Fotogalvaaniliste energiaallikate peamiste ideede ülevaade
Süstemaatiline sortimine rühmadesse
Fotogalvaanilisi süsteeme on kahte tüüpi: need, mis töötavad ilma elektrivõrguga ühendamata, ja need, mis töötavad.
1. Sõltumatut päikesepaneelide süsteemi tuntakse ka võrguvälise lahendusena. Süsteemi peamised osad moodustavad päikesepatareide moodul, mootor ja akumulaator. Vahelduvvoolu (AC) kasutava koormuse toitmiseks peate seadistama vahelduvvoolumuunduri. Autonoomsed fotogalvaanilised elektrijaamad hõlmavad mitmesuguseid iseseisvaid elektrisüsteeme, näiteks kodumajapidamiste päikeseenergiasüsteemid, külade elektrisüsteemid ja akudega fotogalvaanilised elektrisüsteemid. Need süsteemid saavad töötada iseseisvalt ja neid kasutatakse paljude asjade jaoks, näiteks kontaktsignaalide toitmiseks, katoodide eest kaitsmiseks ja tänavate valgustamiseks päikeseenergiaga.
2. Võrku ühendatud energiavalik muudab päikesepaneelide toodetud alalisvoolu vahelduvvooluks, mis töötab linna elektrivõrguga. See võimaldab seadmel otse avaliku elektrivõrguga ühenduda. Neid võidakse nimetada "võrku ühendatud" seadmeteks ja neil võivad olla akud või mitte. Võrku ühendatud ja akumulaatoritega elektrisüsteemi saab hõlpsalt programmeerida vastavalt vajadusele võrguga ühenduma või sellest lahti ühenduma. Kodumajapidamiste võrku ühendatud päikesepaneelide süsteemidel on tavaliselt akumulaatorid. Suurematel süsteemidel on seevastu tavaliselt võrku ühendatud päikesepaneelide süsteemid ilma akudeta, mida ei saa ajastada ja millel puudub varutoide. Suuri päikeseelektrijaamu, mis on ühendatud riikliku elektrivõrguga, kasutatakse võrku ühendatud päikeseenergia tootmiseks. Nende jaamade energia läheb võrgu kaudu otse kodudesse ja ettevõtetesse. Sellisse elektrijaama raha paigutamine on seevastu palju kulukas, selle ehitamine võtab kaua aega, see võtab palju ruumi ja viimasel ajal pole selles valdkonnas palju edusamme tehtud. Enamik võrku ühendatud päikesepaneele on väikesemahulised hajutatud võrku ühendatud päikesepaneelid, näiteks hoonetesse ehitatud päikesepaneelid. Seda seetõttu, et selle ehitamiseks on vaja vähe raha, seda saab kiiresti teha, see ei jäta erilist mõju ja sellel on tugev poliitiline toetus.
Riistvara osad
Fotogalvaaniline elektrisüsteem sisaldab päikesepaneelide massiivi, akut, laadimis- ja tühjenduskontrollerit, inverterit, vahelduvvoolu jaotuskasti, päikese jälgimise juhtimissüsteemi ja muid olulisi osi.
Teatud tööriistad toimivad sel viisil:
Päikeseenergia seade
Valgus, nagu päikeselt või muudelt valgusallikatelt, paneb patarei energiat neelama ja mõlemas otsas paaritu laengu tekitama. Selle nimetus on "fotogenereeritud pinge". Paljud inimesed nimetavad seda efekti fotoelektriliseks efektiks. Selleks, et valgus muutuks elektriks, peab päikesepatarei kahe otsa vahel olema elektromotoorne jõud. Selle nimetus on päikeseefekt. Päikesepatareide abil on lihtsam energiat millekski muuks muuta. Päikesepatareid koosnevad kolme erinevat tüüpi ränipatareidest: amorfsest ränist päikesepatareid, polükristallilised ränist päikesepatareid ja monokristallilised ränist päikesepatareid.
Aku, mis salvestab energiat
Kui päikesepatareide massiiv on sisse lülitatud, saab kasuliku mudeli abil salvestada toodetud energiat ja saata selle koormusele igal ajal. Selleks, et päikesepatareid saaksid energiat toota, peavad need olema odavad, kauakestvad, taluma hästi suuri tühjendusi, laadima kiiresti ja vajama vähe või üldse mitte hooldust. Samuti peaksid need suutma töötada laias temperatuurivahemikus.
Laadimise ja tühjendamise juhtnupud
Ilma teiepoolse abita suudab see tööriist takistada akude liiga kiiret laadimist või tühjenemist. Aku tühjenemise arv ja intensiivsus määrab selle eluea. Seetõttu on väga oluline omada laadimis- ja tühjenemismonitori, mis hoiab ära aku liigse või liiga väikese laetuse.
