Обзор основных идей, лежащих в основе фотоэлектрических источников энергии.
Систематическая сортировка по группам
Существует два типа фотоэлектрических систем: те, которые работают без подключения к сети, и те, которые подключены.
1. Автономная фотоэлектрическая система также известна как вариант автономного энергоснабжения. Основные компоненты системы включают в себя солнечный модуль, двигатель и аккумулятор. Для питания нагрузки, использующей переменный ток (AC), необходимо установить преобразователь переменного тока. Автономные фотоэлектрические установки включают в себя ряд самодостаточных энергосистем, таких как солнечные системы электроснабжения для домов, системы электроснабжения сельских поселений и фотоэлектрические системы с аккумуляторными батареями. Эти системы могут работать автономно и используются для многих целей, например, для питания контактных сигналов, защиты от катодов и освещения улиц солнечной энергией.
2. Вариант подключения к сети преобразует постоянный ток, вырабатываемый солнечными панелями, в переменный ток, совместимый с городской электросетью. Это позволяет напрямую подключаться к общественной сети. Такие системы могут называться «сетевыми» и могут иметь или не иметь аккумуляторы. Энергетическая система, подключенная к сети и имеющая аккумуляторы, может быть легко запрограммирована на подключение или отключение от сети по мере необходимости. Сетевые фотоэлектрические системы для домов обычно имеют аккумуляторы. Более крупные системы, с другой стороны, обычно имеют сетевые фотоэлектрические системы без аккумуляторов, которые не могут быть запланированы и не имеют резервного питания. Крупные фотоэлектрические электростанции, подключенные к национальной электросети, используются для производства солнечной энергии, подключенной к сети. Энергия с этих электростанций поступает напрямую в дома и предприятия через сеть. Вложение средств в такие электростанции, с другой стороны, обходится дорого, занимает много времени на строительство, занимает много места и в последнее время не наблюдается значительного прогресса. Большинство подключенных к сети фотоэлектрических систем представляют собой небольшие распределенные системы, например, солнечные панели, встроенные в здания. Это объясняется тем, что их строительство требует небольших затрат, может быть выполнено быстро, оказывает минимальное воздействие на окружающую среду и пользуется сильной политической поддержкой.
Детали оборудования
Фотоэлектрическая энергетическая система включает в себя солнечную батарею, аккумуляторную батарею, контроллер заряда и разряда, инвертор, распределительную коробку переменного тока, систему слежения за солнцем и другие важные компоненты.
Некоторые инструменты работают именно так:
солнечное энергетическое устройство
Свет, например, солнечный или от других источников света, заставляет элемент поглощать энергию и создавать нечетный заряд на обоих концах. Это явление называется «фотогенерированное напряжение». Многие называют этот эффект фотоэлектрическим эффектом. Для того чтобы свет превратился в электричество, между двумя концами солнечного элемента должна присутствовать электродвижущая сила. Это явление называется солнечным эффектом. Преобразовывать энергию во что-либо другое с помощью солнечных элементов гораздо проще. Солнечные элементы состоят из трех различных типов кремниевых элементов: аморфных кремниевых солнечных элементов, поликристаллических кремниевых солнечных элементов и монокристаллических кремниевых солнечных элементов.
Батарея, которая накапливает энергию
Когда солнечная батарея включена, энергоснабжающая компания может накапливать вырабатываемую энергию и передавать её потребителю в любое время суток. Для того чтобы солнечные батареи могли вырабатывать энергию, они должны быть недорогими, долговечными, хорошо выдерживать сильные разряды, быстро заряжаться и требовать минимального или нулевого обслуживания. Они также должны быть способны работать в широком диапазоне температур.
Управление процессами заряда и разряда
Без вашей помощи этот инструмент может предотвратить слишком быструю зарядку или разрядку батарей. Количество и глубина разряда батареи определяют срок ее службы. Именно поэтому очень важно иметь монитор заряда и разряда, который может предотвратить избыток или недостаток энергии в батарее.
Переменный ток (AC) — это противоположность постоянного тока (DC), а генератор преобразует постоянный ток в переменный.
