Fotoelektrisko enerģijas avotu galveno ideju pārskats
Sistemātiska šķirošana grupās
Ir divu veidu fotoelektriskās sistēmas: tās, kas darbojas bez pieslēguma tīklam, un tās, kas darbojas.
1. Neatkarīga fotoelektriskā sistēma ir pazīstama arī kā autonoma tīkla opcija. Sistēmas galvenās daļas veido saules bateriju modulis, motors un akumulators. Lai darbinātu slodzi, kas izmanto maiņstrāvu (AC), ir jāuzstāda maiņstrāvas pārveidotājs. Autonomās fotoelektriskās iekārtas ietver dažādas pašpietiekamas barošanas sistēmas, piemēram, saules enerģijas sistēmas mājām, lauku ciematu barošanas sistēmas un fotoelektriskās barošanas sistēmas ar akumulatoru baterijām. Šīs sistēmas var darboties patstāvīgi un tiek izmantotas daudzām lietām, piemēram, kontakta signālu barošanai, aizsardzībai pret katodiem un ielu apgaismošanai ar saules enerģiju.
2. Tīkla enerģijas opcija pārveido saules paneļu saražoto līdzstrāvas enerģiju maiņstrāvas enerģijā, kas darbojas ar pilsētas elektrotīklu. Tas ļauj tiem tieši pieslēgties publiskajam tīklam. Tās varētu saukt par "tīklam pieslēgtām" iekārtām, un tām var būt vai nebūt akumulatoru. Energosistēmu, kas ir pieslēgta tīklam un kurai ir akumulatori, var viegli ieprogrammēt, lai tā pēc vajadzības pieslēgtos tīklam vai atvienotos no tā. Mājām paredzētajām tīklam pieslēgtajām fotoelektriskajām sistēmām parasti ir akumulatori. Savukārt lielākām sistēmām parasti ir tīklam pieslēgtas fotoelektriskās sistēmas bez akumulatoriem, kuras nevar ieplānot un kurām nav rezerves barošanas avota. Lielas fotoelektriskās elektrostacijas, kas ir pieslēgtas valsts elektrotīklam, tiek izmantotas tīklam pieslēgtas saules enerģijas ražošanai. Enerģija no šīm elektrostacijām nonāk tieši mājās un uzņēmumos caur tīklu. Savukārt līdzekļu ieguldīšana šāda veida elektrostacijā ir dārga, tās būvniecība prasa ilgu laiku, tā aizņem daudz vietas un pēdējā laikā nav piedzīvojusi lielu progresu. Lielākā daļa tīklam pieslēgto fotoelektrisko paneļu ir maza mēroga izkliedēti tīklam pieslēgti fotoelektriskie paneļi, piemēram, ēkās iebūvēti saules paneļi. Tas ir tāpēc, ka tā būvniecībai nepieciešams maz līdzekļu, to var paveikt ātri, tas atstāj nelielu ietekmi un tam ir spēcīgs politiskais atbalsts.
Aparatūras daļas
Fotoelektriskā enerģijas sistēma ietver saules bateriju masīvu, akumulatoru, uzlādes un izlādes kontrolieri, invertoru, maiņstrāvas sadales kārbu, saules izsekošanas vadības sistēmu un citas svarīgas daļas.
Daži rīki darbojas šādi:
Saules enerģijas ierīce
Gaisma, piemēram, no saules vai citiem gaismas avotiem, liek šūnai uzņemt enerģiju un abos galos izveidot neparastu lādiņu. To sauc par "fotoģenerētu spriegumu". Daudzi cilvēki šo efektu sauc par fotoelektrisko efektu. Lai gaisma kļūtu par elektrību, starp saules baterijas diviem galiem ir jābūt elektromotoriskajam spēkam. To sauc par saules efektu. Ar saules bateriju palīdzību enerģiju ir vieglāk pārveidot par kaut ko citu. Saules baterijas sastāv no trīs dažādu veidu silīcija baterijām: amorfā silīcija saules baterijām, polikristāliskā silīcija saules baterijām un monokristāliskā silīcija saules baterijām.
Akumulators, kas uzglabā enerģiju
Kad saules bateriju bloks ir ieslēgts, lietderīgā modeļa ierīce var uzglabāt tā saražoto enerģiju un jebkurā diennakts laikā nosūtīt to slodzei. Lai saules baterijas ražotu enerģiju, tām jābūt lētām, kalpot ilgi, labi izturēt lielas izlādes, ātri uzlādēties un tām jābūt minimālai vai nekādai apkopei. Tām jāspēj darboties arī plašā temperatūru diapazonā.
Uzlādes un izlādes vadības ierīces
Bez jūsu palīdzības šis rīks var novērst akumulatoru pārāk ātru uzlādi vai izlādi. Akumulatora izlādes biežums un dziļums nosaka tā kalpošanas laiku. Tāpēc ir ļoti svarīgi, lai akumulatoram būtu uzlādes un izlādes monitors, kas var novērst pārāk lielu vai pārāk mazu enerģijas daudzumu.
