Fotovoltinių energijos šaltinių pagrindinių idėjų apžvalga
Sistemingas rūšiavimas į grupes
Yra dviejų tipų fotovoltinės sistemos: tos, kurios veikia neprijungtos prie tinklo, ir tos, kurios veikia.
1. Nepriklausoma fotovoltinė sistema taip pat žinoma kaip autonominė sistema. Saulės elementų modulis, variklis ir akumuliatorius sudaro pagrindines sistemos dalis. Norint maitinti kintamosios srovės (AC) apkrovą, reikia nustatyti kintamosios srovės keitiklį. Autonominės fotovoltinės elektrinės apima įvairias savarankiškas energijos sistemas, tokias kaip saulės energijos sistemos namams, kaimo vietovėms ir fotovoltinės energijos sistemos su akumuliatoriais. Šios sistemos gali veikti savarankiškai ir yra naudojamos daugeliui dalykų, pavyzdžiui, kontaktinių signalų maitinimui, apsaugai nuo katodų ir gatvių apšvietimui saulės energija.
2. Tinklo energijos parinktis pakeičia saulės baterijų gaminamą nuolatinę srovę į kintamąją srovę, kuri veikia su miesto elektros tinklu. Tai leidžia jas tiesiogiai prijungti prie viešojo tinklo. Jie gali būti vadinami „prie tinklo prijungtais“ įrenginiais ir gali turėti arba neturėti akumuliatorių. Prie tinklo prijungtą ir akumuliatorius turinčią elektros energijos sistemą galima lengvai užprogramuoti taip, kad prireikus ji prisijungtų prie tinklo arba nuo jo atsijungtų. Prie tinklo prijungtos namų FV sistemos paprastai turi akumuliatorius. Kita vertus, didesnės sistemos paprastai turi prie tinklo prijungtas FV sistemas be akumuliatorių, kurių negalima planuoti ir kurios neturi atsarginio maitinimo šaltinio. Didelės fotovoltinės elektrinės, prijungtos prie nacionalinio elektros tinklo, naudojamos prie tinklo prijungtai saulės energijai gaminti. Šių elektrinių energija per tinklą patenka tiesiai į namus ir įmones. Kita vertus, investuoti į tokio tipo elektrinę kainuoja daug, jos statyba užtrunka ilgai, užima daug vietos ir pastaruoju metu nebuvo daug pasiekta pažangos. Dauguma prie tinklo prijungtų FV yra mažo masto, prie tinklo prijungtos FV, pavyzdžiui, pastatuose įmontuotos saulės baterijos. Taip yra todėl, kad jam pastatyti reikia nedaug pinigų, jį galima greitai atlikti, jis nepalieka didelio poveikio ir turi stiprų politinį palaikymą.
Aparatinės įrangos dalys
Fotovoltinę energijos sistemą sudaro saulės baterijų masyvas, akumuliatorius, įkrovimo ir iškrovimo valdiklis, keitiklis, kintamosios srovės paskirstymo dėžutė, saulės sekimo valdymo sistema ir kitos svarbios dalys.
Kai kurie įrankiai veikia tokiu būdu:
Saulės energijos įrenginys
Šviesa, panašiai kaip saulės ar kitų šviesos šaltinių, priverčia elementą sugerti energiją ir abiejuose galuose sukurti keistą krūvį. Tai vadinama „fotogeneruota įtampa“. Daugelis žmonių šį efektą vadina fotoelektriniu efektu. Kad šviesa taptų elektra, tarp dviejų saulės elemento galų turi būti elektrovaros jėga. Tai vadinama saulės efektu. Saulės elementų pagalba lengviau paversti energiją kažkuo kitu. Saulės elementus sudaro trijų skirtingų tipų silicio elementai: amorfiniai silicio saulės elementai, polikristaliniai silicio saulės elementai ir monokristaliniai silicio saulės elementai.
Baterija, kuri kaupia energiją
Įjungus saulės elementų masyvą, šis įrenginys gali kaupti jo pagamintą energiją ir bet kuriuo paros metu ją siųsti į apkrovą. Kad saulės elementai gamintų energiją, jie turi būti pigūs, ilgai tarnauti, gerai atlaikyti didelius iškrovimus, greitai įkrauti ir nereikalauti beveik jokios priežiūros. Jie taip pat turėtų veikti esant įvairiai temperatūrai.
Įkrovimo ir iškrovimo valdikliai
Be jokios jūsų pagalbos šis įrankis gali neleisti baterijoms per greitai įsikrauti arba išsikrauti. Kiek kartų ir kaip giliai baterija išsikrauna, lemia, kiek laiko ji tarnaus. Štai kodėl labai svarbu turėti įkrovimo ir iškrovimo monitorių, kuris neleistų baterijai turėti per daug arba per mažai energijos.
Kintamoji srovė yra priešingybė nuolatinei srovei, o generatorius keičia nuolatinę srovę į kintamąją srovę.
