσόμενο ρεύμα (AC). Οι αυτόνομοι φωτοβολταϊκοί σταθμοί περιλαμβάνουν μια σειρά από αυτοδύναμα συστήματα ισχύος, όπως ηλιακά οικιακά συστήματα ισχύος, συστήματα ισχύος αγροτικών χωριών και φωτοβολταϊκά συστήματα ισχύος με μπαταρίες αποθήκευσης. Αυτά τα συστήματα μπορούν να λειτουργήσουν μόνα τους και χρησιμοποιούνται για πολλά πράγματα, όπως τροφοδοσία σημάτων επαφής, προστασία από καθόδους και φωτισμό των δρόμων με ηλιακή ενέργεια.
2. Μια επιλογή ενέργειας εντός δικτύου μετατρέπει την συνεχόμενη ισχύ που παράγεται από τα ηλιακά πάνελ σε εναλλασσόμενη ισχύ που λειτουργεί με το ηλεκτρικό δίκτυο της πόλης. Αυτό επιτρέπει την απευθείας σύνδεση στο δημόσιο δίκτυο. Αυτές μπορεί να ονομάζονται μονάδες "συνδεδεμένες στο δίκτυο" και μπορεί να έχουν ή να μην έχουν μπαταρίες. Το σύστημα ισχύος που είναι συνδεδεμένο στο δίκτυο και διαθέτει συσσωρευτές μπορεί εύκολα να προγραμματιστεί για σύνδεση ή αποσύνδεση από το δίκτυο, ανάλογα με τις ανάγκες. Τα φωτοβολταϊκά συστήματα που είναι συνδεδεμένα στο δίκτυο για κατοικίες συνήθως διαθέτουν συσσωρευτές. Τα μεγαλύτερα συστήματα, από την άλλη πλευρά, συνήθως διαθέτουν φωτοβολταϊκά συστήματα συνδεδεμένα στο δίκτυο χωρίς συσσωρευτές, τα οποία δεν μπορούν να προγραμματιστούν και δεν έχουν εφεδρική ισχύ. Οι μεγάλοι φωτοβολταϊκοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής που είναι συνδεδεμένοι στο εθνικό ηλεκτρικό δίκτυο χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλιακής ενέργειας συνδεδεμένης στο δίκτυο. Η ενέργεια από αυτούς τους σταθμούς πηγαίνει απευθείας στα σπίτια και τις επιχειρήσεις μέσω του δικτύου. Η επένδυση χρημάτων σε αυτό το είδος σταθμού ηλεκτροπαραγωγής, από την άλλη πλευρά, κοστίζει πολύ, απαιτεί πολύ χρόνο για την κατασκευή του, καταλαμβάνει πολύ χώρο και δεν έχει δει μεγάλη πρόοδο τελευταία. Τα περισσότερα φωτοβολταϊκά που είναι συνδεδεμένα στο δίκτυο είναι μικρής κλίμακας, όπως τα ηλιακά πάνελ που είναι ενσωματωμένα σε κτίρια. Αυτό συμβαίνει επειδή απαιτούν λίγα χρήματα για την κατασκευή τους, μπορούν να γίνουν γρήγορα, έχουν μικρό αντίκτυπο και έχουν ισχυρή πολιτική υποστήριξη.
Μέρη υλικού
Ένα φωτοβολταϊκό σύστημα περιλαμβάνει μια ηλιακή συστοιχία, μια μπαταρία αποθήκευσης, έναν ελεγκτή φόρτισης και εκφόρτισης, έναν μετατροπέα, ένα κιβώτιο διανομής AC, ένα σύστημα ελέγχου παρακολούθησης ηλιακής ενέργειας και άλλα σημαντικά μέρη.
Ορισμένα εργαλεία λειτουργούν με αυτόν τον τρόπο:
Συσκευή ηλιακής ενέργειας
Το φως, όπως αυτό από τον ήλιο ή άλλες πηγές φωτός, κάνει το κύτταρο να προσλαμβάνει ενέργεια και να παράγει ένα περίεργο φορτίο και στα δύο άκρα. Το όνομα για αυτό είναι "φωτοπαραγόμενη τάση". Πολλοί άνθρωποι αποκαλούν αυτό το φαινόμενο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. Για να γίνει το φως ηλεκτρισμός, πρέπει να υπάρχει μια ηλεκτροκινητική δύναμη μεταξύ των δύο άκρων ενός ηλιακού κυττάρου. Το όνομα για αυτό είναι το ηλιακό φαινόμενο. Είναι ευκολότερο να μετατραπεί η ενέργεια σε κάτι άλλο με τη βοήθεια των ηλιακών κυψελών. Τα ηλιακά κύτταρα αποτελούνται από τρεις διαφορετικούς τύπους κυψελών πυριτίου: ηλιακά κύτταρα άμορφου πυριτίου, ηλιακά κύτταρα πολυκρυσταλλικού πυριτίου και ηλιακά κύτταρα μονοκρυσταλλικού πυριτίου.
