Prehľad hlavných myšlienok fotovoltaických zdrojov energie
Systematické triedenie do skupín
Existujú dva typy fotovoltaických systémov: tie, ktoré fungujú bez pripojenia k sieti, a tie, ktoré sú pripojené k sieti.
1. Nezávislý fotovoltaický systém je tiež známy ako možnosť mimo siete. Hlavné časti systému tvoria modul solárnych článkov, motor a akumulátor. Na napájanie záťaže, ktorá využíva striedavý prúd (AC), je potrebné nastaviť menič striedavého prúdu. Samostatné fotovoltaické elektrárne zahŕňajú celý rad sebestačných energetických systémov, ako sú solárne systémy pre domácnosti, systémy pre vidiecke dediny a fotovoltaické systémy s akumulátormi. Tieto systémy môžu fungovať samostatne a používajú sa na mnoho vecí, ako je napájanie kontaktných signálov, ochrana pred katódami a osvetlenie ulíc solárnou energiou.
2. Možnosť napájania zo siete mení jednosmerný prúd vyrobený solárnymi panelmi na striedavý prúd, ktorý funguje s mestskou elektrickou sieťou. To umožňuje priame pripojenie k verejnej sieti. Tieto sa môžu nazývať „sieťovo pripojené“ jednotky a môžu, ale nemusia mať batérie. Energetický systém, ktorý je pripojený k sieti a má akumulátory, sa dá ľahko naprogramovať tak, aby sa podľa potreby pripájal alebo odpájal od siete. Fotovoltaické systémy pripojené k sieti pre domácnosti majú zvyčajne akumulátory. Väčšie systémy majú naopak zvyčajne fotovoltaické systémy pripojené k sieti bez akumulátorov, ktoré nemožno plánovať a nemajú záložný zdroj. Veľké fotovoltaické elektrárne, ktoré sú pripojené k národnej elektrickej sieti, sa používajú na výrobu solárnej energie pripojenej k sieti. Energia z týchto elektrární ide priamo do domácností a podnikov cez sieť. Investovanie do tohto typu elektrárne je na druhej strane drahé, jej výstavba trvá dlho, zaberá veľa miesta a v poslednom čase nezaznamenalo veľký pokrok. Väčšina fotovoltaických systémov pripojených k sieti sú malé rozptýlené fotovoltaické systémy pripojené k sieti, ako sú solárne panely zabudované do budov. Je to preto, že jeho výstavba si vyžaduje málo peňazí, dá sa zrealizovať rýchlo, zanecháva malý dopad a má silnú politickú podporu.
Časti hardvéru
Fotovoltaický energetický systém zahŕňa solárne pole, akumulátor, regulátor nabíjania a vybíjania, menič, rozvodnú skrinku striedavého prúdu, systém riadenia slnečného žiarenia a ďalšie dôležité časti.
Niektoré nástroje fungujú týmto spôsobom:
Solárne zariadenie
Svetlo, podobne ako zo slnka alebo iných svetelných zdrojov, spôsobuje, že článok prijíma energiu a vytvára nepárny náboj na oboch koncoch. Názov pre tento jav je „fotogenerované napätie“. Mnoho ľudí tento jav nazýva fotoelektrický jav. Aby sa svetlo stalo elektrinou, musí byť medzi dvoma koncami solárneho článku prítomná elektromotorická sila. Názov pre tento jav je solárny jav. Pomocou solárnych článkov je jednoduchšie premeniť energiu na niečo iné. Solárne články sa skladajú z troch rôznych typov kremíkových článkov: amorfných kremíkových solárnych článkov, polykryštalických kremíkových solárnych článkov a monokryštalických kremíkových solárnych článkov.
Batéria, ktorá ukladá energiu
Keď je pole solárnych článkov zapnuté, úžitkový model dokáže ukladať vyrobenú energiu a kedykoľvek počas dňa ju odosielať do záťaže. Aby solárne články vyrábali energiu, musia byť lacné, dlho vydržať, dobre znášať silné vybíjanie, rýchlo sa nabíjať a vyžadovať si len malú alebo žiadnu údržbu. Mali by byť tiež schopné pracovať v širokom rozsahu teplôt.
