Czym jest system magazynowania energii fotowoltaicznej?
System magazynowania energii fotowoltaicznej to połączenie urządzeń i technologii, które przetwarzają energię słoneczną na energię elektryczną zasilającą urządzenia gospodarstwa domowego, jednocześnie przechowując nadmiar energii do wykorzystania w nocy lub w przypadku braku zasilania sieciowego.
Czym jest i jakie są jego główne składniki?
1. Moduł fotowoltaiczny: składa się z kilku modułów fotowoltaicznych (znanych również jako panele słoneczne), których zadaniem jest przechwytywanie światła słonecznego i przetwarzanie go na prąd stały.
2. Stojaki, akcesoria i kable: służą do mocowania paneli słonecznych i przesyłu wygenerowanego prądu stałego do falownika.
3. Falowniki (falowniki podłączone do sieci i niezależne od niej): Prąd przemienny (AC) powstaje poprzez inwersję prądu stałego (DC) generowanego przez panele słoneczne. Nadwyżkę energii przechowuje się w systemie magazynowania energii, który można również podłączyć do sieci miejskiej.
4. Urządzenia do magazynowania energii: Zwykle odnoszą się do baterii, takich jak baterie litowe i inne rodzaje baterii, które magazynują energię elektryczną wytwarzaną przez energię słoneczną, która nie jest od razu wykorzystywana przez falownik w celu późniejszego wykorzystania.
5. EMS i BMS: EMS to system monitorujący i zarządzający pracą całego systemu, aby zapewnić wydajną i bezpieczną pracę wszystkich jego elementów. BMS to system zarządzania akumulatorem, optymalizujący i kontrolujący ładowanie i rozładowywanie akumulatora.
6. Skrzynka konwergentna: zawierająca wszelkiego rodzaju urządzenia zabezpieczające i przełączniki, takie jak ochrona przeciwprzepięciowa (odgromowa) w środku falownika solarnego, bezpieczniki, wyłączniki obwodu prądu stałego, wyłączniki obwodu wejściowego sieci, wyłączniki obwodu wyjściowego zasilacza awaryjnego i tak dalej.
Efekt fotowoltaiczny, jak uzyskać prąd z energii słonecznej
1. Absorpcja fotonów: Kiedy światło słoneczne (w tym inne źródła światła) pada na materiał (krzem) panelu słonecznego, energia fotonów jest absorbowana przez materiał półprzewodnikowy.
2. Wzbudzenie elektronów: Pochłonięta energia fotonów powoduje, że elektrony w półprzewodniku przeskakują z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa, zmieniając je ze stanu związanego w stan swobodny.
3. Generowanie par elektron-dziura: Po wzbudzeniu elektronu do pasma przewodnictwa, pozostawia on dziurę w paśmie walencyjnym. Ten elektron i dziura tworzą parę elektron-dziura.
4. Utworzenie pola elektrycznego: W materiałach fotowoltaicznych zwykle występują obszary typu P i typu N, a na połączeniu tych dwóch obszarów (tzn. złączu PN) tworzy się wewnętrzne pole elektryczne.
5. Napędzanie przepływu elektronów: To wewnętrzne pole elektryczne napędza swobodne elektrony, aby przemieszczały się w kierunku obszaru typu N, oraz dziury, aby przemieszczały się w kierunku obszaru typu P, a ten ruch wytwarza prąd.
6. Gromadzenie prądu: Za pomocą falownika prąd ten jest przetwarzany na prąd przemienny lub stały i magazynowany w systemie magazynowania energii do późniejszego wykorzystania.
Jak działają falowniki podłączone do sieci i niezależne od niej oraz jaki jest ich tryb działania
1. Falownik podłączony do sieci przekształca prąd stały generowany przez panele słoneczne na odpowiednie napięcie magistrali dla falownika za pośrednictwem modułu MPPT, a następnie przekształca go na prąd przemienny za pośrednictwem podzespołów elektronicznych w celu zasilania urządzeń gospodarstwa domowego. W przypadku nadmiaru energii zostanie ona przekształcona na napięcie takie samo jak napięcie systemu magazynowania i naładowana do systemu magazynowania w celu zapewnienia kopii zapasowej. W przypadku nadmiaru energii zostanie ona odwrócona i zintegrowana z siecią energetyczną.
2. Systemy magazynowania energii fotowoltaicznej mogą pracować w trybie własnej produkcji lub własnego zużycia, w trybie ograniczania szczytowego i dolnego zapotrzebowania na energię oraz w trybie priorytetowym dla akumulatora.
Tryb autogeneracji i samodzielnego użytkowania: energia elektryczna wytworzona przez panele słoneczne jest przetwarzana na prąd przemienny (AC) i dostarczana bezpośrednio do urządzeń gospodarstwa domowego, natomiast nadmiar energii trafia do systemu magazynowania; jeśli energia elektryczna wytworzona przez panele słoneczne nie jest wystarczająca do wykorzystania przez urządzenia gospodarstwa domowego, jest uzupełniana za pomocą miejskiej sieci energetycznej.
Tryb redukcji szczytowego napięcia i wypełniania doliny napięcia: W ustawionym czasie najniższym prąd przemienny z sieci miejskiej zostanie przekształcony na prąd stały i ładowany do systemu magazynowania energii. W ustawionym czasie szczytowym prąd stały w systemie magazynowania energii zostanie przekształcony na prąd przemienny, który będzie dostarczany do urządzeń gospodarstwa domowego. Jeśli moc akumulatora okaże się niewystarczająca, zostanie ona uzupełniona z sieci miejskiej.
Tryb priorytetu baterii: Bez względu na sytuację, najpierw upewnij się, że bateria w systemie magazynowania energii jest pełna. Gdy energia słoneczna wygeneruje więcej energii, zostanie ona bezpośrednio przekształcona w prąd zmienny do użytku w domowym akumulatorze. Po włączeniu funkcji połączenia z siecią nadmiar zostanie przekazany do sieci miejskiej.
Jak zaprojektować i obliczyć, ile W paneli słonecznych zainstalować
Panel słoneczny: LESSO 550W
Wymiary: dł. 2278 x 1134 mm, ok. 2,6 stopy kwadratowej.
Waga: 28 kg
Moc: 550 W
Wzór na obliczenie powierzchni:
Uwaga: Obsługujemy panele słoneczne o mocy poniżej 7 kW
Całkowita moc panelu słonecznego: 550 W*12=6,6 kW
Wymagana powierzchnia dachu: 12 x 2,6 stóp kw. = 31,2 stóp kw.
Obliczanie dziennej produkcji energii:
Weźmy na przykład Wenzhou w Chinach, gdzie szczytowe nasłonecznienie wynosi 3,77 godziny, a roczna produkcja energii wynosi 1,088 kWh na wat, a efektywne wykorzystanie energii w ciągu roku wynosi 1087,08 godzin. Kąt instalacji: 18 stopni.
Szczytowa dzienna generacja energii = 6,6 kW x 3,77 H = 24,88 kWh
Roczna produkcja energii = 6,6 kW x 1087,08 H = 7174,728 kWh