Μια μπαταρία που αποθηκεύει ενέργεια
Όταν η συστοιχία ηλιακών κυψελών είναι ενεργοποιημένη, το μοντέλο χρησιμότητας μπορεί να αποθηκεύσει την ενέργεια που παράγει και να την στείλει στο φορτίο οποιαδήποτε στιγμή της ημέρας. Για να παράγουν ενέργεια τα ηλιακά κύτταρα, πρέπει να είναι φθηνά, να διαρκούν πολύ καιρό, να αντέχουν σε βαριά εκφόρτιση, να φορτίζουν γρήγορα και να χρειάζονται ελάχιστη έως καθόλου συντήρηση. Θα πρέπει επίσης να είναι σε θέση να λειτουργούν σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών.
Χειριστήρια για φόρτιση και εκφόρτιση
Χωρίς καμία βοήθεια από εσάς, αυτό το εργαλείο μπορεί να αποτρέψει την πολύ γρήγορη φόρτιση ή αποφόρτιση των μπαταριών. Το πόσες φορές και το πόσο βαθιά αποφορτίζεται μια μπαταρία καθορίζει πόσο θα διαρκέσει. Γι' αυτό είναι πολύ σημαντικό να έχετε μια συσκευή παρακολούθησης φόρτισης και αποφόρτισης που μπορεί να αποτρέψει την υπερβολική ή πολύ χαμηλή ισχύ της μπαταρίας.
Το AC είναι το αντίθετο του DC και μια γεννήτρια μετατρέπει το DC σε AC
Κάτι που μετατρέπει το συνεχές ρεύμα σε εναλλασσόμενο ρεύμα. Το φορτίο είναι AC, αλλά τα ηλιακά στοιχεία και οι μπαταρίες είναι DC, επομένως χρειάζεται ένας διακόπτης. Με βάση τον τρόπο λειτουργίας τους, ο μετατροπέας μπορεί να χωριστεί σε δύο ομάδες: έναν ηλιακό μετατροπέα που λειτουργεί μόνος του και έναν που είναι συνδεδεμένος στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας. Εάν χρησιμοποιείτε ηλιακά στοιχεία μόνο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, μπορείτε να τροφοδοτήσετε ένα διαφορετικό φορτίο με μια αυτόνομη γεννήτρια. Ο ηλιακός μετασχηματιστής που είναι συνδεδεμένος στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας είναι αυτός που κάνει το ηλιακό σύστημα να λειτουργεί με το δίκτυο. Οι μετατροπείς διατίθενται σε δύο διαφορετικούς τύπους: μετατροπείς ημιτονοειδούς κύματος και μετατροπείς τετραγωνικού κύματος. Είναι απλό και φθηνό να κατασκευαστεί ένα κύκλωμα μετατροπέα τετραγωνικού κύματος, αλλά έχει μια μεγάλη αρμονική συνιστώσα. Συνήθως χρησιμοποιείται για αρμονικές ανάγκες μερικών εκατοντάδων watt ή λιγότερο. Οι μετατροπείς ημιτονοειδούς κύματος είναι ακριβοί, αλλά μπορούν να τροφοδοτήσουν πολλές διαφορετικές εργασίες.
