太陽光発電の基本原理の概要
体系的なグループ分け
太陽光発電システムには、電力網に接続せずに動作するものと、電力網に接続するものの2種類がある。
1. 独立型太陽光発電システムは、オフグリッドオプションとも呼ばれます。太陽電池モジュール、モーター、蓄電池がシステムの主要部分を構成します。交流（AC）を使用する負荷に電力を供給するには、ACコンバーターを設置する必要があります。独立型太陽光発電プラントには、家庭用太陽光発電システム、農村部の電力システム、蓄電池付き太陽光発電システムなど、さまざまな自給自足型電力システムが含まれます。これらのシステムは単独で動作し、接点信号への電力供給、陰極からの保護、太陽光発電による街路灯など、さまざまな用途に使用されます。
2. オングリッドエネルギーオプションは、ソーラーパネルで生成された直流電力を、都市の電力網で動作する交流電力に変換します。これにより、公共の電力網に直接接続できます。これらは「グリッド接続型」ユニットと呼ばれることがあり、バッテリーを備えている場合と備えていない場合があります。グリッドに接続され、蓄電池を備えた電力システムは、必要に応じてグリッドに接続または切断するように簡単にプログラムできます。家庭用のグリッド接続型PVシステムには通常、蓄電池があります。一方、より大規模なシステムでは、通常、蓄電池のないグリッド接続型PVシステムがあり、スケジュール設定ができず、バックアップ電源もありません。国の電力網に接続された大規模な太陽光発電所は、グリッド接続型太陽光発電の生成に使用されます。これらの発電所からのエネルギーは、グリッドを介して家庭や企業に直接送られます。一方、この種の発電所に資金を投入するには、多額の費用がかかり、建設に長い時間がかかり、広いスペースが必要で、近年あまり進展が見られません。系統連系型太陽光発電のほとんどは、建物に組み込まれた太陽光パネルのような小規模な分散型系統連系型太陽光発電である。これは、建設費用が少なく、短期間で設置でき、環境への影響も少なく、政治的な支持も強いためである。
ハードウェアの部品
太陽光発電システムは、太陽電池アレイ、蓄電池、充放電制御装置、インバーター、交流配電盤、太陽追尾制御システム、およびその他の重要な部品で構成されています。
特定のツールは次のように機能します。
太陽光発電装置
太陽光やその他の光源からの光のような光は、セルにエネルギーを取り込ませ、両端に異常な電荷を発生させます。これを「光起電圧」と呼びます。多くの人がこの効果を光電効果と呼んでいます。光が電気になるには、太陽電池の両端の間に起電力が存在する必要があります。これを太陽光効果と呼びます。太陽電池の助けを借りて、エネルギーを他のものに変換するのは簡単です。太陽電池は、アモルファスシリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、単結晶シリコン太陽電池の 3 種類のシリコンセルで構成されています。
電力を蓄えるバッテリー
太陽電池アレイが稼働すると、発電したエネルギーを蓄え、一日のいつでも負荷に送電することができます。太陽電池が発電するためには、安価で、長寿命で、大放電にも強く、充電が速く、メンテナンスがほとんど、あるいは全く不要である必要があります。また、幅広い温度範囲で動作できることも重要です。
充電および放電の制御
このツールは、ユーザーの操作なしに、バッテリーの過充電や過放電を防ぐことができます。バッテリーの寿命は、放電回数と放電深度によって決まります。そのため、バッテリーの電力が過剰になったり不足したりするのを防ぐことができる充電・放電モニターを持つことが非常に重要です。
交流は直流の反対であり、発電機は直流を交流に変換する。
直流を交流に変換するもの。負荷は交流ですが、太陽電池とバッテリーは直流なので、スイッチが必要です。動作原理に基づいて、インバーターは、単独で動作するソーラーインバーターと電力網に接続されたソーラーインバーターの 2 つのグループに分類できます。太陽電池のみを使用して発電する場合は、独立型発電機で別の負荷に電力を供給できます。電力網に接続されたソーラートランスが、太陽光発電システムを電力網と連携させるものです。インバーターには、正弦波インバーターと方形波インバーターの 2 種類があります。方形波コンバーター回路は簡単に安価に作れますが、高調波成分が大きくなります。通常、数百ワット以下の高調波要件に使用されます。正弦波インバーターは高価ですが、さまざまな用途に電力を供給できます。
太陽追尾を制御するガジェット
太陽の光の角度は、春、夏、秋、冬に太陽が昇り沈むにつれて一年中変化します。これは、システムが固定された場所に設置されているためです。最適な動作をするためには、太陽電池は常に太陽に面している必要があります。現在、太陽追跡装置は、経度と緯度を使用して、年間を通じて太陽の角度を計算する必要があります。PLC、マイクロコントローラ、またはコンピュータソフトウェアは、年間を通じて太陽の位置を保持します。これは、太陽の位置を計算して追跡を実現することによって行われます。コンピュータデータ理論が使用され、地球の経度と緯度のデータと設定が必要です。一度設定すると、移動や分解は容易ではなく、データとパラメータは毎回リセットする必要があります。原理、回路、技術、および機器は複雑で、専門家でない人は簡単に変更できません。スマートソーラートラッカーは、高速自動車や列車、船舶、海軍、通信緊急車両、特殊戦闘車両に搭載できます。スマート太陽追跡装置を使えば、システムが太陽の位置に関わらず、またどのように回転しても、常に太陽の動きを追従させることができます。
太陽光発電でできること
半導体の相互作用による光起電力効果は、太陽光発電（PV）のすべてです。光を電気に変換します。太陽電池が最も重要な部分です。太陽電池を一列に並べて保護することで、大面積のソーラーモジュールを作成できます。これらのモジュールは、電力コントローラーやその他の部品と組み合わせて、太陽光発電装置を作成できます。太陽光はどこにでも当たるため、PVはより多くの場所で使用できるため優れています。PVシステムのその他の利点は、安全で信頼性が高く、騒音や汚染がなく、燃料を使用せず、ケーブルラインを現場に設置できるため、建設プロセスを迅速化できることです。太陽光発電は、光起電力効果の考えに基づいて、太陽電池を使用して太陽光を直接電気に変換します。太陽光発電システムは、主にソーラーパネル（モジュールとも呼ばれます）、コントローラー、インバーターで構成されています。単独で使用することも、電力網に接続することもできます。これらの部品のほとんどは機械部品ではなく電気部品であるため、太陽光発電機器は非常に高品質で信頼性が高く、長持ちし、設置やメンテナンスも簡単です。太陽光発電技術は、宇宙船から家庭、ゲームからメガワット級の発電所まで、あらゆる用途に利用できます。
単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、薄膜セルなどのウェハー状の太陽電池は、太陽光発電の最も基本的な構成要素です。現在、小型システムやコンピュータのバックアップ電源としては、単結晶シリコン電池と多結晶シリコン電池が最も普及しています。
