מהי מערכת אגירת אנרגיה פוטו-וולטאית?
מערכת אגירת אנרגיה פוטו-וולטאית היא שילוב של ציוד וטכנולוגיה אשר ממירה אנרגיה סולארית לאנרגיה חשמלית לאספקת מכשירי חשמל ביתיים, תוך אחסון העודפים לשימוש בלילה או בהיעדר חשמל ממקורות חשמל.
מה זה ומהם המרכיבים העיקריים שלו?
1. מודול פוטו-וולטאי: מורכב ממספר מודולים פוטו-וולטאיים (הידועים גם בשם פאנלים סולאריים) האחראים על לכידת אור השמש והמרתו לזרם ישר.
2. מתלים, אביזרים וכבלים: משמשים לקיבוע פאנלים סולאריים ולהובלת זרם ישר (DC) שנוצר לממיר.
3. ממירים (ממירים המחוברים לרשת החשמל ומחוץ לרשת החשמל): זרם חילופין (AC) נוצר על ידי היפוך זרם ישר (DC) המופק על ידי פאנלים סולאריים, ואגירת עודפי החשמל במערכת אחסון אנרגיה, שניתן לחבר אותה גם לרשת החשמל העירונית.
4. התקני אחסון אנרגיה: מתייחס בדרך כלל לסוללות, כגון סוללות ליתיום וסוגים אחרים של סוללות, אשר אוגרות חשמל המופק מאנרגיה סולארית שאינו מנוצל באופן מיידי באמצעות ממיר לשימוש מאוחר יותר.
5. EMS ו-BMS: EMS היא המערכת המנטרת ומנהלת את פעולת המערכת כולה כדי להבטיח שכל החלקים פועלים ביעילות ובבטחה. BMS היא מערכת הניהול של סוללת האחסון, הממטבת ובקרה על הטעינה והפריקה של הסוללה.
6. קופסת התכנסות: כוללת כל מיני ציוד הגנה ומתגים, כגון הגנה מפני נחשולי מתח (הגנה מפני ברקים) במרכז ממיר הגישה הסולארית, נתיכים, מפסקי זרם DC, מפסקי זרם קלט חשמל, מפסקי זרם רציף לפלט אספקת חשמל וכן הלאה.
אפקט פוטו-וולטאי, כיצד להפיק חשמל מאנרגיה סולארית
1. בליעת פוטונים: כאשר אור השמש (כולל מקורות אור אחרים) פוגע בחומר (סיליקון) של הפאנל הסולארי, אנרגיית הפוטונים נספגת על ידי חומר המוליך למחצה.
2. עירור אלקטרונים: אנרגיית הפוטון הנספגת גורמת לאלקטרונים במוליך למחצה לקפוץ מפס הערכיות לפס ההולכה, ולשנות אותם ממצב קשור למצב חופשי.
3. יצירת זוגות אלקטרון-חור: כאשר אלקטרון מעורר לתוך פס ההולכה, הוא משאיר חור בפס הערכיות. אלקטרון זה וחור זה יוצרים זוג אלקטרון-חור.
4. יצירת שדה חשמלי: אזורים מסוג P וסוג N קיימים בדרך כלל בחומרים פוטו-וולטאיים, ובצומת של שני אזורים אלה (כלומר, צומת PN) נוצר שדה חשמלי פנימי.
5. הנעת זרימת האלקטרונים: שדה חשמלי פנימי זה דוחף את האלקטרונים החופשיים לנוע לעבר אזור מסוג N ואת החורים לנוע לעבר אזור מסוג P, ותנועה זו יוצרת זרם.
6. איסוף הזרם: באמצעות ממיר, זרם זה מומר לחשמל AC או DC ומאוחסן במערכת אחסון אנרגיה לשימוש מאוחר יותר.
כיצד פועלים ממירים המחוברים לרשת ומחוץ לרשת ואופן הפעולה שלהם
1. ממיר החשמל המחובר לרשת החשמל ממיר את זרם החשמל הישר (DC) הנוצר על ידי פאנלים סולאריים למתח אפיק מתאים עבור הממיר דרך מודול MPPT, ולאחר מכן ממיר אותו למתח AC דרך רכיבים אלקטרוניים כדי לספק מכשירי חשמל ביתיים. אם יש עודף חשמל, הוא יומר לאותו מתח כמו זה של מערכת האחסון ויטען למערכת האחסון לגיבוי. אם יש עודף חשמל, הוא יהפוך וישולב ברשת החשמל.
2. למערכות אגירת אנרגיה פוטו-וולטאית יש מצבי ייצור עצמי וצריכה עצמית, מצבי גילוח שיא ומילוי עמק, ומצבים של עדיפות סוללה.
מצב ייצור עצמי ושימוש עצמי: החשמל המופק על ידי פאנלים סולאריים מומר לזרם חילופין (AC) ומסופק ישירות למכשירי חשמל ביתיים, בעוד שהעודף נטען למערכת האחסון; אם הזרם המופק על ידי פאנלים סולאריים אינו מספיק לשימוש על ידי מכשירי חשמל ביתיים, הוא מתמלא מחדש באמצעות רשת החשמל העירונית.
מצב גילוח שיא ומילוי עמק: בזמן השפל שנקבע, זרם החילופין מרשת העיר יומר לזרם ישר (DC) וייטען במערכת אחסון האנרגיה; בזמן השיא שנקבע, זרם הישר במערכת אחסון האנרגיה יומר לזרם חילופין שיסופק למכשירי חשמל ביתיים; אם זרם הסוללה אינו מספיק, הוא יושלם על ידי רשת העיר.
מצב עדיפות סוללה: לא משנה מה המצב, יש לוודא תחילה כי מערכת אחסון האנרגיה מלאה, כאשר אנרגיית השמש מייצרת יותר חשמל, היא תומר ישירות לחשמל AC לשימוש ביתי בסוללה, וכאשר פונקציית החיבור לרשת מופעלת, העודף יתווסף לרשת העירונית.
כיצד לתכנן ולחשב כמה פאנלים סולאריים בוואט להתקין
פאנל סולארי: LESSO 550W
גודל: אורך 2278 x 1134 מ"מ, כ-2.6 רגל מרובע.
משקל: 28 ק"ג
הספק: 550W
נוסחת חישוב שטח:
הערה: תמיכה בפאנלים סולאריים מתחת ל-7 קילוואט
הספק כולל של פאנל סולארי: 550W * 12 = 6.6KW
שטח גג נדרש: 12 x 2.6 רגל מרובע = 31.2 רגל מרובע.
חישוב ייצור חשמל יומי:
קחו לדוגמה את וונג'ואו, סין, עם שיא אור השמש 3.77 שעות, ייצור חשמל לוואט לשנה 1.088 קוט"ש, ניצול שנתי אפקטיבי של שעות 1087.08 שעות. זווית התקנה: 18 מעלות.
שיא ייצור חשמל יומי = 6.6 קילוואט x 3.77 שעות = 24.88 קילוואט-שעה
ייצור חשמל שנתי = 6.6 קילוואט x 1087.08 שעה = 7174.728 קילוואט שעה