Устройство, преобразующее постоянный ток в переменный. Нагрузка — переменный ток, но солнечные батареи и аккумуляторы — постоянный, поэтому необходим выключатель. В зависимости от принципа работы инвертор можно разделить на две группы: автономный солнечный инвертор и инвертор, подключенный к электросети. Если вы используете только солнечные батареи для выработки электроэнергии, вы можете питать другую нагрузку с помощью автономного генератора. Солнечный трансформатор, подключенный к электросети, обеспечивает работу солнечной энергетической системы с сетью. Инверторы бывают двух типов: синусоидальные и прямоугольные. Создать схему преобразователя прямоугольной волны просто и дешево, но она имеет большую гармоническую составляющую. Обычно они используются для работы с гармониками мощностью в несколько сотен ватт или меньше. Синусоидальные инверторы дороги, но они могут обеспечивать работу множества различных систем.
Устройство, управляющее слежением за солнцем.
Угол падения солнечного света меняется в течение года, поскольку солнце восходит и заходит весной, летом, осенью и зимой. Это происходит потому, что системы находятся в фиксированном месте. Для оптимальной работы солнечные батареи всегда должны быть обращены к солнцу. В настоящее время устройство слежения за Солнцем использует свои долготу и широту, чтобы определить угол наклона Солнца в разное время года. Программное обеспечение (ПЛК), микроконтроллер или компьютер поддерживают положение Солнца в течение всего года. Это достигается путем вычисления положения Солнца для обеспечения слежения. Используется компьютерная теория данных, и для этого необходимы данные о долготе и широте Земли, а также соответствующие настройки. После установки устройство сложно переместить или разобрать; данные и параметры необходимо сбрасывать каждый раз. Принципы работы, схемы, технологии и оборудование сложны, и непрофессионалы не могут легко их изменить. Интеллектуальные солнечные трекеры могут устанавливаться на скоростные автомобили и поезда, а также на корабли, военно-морские силы, средства связи для экстренных служб и специальную боевую технику. Интеллектуальная система слежения за Солнцем может гарантировать, что система будет оставаться на траектории движения Солнца независимо от того, куда оно движется или как поворачивается.
Что можно сделать с солнечной энергией
Фотоэлектрический эффект, возникающий при взаимодействии полупроводников, лежит в основе фотоэлектрической (ФЭ) генерации энергии. Он преобразует свет в электричество. Солнечная батарея — самая важная часть. Солнечные модули большой площади можно изготавливать, располагая солнечные батареи в ряд и защищая их. Затем эти модули можно соединять с контроллерами питания и другими компонентами, чтобы создать фотоэлектрическое устройство для генерации энергии. ФЭ лучше, потому что их можно использовать в большем количестве мест, поскольку солнце светит повсюду. Другие преимущества ФЭ-системы заключаются в том, что она безопасна и надежна, не создает шума и не загрязняет окружающую среду, не потребляет топливо, а кабельные линии можно прокладывать на месте, что ускоряет процесс строительства. Фотоэлектрическая энергия использует солнечные батареи для непосредственного преобразования солнечного света в электричество, основываясь на идее фотоэлектрического эффекта. Фотоэлектрическая энергетическая система в основном состоит из солнечных панелей (также называемых модулями), контроллеров и инверторов. Она может использоваться автономно или подключаться к электросети. Поскольку большинство этих компонентов являются электрическими, а не механическими, фотоэлектрическое оборудование отличается высоким качеством изготовления, надежностью, долговечностью, простотой установки и обслуживания. Фотоэлектрические технологии могут использоваться для чего угодно: от питания космических кораблей до домов, от игр до электростанций мегаваттного масштаба и многого другого.
Солнечные элементы, выпускаемые в виде пластин из монокристаллического кремния, поликристаллического кремния, аморфного кремния и тонкопленочных элементов, являются основными компонентами солнечных фотоэлектрических систем. В настоящее время наиболее популярными аморфными батареями для небольших систем и резервного питания компьютеров являются монокристаллические и поликристаллические батареи.