Kažkas, kas nuolatinę srovę paverčia kintamąja srove. Apkrova yra kintamoji, bet saulės elementai ir baterijos yra nuolatinės, todėl reikia jungiklio. Atsižvelgiant į tai, kaip jie veikia, keitiklį galima suskirstyti į dvi grupes: saulės keitiklį, kuris veikia savarankiškai, ir tą, kuris yra prijungtas prie elektros tinklo. Jei elektrai gaminti naudojate tik saulės elementus, galite maitinti kitą apkrovą naudodami atskirą generatorių. Saulės transformatorius, prijungtas prie elektros tinklo, yra tai, kas leidžia saulės energijos sistemai veikti su tinklu. Keitikliai būna dviejų skirtingų tipų: sinusoidės keitikliai ir stačiakampės bangos keitikliai. Stačiakampės bangos keitiklio grandinę pagaminti paprasta ir pigu, tačiau ji turi didelę harmoninę dedamąją. Paprastai ji naudojama harmonikams, kurių galia siekia kelis šimtus vatų ar mažiau. Sinusoidės keitikliai yra brangūs, tačiau jie gali maitinti daugybę skirtingų darbų.
Įtaisas, valdantis saulės energijos sekimą
Saulės šviesos kampas keičiasi ištisus metus – pavasarį, vasarą, rudenį ir žiemą – saulei tekant ir leidžiantis. Taip yra todėl, kad sistemos yra fiksuotoje vietoje. Kad jos geriausiai veiktų, saulės elementai visada turėtų būti nukreipti į saulę. Šiuo metu saulės sekimo įrenginys turi naudoti savo ilgumą ir platumą, kad išsiaiškintų, kokiu kampu Saulė yra skirtingu metų laiku. PLC, mikrovaldiklis arba kompiuterinė programinė įranga ištisus metus išlaikys Saulės vietą. Tai atliekama apskaičiuojant Saulės vietą, kad būtų galima sekti. Naudojama kompiuterinių duomenų teorija, kuriai reikia Žemės ilgumos ir platumos duomenų bei nustatymų. Kai įrenginys nustatytas, jį nėra lengva perkelti ar išardyti; duomenis ir parametrus reikia kaskart nustatyti iš naujo. Principai, grandinės, technologijos ir įranga yra sudėtingi, o ne profesionalai negali jų lengvai pakeisti. Išmanieji saulės sekikliai gali būti montuojami greituose automobiliuose ir traukiniuose, taip pat laivuose, kariniame jūrų laivyne, ryšių ir avarinėse transporto priemonėse ir specialiosiose karo transporto priemonėse. Išmanusis saulės sekiklis gali užtikrinti, kad sistema liks Saulės kelyje, nesvarbu, kur ji keliauja ar kaip pasisuka.
Ką galite padaryti su saulės energija
Fotovoltinės (FV) energijos gamybos esmė – puslaidininkių sąveikos fotovoltinis efektas. Jis paverčia šviesą elektra. Svarbiausia dalis yra saulės elementas. Didelio ploto saulės modulius galima pagaminti sudėjus saulės elementus į eilę ir juos apsaugant. Šie moduliai gali būti sujungti su galios valdikliais ir kitomis dalimis, kad būtų sukurtas fotovoltinės energijos gamybos įrenginys. FV yra geresnė sistema, nes ją galima naudoti daugiau vietų, nes saulė šviečia visur. Kiti FV sistemos privalumai yra tai, kad ji yra saugi ir patikima, nekelia triukšmo ir neteršia, nenaudoja degalų, o kabelines linijas galima tiesti vietoje, o tai pagreitina statybos procesą. Fotovoltinė energija naudoja saulės elementus, kad tiesiogiai paverstų saulės šviesą elektra, remiantis fotovoltinio efekto idėja. Fotovoltinė energijos sistema dažniausiai sudaryta iš saulės baterijų (dar vadinamų moduliais), valdiklių ir keitiklių. Ji gali būti naudojama atskirai arba prijungta prie elektros tinklo. Kadangi dauguma šių dalių yra elektrinės, o ne mechaninės, PV įranga yra labai gerai pagaminta, patikima, ilgaamžė ir paprasta sumontuoti bei prižiūrėti. Fotovoltinė technologija galėtų būti naudojama bet kam – nuo erdvėlaivių iki namų maitinimo, nuo žaidimų iki megavatų dydžio elektrinių ir dar daugiau.
Saulės elementai, kurie būna plokštelių pavidalu, pavyzdžiui, monokristalinis silicis, polikristalinis silicis, amorfinis silicis ir plonasluoksniai elementai, yra pagrindinės saulės fotovoltinių sistemų dalys. Šiuo metu monokristalinės ir polikristalinės baterijos yra populiariausios amorfinės baterijos, skirtos mažoms sistemoms ir kompiuterių atsarginiam maitinimui.
