Een overzicht van de belangrijkste ideeën achter fotovoltaïsche energiebronnen.
Systematisch sorteren in groepen
Er zijn twee soorten fotovoltaïsche systemen: systemen die werken zonder aangesloten te zijn op het elektriciteitsnet en systemen die dat wel zijn.
1. Een onafhankelijk PV-systeem wordt ook wel een off-grid-optie genoemd. Een zonnecelmodule, een motor en een accu vormen de belangrijkste onderdelen van het systeem. Je hebt een AC-omvormer nodig om een belasting te voeden die wisselstroom (AC) gebruikt. Standalone fotovoltaïsche installaties omvatten een reeks zelfvoorzienende energiesystemen, zoals zonne-energiesystemen voor woningen, energiesystemen voor dorpen op het platteland en fotovoltaïsche energiesystemen met accu's. Deze systemen kunnen zelfstandig werken en worden voor veel doeleinden gebruikt, zoals het voeden van contactsignalen, het beschermen tegen kathodes en het verlichten van straten met zonne-energie.
2. Een netgekoppelde energieoptie zet de gelijkstroom die door zonnepanelen wordt opgewekt om in wisselstroom die compatibel is met het elektriciteitsnet van de stad. Hierdoor kan het systeem rechtstreeks op het openbare net worden aangesloten. Deze systemen worden ook wel 'netgekoppelde' systemen genoemd en kunnen al dan niet over accu's beschikken. Het op het net aangesloten energiesysteem met accu's kan eenvoudig worden geprogrammeerd om naar behoefte verbinding te maken met of los te koppelen van het net. Netgekoppelde PV-systemen voor woningen hebben meestal accu's. Grotere systemen daarentegen hebben doorgaans netgekoppelde PV-systemen zonder accu's, die niet programmeerbaar zijn en geen back-upstroomvoorziening hebben. Grote fotovoltaïsche centrales die op het nationale elektriciteitsnet zijn aangesloten, worden gebruikt voor netgekoppelde zonne-energieopwekking. De energie van deze centrales gaat rechtstreeks via het net naar huizen en bedrijven. Investeren in dit soort centrales is echter kostbaar, de bouw ervan duurt lang, het neemt veel ruimte in beslag en er is de laatste tijd weinig vooruitgang geboekt. Het grootste deel van de op het elektriciteitsnet aangesloten zonne-energie is kleinschalig en verspreid over gebouwen, zoals zonnepanelen die in gebouwen zijn geïntegreerd. Dit komt doordat de aanleg ervan weinig geld kost, snel kan worden gerealiseerd, weinig impact heeft en brede politieke steun geniet.
Onderdelen van hardware
Een fotovoltaïsch energiesysteem bestaat uit een zonnepaneleninstallatie, een accu, een laad- en ontlaadregelaar, een omvormer, een wisselstroomverdeelkast, een zonvolgsysteem en andere belangrijke onderdelen.
Bepaalde gereedschappen werken op deze manier:
Zonne-energieapparaat
Licht, zoals dat van de zon of andere lichtbronnen, zorgt ervoor dat de cel energie opneemt en een oneven lading aan beide uiteinden creëert. Dit wordt "fotogegenereerde spanning" genoemd. Veel mensen noemen dit effect het foto-elektrisch effect. Om licht in elektriciteit om te zetten, moet er een elektromotorische kracht aanwezig zijn tussen de twee uiteinden van een zonnecel. Dit wordt het zonne-effect genoemd. Met behulp van zonnecellen is het gemakkelijker om energie om te zetten in iets anders. Zonnecellen zijn opgebouwd uit drie verschillende soorten siliciumcellen: amorfe siliciumzonnecellen, polykristallijne siliciumzonnecellen en monokristallijne siliciumzonnecellen.
Een batterij die energie opslaat.
Wanneer de zonnepanelen zijn ingeschakeld, kan het energiebedrijf de opgewekte energie opslaan en op elk moment van de dag aan de verbruikers leveren. Om energie te kunnen opwekken, moeten zonnecellen goedkoop zijn, een lange levensduur hebben, goed bestand zijn tegen zware ontladingen, snel opladen en weinig tot geen onderhoud nodig hebben. Ze moeten bovendien in een breed temperatuurbereik kunnen functioneren.
Regelaars voor laden en ontladen
Zonder uw hulp kan dit apparaat voorkomen dat batterijen te snel opladen of ontladen. Hoe vaak en hoe diep een batterij wordt ontladen, bepaalt hoe lang deze meegaat. Daarom is het erg belangrijk om een laad- en ontlaadmonitor te hebben die ervoor zorgt dat de batterij niet te veel of te weinig stroom heeft.