Maiņstrāva ir pretēja līdzstrāvai, un ģenerators pārveido līdzstrāvu maiņstrāvā.
Kaut kas tāds, kas pārvērš līdzstrāvu maiņstrāvā. Slodze ir maiņstrāva, bet saules baterijas un akumulatori ir līdzstrāva, tāpēc ir nepieciešams slēdzis. Atkarībā no to darbības veida invertoru var iedalīt divās grupās: saules invertorā, kas darbojas patstāvīgi, un invertorā, kas ir pievienots elektrotīklam. Ja elektrības ražošanai izmantojat tikai saules baterijas, varat darbināt citu slodzi ar atsevišķu ģeneratoru. Saules transformators, kas ir pievienots elektrotīklam, nodrošina saules enerģijas sistēmas darbību ar tīklu. Invertori ir divu dažādu veidu: sinusoidālo invertoru un taisnstūrveida invertoru. Taisnstūrveida pārveidotāja ķēdi ir vienkārši un lēti izveidot, taču tai ir liela harmoniskā komponente. To parasti izmanto harmoniskām vajadzībām dažu simtu vatu vai mazāku jaudu. Sinusoidālo invertoru izmaksas ir augstas, taču tie var darbināt daudzas dažādas darbības.
Ierīce, kas kontrolē saules enerģijas izsekošanu
Saules gaismas leņķis mainās visu gadu, saulei lecot un rietot pavasarī, vasarā, rudenī un ziemā. Tas ir tāpēc, ka sistēmas atrodas fiksētā vietā. Lai tās darbotos vislabāk, saules baterijām vienmēr jābūt vērstām pret sauli. Pašlaik Saules izsekošanas ierīcei ir jāizmanto savs garums un platums, lai noteiktu, kādā leņķī Saule atrodas dažādos gada laikos. PLC, mikrokontrolleris vai datorprogrammatūra saglabās Saules atrašanās vietu visos gada laikos. Tas tiek darīts, aprēķinot Saules atrašanās vietu, lai panāktu izsekošanu. Tiek izmantota datordatu teorija, un tai ir nepieciešami Zemes garuma un platuma dati un iestatījumi. Kad tā ir iestatīta, to nav viegli pārvietot vai izjaukt; dati un parametri katru reizi ir jāiestata no jauna. Principi, shēmas, tehnoloģijas un aprīkojums ir sarežģīti, un cilvēki, kas nav profesionāļi, tos nevar viegli mainīt. Viedos saules izsekotājus var uzstādīt ātrās automašīnās un vilcienos, kā arī kuģos, jūras spēkos, sakaru neatliekamās palīdzības transportlīdzekļos un speciālajos kara transportlīdzekļos. Viedais saules izsekotājs var nodrošināt, ka sistēma turpina kustību kopā ar Sauli neatkarīgi no tā, kurp tā dodas vai kā pagriežas.
Ko var darīt ar saules enerģiju
Fotoelektriskās (PV) enerģijas ražošanas pamatā ir pusvadītāju mijiedarbības fotoelektriskais efekts. Tas pārvērš gaismu elektrībā. Saules baterija ir vissvarīgākā daļa. Liela laukuma saules moduļus var izgatavot, novietojot saules baterijas rindā un aizsargājot tās. Šos moduļus pēc tam var salikt kopā ar jaudas kontrolieriem un citām detaļām, lai izveidotu fotoelektriskās enerģijas ražošanas ierīci. PV ir labāka, jo to var izmantot vairākās vietās, jo saule spīd visur. Citas PV sistēmas priekšrocības ir tā, ka tā ir droša un uzticama, nerada troksni un nepiesārņo vidi, nepatērē degvielu, un kabeļu līnijas var uzstādīt uz vietas, kas paātrina būvniecības procesu. Fotoelektriskā enerģija izmanto saules baterijas, lai tieši pārvērstu saules gaismu elektrībā, pamatojoties uz fotoelektriskā efekta ideju. Fotoelektriskā enerģijas sistēma galvenokārt sastāv no saules paneļiem (sauktiem arī par moduļiem), kontrolieriem un invertoriem. To var izmantot atsevišķi vai pieslēgt elektrotīklam. Tā kā lielākā daļa šo detaļu ir elektriskas, nevis mehāniskas, PV iekārtas ir ļoti labi izgatavotas, uzticamas, ilgstošas un vienkārši uzstādāmas un uzturētas. Fotoelektrisko tehnoloģiju varētu izmantot jebkam, sākot no kosmosa kuģu darbināšanas līdz mājām, no spēlēm līdz megavatu mēroga spēkstacijām un citam.
Saules baterijas, kas ir pieejamas plāksnīšu veidā, piemēram, monokristālisks silīcijs, polikristālisks silīcijs, amorfs silīcijs un plānslāņu šūnas, ir saules fotoelektrisko elementu visvienkāršākās sastāvdaļas. Pašlaik monokristāla un polikristāla baterijas ir vispopulārākās amorfās baterijas mazām sistēmām un datoru rezerves barošanai.