Μια συσκευή που ελέγχει την παρακολούθηση της ηλιακής ακτινοβολίας
Η γωνία του φωτός του Ήλιου αλλάζει όλο το χρόνο καθώς ο ήλιος ανατέλλει και δύει την άνοιξη, το καλοκαίρι, το φθινόπωρο και τον χειμώνα. Αυτό συμβαίνει επειδή τα συστήματα βρίσκονται σε μια σταθερή θέση. Για να λειτουργούν καλύτερα, τα ηλιακά κύτταρα θα πρέπει πάντα να είναι στραμμένα προς τον ήλιο. Αυτή τη στιγμή, η συσκευή παρακολούθησης του Ήλιου πρέπει να χρησιμοποιεί το γεωγραφικό μήκος και πλάτος της για να υπολογίσει σε ποια γωνία βρίσκεται ο Ήλιος σε διαφορετικές εποχές του έτους. κ.λπ., το PLC, ο μικροελεγκτής ή το λογισμικό υπολογιστή θα διατηρούν τη θέση του Ήλιου ανά πάσα στιγμή του έτους. Αυτό γίνεται υπολογίζοντας τη θέση του Ήλιου για να επιτευχθεί η παρακολούθηση. Χρησιμοποιείται η θεωρία δεδομένων υπολογιστή και χρειάζεται τα δεδομένα και τις ρυθμίσεις γεωγραφικού μήκους και πλάτους της γης. Μόλις ρυθμιστεί, δεν είναι εύκολο να μετακινηθεί ή να αποσυναρμολογηθεί. Τα δεδομένα και οι παράμετροι πρέπει να επαναφέρονται κάθε φορά. Οι αρχές, τα κυκλώματα, η τεχνολογία και ο εξοπλισμός είναι περίπλοκα και οι άνθρωποι που δεν είναι επαγγελματίες δεν μπορούν εύκολα να τα αλλάξουν. Οι έξυπνοι ηλιακοί ιχνηλάτες μπορούν να τοποθετηθούν σε γρήγορα αυτοκίνητα και τρένα, καθώς και σε πλοία, ναυτικά σώματα, οχήματα έκτακτης ανάγκης επικοινωνίας και ειδικά πολεμικά οχήματα. Το έξυπνο σύστημα παρακολούθησης ηλίου μπορεί να διασφαλίσει ότι το σύστημα παραμένει σε τροχιά με τον Ήλιο, ανεξάρτητα από το πού πηγαίνει ή πώς στρίβει.
Τι μπορείτε να κάνετε με την ηλιακή ενέργεια
Το φωτοβολταϊκό φαινόμενο της αλληλεπίδρασης ημιαγωγών είναι το κύριο χαρακτηριστικό της παραγωγής φωτοβολταϊκής (Φ/Β) ενέργειας. Μετατρέπει το φως σε ηλεκτρική ενέργεια. Ένα ηλιακό στοιχείο είναι το πιο σημαντικό μέρος. Οι ηλιακές μονάδες μεγάλης επιφάνειας μπορούν να κατασκευαστούν τοποθετώντας τις ηλιακές κυψέλες σε μια σειρά και προστατεύοντάς τες. Αυτές οι μονάδες μπορούν στη συνέχεια να συναρμολογηθούν με ελεγκτές ισχύος και άλλα εξαρτήματα για να δημιουργήσουν μια φωτοβολταϊκή συσκευή παραγωγής ενέργειας. Τα Φ/Β είναι καλύτερα επειδή μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε περισσότερα μέρη, καθώς ο ήλιος λάμπει παντού. Άλλα οφέλη του φωτοβολταϊκού συστήματος είναι ότι είναι ασφαλές και αξιόπιστο, δεν κάνει θόρυβο ούτε ρυπαίνει, δεν χρησιμοποιεί καύσιμο και οι γραμμές καλωδίων μπορούν να τοποθετηθούν επί τόπου, γεγονός που επιταχύνει τη διαδικασία κατασκευής. Η φωτοβολταϊκή ενέργεια χρησιμοποιεί ηλιακά κύτταρα για να μετατρέψει απευθείας το ηλιακό φως σε ηλεκτρική ενέργεια, με βάση την ιδέα του φωτοβολταϊκού φαινομένου. Ένα φωτοβολταϊκό σύστημα ισχύος αποτελείται κυρίως από ηλιακούς συλλέκτες (που ονομάζονται επίσης μονάδες), ελεγκτές και μετατροπείς. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο του ή συνδεδεμένο στο ηλεκτρικό δίκτυο. Επειδή τα περισσότερα από αυτά τα μέρη είναι ηλεκτρικά και όχι μηχανικά, ο φωτοβολταϊκός εξοπλισμός είναι πολύ καλά κατασκευασμένος, αξιόπιστος, μακράς διαρκείας και απλός στην εγκατάσταση και συντήρηση. Η φωτοβολταϊκή τεχνολογία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για οτιδήποτε, από την τροφοδοσία διαστημοπλοίων μέχρι κατοικίες, από παιχνίδια μέχρι σταθμούς παραγωγής ενέργειας κλίμακας μεγαβάτ και πολλά άλλα.
Τα ηλιακά στοιχεία, τα οποία διατίθενται σε πλακίδια όπως μονοκρυσταλλικό πυρίτιο, πολυκρυσταλλικό πυρίτιο, άμορφο πυρίτιο και στοιχεία λεπτής μεμβράνης, είναι τα πιο βασικά μέρη των ηλιακών φωτοβολταϊκών. Προς το παρόν, οι μονοκρυσταλλικές και πολυκρυσταλλικές μπαταρίες είναι οι πιο δημοφιλείς άμορφες μπαταρίες για μικρά συστήματα και εφεδρική ισχύ υπολογιστών.
