סקירה כללית של הרעיונות העיקריים מאחורי מקורות אנרגיה פוטו-וולטאיים
מיון שיטתי לקבוצות
ישנם שני סוגים של מערכות פוטו-וולטאיות: כאלו שעובדות ללא חיבור לרשת החשמל וכאלו שכן.
1. מערכת פוטו-וולטאית עצמאית ידועה גם כאפשרות מחוץ לרשת החשמל. מודול תא סולארי, מנוע ומצבר מהווים את החלקים העיקריים של המערכת. עליך להתקין ממיר AC כדי להפעיל עומס המשתמש בזרם חילופין (AC). מתקנים פוטו-וולטאיים עצמאיים כוללים מגוון מערכות חשמל עצמאיות, כגון מערכות חשמל סולאריות ביתיות, מערכות חשמל בכפרים כפריים ומערכות חשמל פוטו-וולטאיות עם סוללות אגירה. מערכות אלו יכולות לעבוד באופן עצמאי ומשמשות לדברים רבים, כמו הפעלת אותות מגע, הגנה מפני קתודות ותאורת הרחובות באמצעות אנרגיה סולארית.
2. אפשרות אנרגיה מחוברת לרשת החשמל הופכת את זרם ישר המופק על ידי פאנלים סולאריים לזרם חילופין הפועל עם רשת החשמל העירונית. זה מאפשר לה להתחבר ישירות לרשת הציבורית. אלה עשויים להיקרא יחידות "מחוברות לרשת", וייתכן שהן מכילות סוללות או לא. מערכת החשמל המחוברת לרשת ויש לה מצברים ניתנת לתכנות בקלות להתחבר או להתנתק מרשת החשמל לפי הצורך. מערכות פוטו-וולטאיות המחוברות לרשת לבתים בדרך כלל מכילות מצברים. מערכות גדולות יותר, לעומת זאת, בדרך כלל מכילות מערכות פוטו-וולטאיות המחוברות לרשת ללא מצברים, שלא ניתן לתזמן אותן ואין להן גיבוי. תחנות כוח פוטו-וולטאיות גדולות המחוברות לרשת החשמל הארצית משמשות לייצור אנרגיה סולארית המחוברת לרשת. האנרגיה מתחנות אלה עוברת ישירות לבתים ולעסקים דרך הרשת. השקעת כסף בסוג זה של תחנת כוח, לעומת זאת, עולה הרבה, לוקחת זמן רב לבנות, תופסת הרבה מקום ולא ראתה התקדמות רבה לאחרונה. רוב ה-PV המחובר לרשת הוא PV בקנה מידה קטן המחובר לרשת, כמו פאנלים סולאריים המובנים בבניינים. הסיבה לכך היא שהוא דורש מעט כסף לבנייה, ניתן לביצוע במהירות, מותיר השפעה מועטה ויש לו תמיכה פוליטית חזקה.
חלקי חומרה
מערכת חשמל פוטו-וולטאית כוללת מערך סולארי, סוללת אחסון, בקר טעינה ופריקה, ממיר, תיבת חלוקת AC, מערכת בקרת מעקב סולארית וחלקים חשובים אחרים.
כלים מסוימים פועלים בצורה זו:
מכשיר אנרגיה סולארית
אור, כמו זה שמגיע מהשמש או ממקורות אור אחרים, גורם לתא לקלוט אנרגיה וליצור מטען מוזר בשני הקצוות. השם לכך הוא "מתח שנוצר על ידי פוטואלקטרי". אנשים רבים קוראים לאפקט הזה האפקט הפוטואלקטרי. כדי שאור יהפוך לחשמל, כוח אלקטרו-מניע חייב להיות נוכח בין שני קצוות התא הסולארי. השם לכך הוא אפקט השמש. קל יותר להמיר אנרגיה למשהו אחר בעזרת תאים סולאריים. תאים סולאריים מורכבים משלושה סוגים שונים של תאי סיליקון: תאי סיליקון אמורפיים, תאי סיליקון רב-גבישיים ותאי סיליקון חד-גבישיים.
סוללה שאוגרת חשמל
כאשר מערך התאים הסולאריים מופעל, מודל השימוש יכול לאגור את האנרגיה שהוא מייצר ולשלוח אותה לעומס בכל שעה ביום. כדי שתאים סולאריים ייצרו אנרגיה, הם צריכים להיות זולים, להחזיק מעמד זמן רב, לעמוד היטב בפריקה כבדה, להיטען במהירות ולדרוש תחזוקה מועטה או ללא תחזוקה כלל. הם צריכים גם להיות מסוגלים לעבוד בטווח רחב של טמפרטורות.
בקרות לטעינה ופריקה
ללא כל עזרה מצידך, כלי זה יכול למנוע מהסוללות להיטען או להתרוקן מהר מדי. מספר הפעמים והעומק שבו סוללה מתרוקנת קובע כמה זמן היא תחזיק מעמד. זו הסיבה שחשוב מאוד שיהיה לך ניטור טעינה ופריקה שיכול למנוע מהסוללה לקבל יותר מדי או מעט מדי חשמל.
