Kas yra fotovoltinė energijos kaupimo sistema?
Fotovoltinė energijos kaupimo sistema – tai įrangos ir technologijų derinys, kuris saulės energiją paverčia elektros energija, skirta tiekti buitiniams prietaisams, o perteklių kaupia ir naudoja naktį arba nesant elektros energijos.
Kas tai yra ir kokie yra pagrindiniai komponentai?
1. Fotovoltinis modulis: susideda iš kelių fotovoltinių modulių (dar vadinamų saulės baterijomis), kurie yra atsakingi už saulės šviesos surinkimą ir pavertimą nuolatine srove.
2. Stovai, priedai ir kabeliai: naudojami saulės baterijoms pritvirtinti ir generuojamai nuolatinei srovei perduoti į keitiklį.
3. Inverteriai (prie tinklo prijungti ir neprisijungę prie tinklo inverteriai): kintamoji srovė (AC) sukuriama invertuojant saulės baterijų generuojamą nuolatinę srovę (DC), o perteklinė energija kaupiama energijos kaupimo sistemoje, kuri taip pat gali būti prijungta prie miesto tinklo.
4. Energijos kaupimo įrenginiai: paprastai tai baterijos, pvz., ličio baterijos ir kitų tipų baterijos, kurios per keitiklį kaupia saulės energijos pagamintą elektros energiją, kuri nėra iš karto naudojama, vėlesniam naudojimui.
5. EMS ir BMS: EMS – tai sistema, kuri stebi ir valdo visos sistemos veikimą, siekdama užtikrinti, kad visos dalys veiktų efektyviai ir saugiai. BMS – tai akumuliatoriaus valdymo sistema, optimizuojanti ir kontroliuojanti akumuliatoriaus įkrovimą ir iškrovimą.
6. Konvergencijos dėžutė: įskaitant visų rūšių apsaugos įrangą ir jungiklius, tokius kaip apsauga nuo viršįtampių (apsauga nuo žaibo) saulės energijos keitiklio viduryje, saugiklius, nuolatinės srovės jungiklius, įėjimo jungiklius, nepertraukiamo maitinimo išėjimo jungiklius ir pan.
Fotovoltinis efektas, kaip gauti elektros energijos iš saulės
1. Fotonų absorbcija: Kai saulės šviesa (įskaitant kitus šviesos šaltinius) pasiekia saulės baterijos medžiagą (silicio), puslaidininkinė medžiaga sugeria fotonų energiją.
2. Elektronų sužadinimas: sugerta fotono energija priverčia puslaidininkyje esančius elektronus peršokti iš valentinės juostos į laidumo juostą, pakeisdama juos iš surištosios būsenos į laisvąją būseną.
3. Elektronų ir skylių porų susidarymas: Kai elektronas sužadinamas laidumo juostoje, jis palieka skylę valentingoje juostoje. Šis elektronas ir skylė sudaro elektronų ir skylių porą.
4. Elektrinio lauko sukūrimas: fotovoltinėse medžiagose paprastai yra P ir N tipo sritys, o šių dviejų sričių sandūroje (t. y. PN sandūroje) susidaro vidinis elektrinis laukas.
5. Elektronų srauto valdymas: šis vidinis elektrinis laukas stumia laisvuosius elektronus link N tipo srities, o skyles – link P tipo srities, ir šis judėjimas sukuria srovę.
6. Srovės surinkimas: keitiklio pagalba ši srovė paverčiama kintama arba nuolatine srove ir kaupiama energijos kaupimo sistemoje, kad vėliau būtų galima naudoti.
Kaip veikia prie tinklo prijungti ir neprisijungę keitikliai ir jų veikimo būdas
1. Prie tinklo prijungtas keitiklis per MPPT modulį konvertuoja saulės baterijų generuojamą nuolatinę srovę į tinkamą keitiklio įtampą, o tada per elektroninius komponentus paverčia ją kintamąja srove, kad tiektų buitinius prietaisus. Jei yra energijos perteklius, ji bus konvertuojama į tokią pačią įtampą kaip ir kaupimo sistema ir įkraunama į kaupimo sistemą atsarginei kopijai, o jei yra energijos perteklius, ji bus apversta ir integruota į elektros tinklą.
2. Fotovoltinės energijos kaupimo sistemos turi savarankiškos gamybos ir savarankiško vartojimo režimus, piko mažinimo ir slėnio užpildymo režimus bei akumuliatoriaus prioriteto režimus.
Savarankiško gamybos ir vartojimo režimas: saulės baterijų pagaminta elektros energija paverčiama kintamąja srove (AC) ir tiesiogiai tiekiama buitiniams prietaisams, o perteklius įkraunamas į kaupimo sistemą; jei saulės baterijų generuojamos srovės nepakanka buitiniams prietaisams sunaudoti, ji papildoma naudojant miesto elektros tinklą.
Piko skutimo ir slėnio užpildymo režimas: nustatytu žemiausios įtampos laiku miesto tinklo kintamoji energija bus konvertuojama į nuolatinę energiją ir įkraunama į energijos kaupimo sistemą; nustatytu piko laiku energijos kaupimo sistemoje esanti nuolatinė energija bus konvertuojama į kintamąją energiją, kuri bus tiekiama buitiniams prietaisams; jei akumuliatoriaus energijos nepakanka, ją papildys miesto tinklas.
Baterijos prioritetinis režimas: kad ir kokia būtų situacija, pirmiausia įsitikinkite, kad energijos kaupimo sistema yra pilnai įkrauta. Kai saulės energija generuos daugiau energijos, ji bus tiesiogiai paversta kintamosios srovės energija, skirta naudoti namų akumuliatoriuose, o įjungus tinklo prijungimo funkciją, perteklius bus prijungtas prie miesto tinklo.
Kaip suprojektuoti ir apskaičiuoti, kiek W saulės baterijų reikia įrengti
Saulės baterija: LESSO 550W
Dydis: I 2278 x 1134 mm, apie 2,6 kv. pėd.
Svoris: 28 kg
Galia: 550 W
Ploto skaičiavimo formulė:
Pastaba: Palaiko saulės baterijas, kurių galia mažesnė nei 7 kW
Bendra saulės baterijos galia: 550 W * 12 = 6,6 kW
Reikalingas stogo plotas: 12 x 2,6 kv. pėd. = 31,2 kv. pėd.
Dienos energijos gamybos apskaičiavimas:
Pavyzdžiui, Vendžou, Kinijoje, saulės spindulių maksimumas yra 3,77 valandos, energijos gamyba vienam vatui per metus – 1,088 kWh, efektyvus metinis valandų panaudojimas – 1087,08 valandos. Įrengimo kampas: 18 laipsnių.
Didžiausia dienos energijos gamyba = 6,6 kW x 3,77H = 24,88 kWh
Metinė energijos gamyba = 6,6 kW x 1087,08H = 7174,728KWH