Vahelduvvool on alalisvoolu vastand ja generaator muudab alalisvoolu vahelduvvooluks.
Midagi, mis muudab alalisvoolu vahelduvvooluks. Koormus on vahelduvvool, aga päikesepatareid ja akud on alalisvoolud, seega on vaja lülitit. Tööpõhimõtte järgi saab inverteri jagada kahte rühma: päikeseinverter, mis töötab iseseisvalt, ja inverter, mis on ühendatud elektrivõrguga. Kui kasutate elektri tootmiseks ainult päikesepatareisid, saate eraldiseisva generaatoriga toita teistsugust koormust. Elektrivõrguga ühendatud päikesetrafo paneb päikeseenergia süsteemi võrguga töötama. Invertereid on kahte tüüpi: siinuslaine inverterid ja ristkülikukujulised inverterid. Ristkülikukujulise muunduri vooluringi valmistamine on lihtne ja odav, kuid sellel on suur harmooniline komponent. Tavaliselt kasutatakse seda harmooniliste vajaduste rahuldamiseks, mis on paar sada vatti või vähem. Siinuslaine inverterid on kallid, kuid need suudavad toita paljusid erinevaid töid.
Vidin, mis kontrollib päikese jälgimist
Päikesevalguse nurk muutub aastaringselt, nii kevadel, suvel, sügisel kui ka talvel, kui päike tõuseb ja loojub. See on tingitud asjaolust, et süsteemid asuvad kindlas kohas. Parima toimimise tagamiseks peaksid päikesepatareid olema alati päikese poole suunatud. Praegu peab päikese jälgimisseade kasutama oma pikkus- ja laiuskraadi, et välja selgitada, millise nurga all päike aasta eri aegadel asub. PLC, mikrokontroller või arvutitarkvara hoiab päikese asukohta igal aastaajal. Jälgimise saavutamiseks arvutatakse päikese asukoht. Kasutatakse arvutiandmete teooriat, mis vajab Maa pikkus- ja laiuskraadi andmeid ja sätteid. Kui see on seadistatud, pole seda lihtne liigutada ega lahti võtta; andmeid ja parameetreid tuleb iga kord lähtestada. Põhimõtted, vooluringid, tehnoloogia ja seadmed on keerulised ning inimesed, kes pole professionaalid, ei saa neid hõlpsalt muuta. Nutikaid päikesejälgijaid saab paigaldada kiiretele autodele ja rongidele, samuti laevadele, merevägedele, side- ja hädaabisõidukitele ning spetsiaalsetele sõjasõidukitele. Nutikas päikesejälgija tagab, et süsteem püsib Päikesega õigel teel, olenemata sellest, kuhu see liigub või kuidas pöörab.
Mida saab päikeseenergiaga teha
Fotogalvaanilise (PV) energia tootmise aluseks on pooljuhtide interaktsiooni fotogalvaaniline efekt. See muudab valguse elektriks. Päikesepatarei on selle kõige olulisem osa. Suure pindalaga päikesemooduleid saab valmistada päikesepatareide ritta paigutamise ja kaitsmise teel. Seejärel saab need moodulid koos võimsuskontrollerite ja muude osadega kokku panna, et luua fotogalvaaniline energia tootmise seade. PV on parem, kuna seda saab kasutada rohkemates kohtades, kuna päike paistab kõikjale. PV-süsteemi muud eelised on see, et see on ohutu ja töökindel, ei tekita müra ega saasta keskkonda, ei kasuta kütust ning kaabelliine saab paigaldada kohapeal, mis kiirendab ehitusprotsessi. Fotogalvaaniline energia kasutab päikesepatareid päikesevalguse otse elektriks muutmiseks, mis põhineb fotogalvaanilise efekti ideel. Fotogalvaaniline elektrisüsteem koosneb enamasti päikesepaneelidest (nimetatakse ka mooduliteks), kontrolleritest ja inverteritest. Seda saab kasutada iseseisvalt või elektrivõrku ühendatuna. Kuna enamik neist osadest on elektrilised ja mitte mehaanilised, on PV-seadmed väga hästi valmistatud, töökindlad, kauakestvad ning neid on lihtne paigaldada ja hooldada. Fotogalvaanilist tehnoloogiat saab kasutada kõigeks, alates kosmoselaevade toitest kuni kodudeni, mängudest kuni megavatise võimsusega elektrijaamadeni ja muuni.
Päikesepatareid, mis on saadaval vahvlitena nagu monokristalliline räni, polükristalliline räni, amorfne räni ja õhukese kile elemendid, on päikesepaneelide kõige põhilisemad osad. Praegu on monokristall- ja polükristallakud kõige populaarsemad amorfsed akud väikeste süsteemide ja arvutite varutoite jaoks.