AC הוא ההפך מ-DC, וגנרטור הופך DC ל-AC
משהו שהופך זרם ישר לזרם חילופין. העומס הוא AC, אבל התאים הסולאריים והסוללות הם DC, ולכן צריך מתג. בהתבסס על אופן פעולתם, ניתן לחלק את הממיר לשתי קבוצות: ממיר סולארי שעובד בפני עצמו וממיר שמחובר לרשת החשמל. אם משתמשים בתאים סולאריים רק לייצור חשמל, ניתן להפעיל עומס אחר באמצעות גנרטור עצמאי. שנאי הסולארי המחובר לרשת החשמל הוא מה שגורם למערכת החשמל הסולארית לעבוד עם הרשת. ממירים מגיעים בשני סוגים שונים: ממירי גל סינוס וממירי גל מרובע. פשוט וזול ליצור מעגל ממיר גל מרובע, אך יש לו רכיב הרמוני גדול. בדרך כלל משתמשים בו כדי להפיק הרמוניות של כמה מאות וואט או פחות. ממירי גל סינוס יקרים, אך הם יכולים להפעיל הרבה עבודות שונות.
גאדג'ט ששולט במעקב אחר מערכות סולאריות
זווית אור השמש משתנה כל השנה עם זריחתה ושקיעתה באביב, בקיץ, בסתיו ובחורף. הסיבה לכך היא שהמערכות נמצאות במיקום קבוע. כדי שיפעלו בצורה הטובה ביותר, תאי השמש צריכים תמיד לפנות אל השמש. נכון לעכשיו, מכשיר מעקב השמש צריך להשתמש בקווי האורך והרוחב שלו כדי להבין מהי זווית השמש בזמנים שונים של השנה. וכו', ה-PLC, המיקרו-בקר או תוכנת המחשב ישמרו את מיקום השמש בכל עת של השנה. זה נעשה על ידי חישוב מיקום השמש כדי להשיג מעקב. נעשה שימוש בתורת נתוני המחשב, והיא זקוקה לנתוני והגדרות קו האורך והרוחב של כדור הארץ. לאחר ההגדרה, לא קל להזיז או לפרק; יש לאפס את הנתונים והפרמטרים בכל פעם. העקרונות, המעגלים, הטכנולוגיה והציוד מורכבים, ואנשים שאינם אנשי מקצוע לא יכולים לשנות אותם בקלות. ניתן להתקין עוקבים סולאריים חכמים על מכוניות ורכבות מהירות, כמו גם על ספינות, ציים, רכבי חירום לתקשורת וכלי רכב מיוחדים. מעקב השמש החכם יכול לוודא שהמערכת נשארת במסלול עם השמש לא משנה לאן היא הולכת או איך היא מסתובבת.
מה אפשר לעשות עם אנרגיה סולארית
האפקט הפוטו-וולטאי של אינטראקציית מוליכים למחצה הוא מהות ייצור החשמל הפוטו-וולטאי (PV). הוא הופך אור לחשמל. תא שמש הוא החלק החשוב ביותר. ניתן לייצר מודולים סולאריים בעלי שטח גדול על ידי הצבת תאים סולאריים בשורה והגנה עליהם. לאחר מכן ניתן לחבר מודולים אלה יחד עם בקרי חשמל וחלקים אחרים כדי ליצור התקן לייצור חשמל פוטו-וולטאי. מערכת פוטו-וולטאי טובה יותר מכיוון שניתן להשתמש בה במקומות רבים יותר מכיוון שהשמש זורחת בכל מקום. יתרונות נוספים של מערכת פוטו-וולטאי הם שהיא בטוחה ואמינה, אינה רועשת או מזהמת, אינה משתמשת בדלק, וניתן להניח קווי כבלים באתר, מה שמאיץ את תהליך הבנייה. אנרגיה פוטו-וולטאי משתמשת בתאים סולאריים כדי להפוך ישירות את אור השמש לחשמל, בהתבסס על רעיון האפקט הפוטו-וולטאי. מערכת חשמל פוטו-וולטאי מורכבת בעיקר מפאנלים סולאריים (הנקראים גם מודולים), בקרים וממירי חשמל. ניתן להשתמש בה בפני עצמה או לחבר אותה לרשת החשמל. מכיוון שרוב החלקים הללו חשמליים ולא מכניים, ציוד פוטו-וולטאי מיוצר היטב, אמין, עמיד לאורך זמן וקל להתקנה ולתחזוקה. טכנולוגיה פוטו-וולטאית יכולה לשמש לכל דבר, החל מהפעלת חלליות ועד בתים, ממשחקים ועד תחנות כוח בקנה מידה של מגה-וואט ועוד.
תאים סולאריים, המגיעים בצורת פרוסות כמו סיליקון חד-קריסטלי, סיליקון פולי-קריסטלי, סיליקון אמורפי ותאי סרט דק, הם החלקים הבסיסיים ביותר של אנרגיה סולארית פוטו-וולטאית. נכון לעכשיו, סוללות גביש יחיד ופולי-קריסטל הן הסוללות האמורפיות הפופולריות ביותר עבור מערכות קטנות וגיבוי חשמל למחשבים.