Wisselstroom (AC) is het tegenovergestelde van gelijkstroom (DC), en een generator zet gelijkstroom om in wisselstroom.
Iets dat gelijkstroom omzet in wisselstroom. De belasting is wisselstroom, maar de zonnecellen en batterijen zijn gelijkstroom, dus er is een schakelaar nodig. Op basis van hun werking kunnen omvormers worden onderverdeeld in twee groepen: een zonne-omvormer die zelfstandig werkt en een die is aangesloten op het elektriciteitsnet. Als u alleen zonnecellen gebruikt om elektriciteit op te wekken, kunt u een andere belasting van stroom voorzien met een stand-alone generator. De zonnetransformator die is aangesloten op het elektriciteitsnet zorgt ervoor dat het zonne-energiesysteem met het net samenwerkt. Omvormers zijn er in twee verschillende typen: sinusomvormers en blokgolfomvormers. Het is eenvoudig en goedkoop om een blokgolfomvormer te maken, maar deze heeft een grote harmonische component. Deze wordt meestal gebruikt voor harmonische behoeften van een paar honderd watt of minder. Sinusomvormers zijn duur, maar ze kunnen veel verschillende toepassingen van stroom voorzien.
Een apparaat dat zonnevolging regelt
De hoek van het zonlicht verandert het hele jaar door, omdat de zon opkomt en ondergaat in de lente, zomer, herfst en winter. Dit komt doordat de systemen zich op een vaste locatie bevinden. Om optimaal te functioneren, moeten de zonnecellen altijd op de zon gericht zijn. Momenteel gebruikt een zonvolgsysteem de lengte- en breedtegraad van de aarde om de hoek van de zon op verschillende momenten van het jaar te bepalen. De PLC, microcontroller of computersoftware zorgt ervoor dat de positie van de zon het hele jaar door constant blijft. Dit gebeurt door de positie van de zon te berekenen. Hiervoor wordt gebruikgemaakt van computerdata, die de lengte- en breedtegraadgegevens en instellingen van de aarde nodig heeft. Eenmaal ingesteld, is het systeem niet gemakkelijk te verplaatsen of te demonteren; de gegevens en parameters moeten elke keer opnieuw worden ingesteld. De principes, schakelingen, technologie en apparatuur zijn complex en kunnen niet zomaar door leken worden aangepast. Slimme zonvolgsystemen kunnen worden toegepast op snelle auto's en treinen, maar ook op schepen, marineschepen, communicatievoertuigen voor noodsituaties en speciale oorlogsvoertuigen. De slimme zonvolger zorgt ervoor dat het systeem de zon blijft volgen, ongeacht waar deze zich bevindt of hoe deze draait.
Wat je allemaal kunt doen met zonne-energie
Het fotovoltaïsche effect van de interactie tussen halfgeleiders is de kern van fotovoltaïsche (PV) energieopwekking. Het zet licht om in elektriciteit. Een zonnecel is het belangrijkste onderdeel. Grote zonnepanelen kunnen worden gemaakt door zonnecellen in een rij te plaatsen en te beschermen. Deze modules kunnen vervolgens worden samengevoegd met vermogensregelaars en andere onderdelen om een fotovoltaïsch energieopwekkingssysteem te vormen. PV is beter omdat het op meer plaatsen kan worden gebruikt, aangezien de zon overal schijnt. Andere voordelen van een PV-systeem zijn dat het veilig en betrouwbaar is, geen lawaai maakt of vervuiling veroorzaakt, geen brandstof verbruikt en dat de bekabeling ter plaatse kan worden aangelegd, wat het bouwproces versnelt. Fotovoltaïsche energie gebruikt zonnecellen om zonlicht direct om te zetten in elektriciteit, gebaseerd op het principe van het fotovoltaïsche effect. Een fotovoltaïsch energiesysteem bestaat meestal uit zonnepanelen (ook wel modules genoemd), regelaars en omvormers. Het kan zelfstandig worden gebruikt of worden aangesloten op het elektriciteitsnet. Omdat de meeste onderdelen elektrisch en niet mechanisch zijn, is PV-apparatuur zeer degelijk gemaakt, betrouwbaar, duurzaam en eenvoudig te installeren en te onderhouden. Fotovoltaïsche technologie kan voor van alles worden gebruikt, van het aandrijven van ruimteschepen tot huizen, van games tot megawatt-grote energiecentrales, en nog veel meer.
Zonnecellen, die verkrijgbaar zijn in wafers zoals monokristallijn silicium, polykristallijn silicium, amorf silicium en dunnefilmcellen, vormen de meest basale onderdelen van fotovoltaïsche zonnecellen. Momenteel zijn monokristallijne en polykristallijne amorfe batterijen de meest populaire varianten voor kleine systemen en back-upvoeding voor computers.