Ovládacie prvky nabíjania a vybíjania
Bez vašej pomoci môže tento nástroj zabrániť príliš rýchlemu nabíjaniu alebo vybíjaniu batérií. Koľkokrát a ako hlboko sa batéria vybije, určuje, ako dlho vydrží. Preto je veľmi dôležité mať monitor nabíjania a vybíjania, ktorý dokáže zabrániť príliš vysokému alebo príliš nízkemu výkonu batérie.
AC je opakom DC a generátor mení DC na AC.
Niečo, čo premieňa jednosmerný prúd na striedavý. Záťaž je striedavý prúd, ale solárne články a batérie sú jednosmerné, takže je potrebný spínač. Na základe toho, ako fungujú, možno meniče rozdeliť do dvoch skupín: solárny menič, ktorý pracuje samostatne, a menič, ktorý je pripojený k elektrickej sieti. Ak používate solárne články iba na výrobu elektriny, môžete napájať inú záťaž samostatným generátorom. Solárny transformátor, ktorý je pripojený k elektrickej sieti, umožňuje solárnemu systému pracovať so sieťou. Meniče sa dodávajú v dvoch rôznych typoch: sínusové meniče a štvorcové meniče. Vytvorenie obvodu štvorcového meniča je jednoduché a lacné, ale má veľkú harmonickú zložku. Zvyčajne sa používa na harmonické potreby niekoľkých stoviek wattov alebo menej. Sínusové meniče sú drahé, ale dokážu napájať veľa rôznych úloh.
Zariadenie, ktoré ovláda sledovanie slnka
Uhol slnečného svetla sa mení počas celého roka, keď slnko vychádza a zapadá na jar, v lete, na jeseň a v zime. Je to preto, že systémy sú na pevnom mieste. Aby fungovali čo najlepšie, solárne články by mali byť vždy otočené k slnku. V súčasnosti musí zariadenie na sledovanie Slnka použiť svoju zemepisnú dĺžku a zemepisnú šírku, aby zistilo, pod akým uhlom sa Slnko nachádza v rôznych obdobiach roka. PLC, mikrokontrolér alebo počítačový softvér atď. uchovávajú polohu Slnka počas celého roka. To sa dosahuje výpočtom polohy Slnka na dosiahnutie sledovania. Používa sa teória počítačových údajov a potrebuje údaje a nastavenia o zemepisnej dĺžke a zemepisnej šírke Zeme. Po nastavení nie je ľahké ho premiestniť ani rozobrať; údaje a parametre je potrebné zakaždým resetovať. Princípy, obvody, technológia a zariadenia sú zložité a ľudia, ktorí nie sú profesionáli, ich nemôžu ľahko zmeniť. Inteligentné solárne sledovače je možné nainštalovať na rýchle autá a vlaky, ako aj na lode, námorníctva, komunikačné záchranné vozidlá a špeciálne vojenské vozidlá. Inteligentný sledovač slnka dokáže zabezpečiť, aby systém zostal na správnej ceste so Slnkom bez ohľadu na to, kam ide alebo ako sa otáča.
Čo môžete robiť so solárnou energiou
Fotovoltaický efekt interakcie polovodičov je podstatou fotovoltaickej (FV) výroby energie. Premieňa svetlo na elektrinu. Najdôležitejšou súčasťou je slnečný článok. Veľkoplošné solárne moduly sa dajú vyrobiť zoradením solárnych článkov do radu a ich ochranou. Tieto moduly sa potom dajú spojiť s regulátormi výkonu a ďalšími časťami a vytvoriť tak fotovoltaické zariadenie na výrobu energie. FV systém je lepší, pretože sa dá použiť na viacerých miestach, keďže slnko svieti všade. Ďalšími výhodami FV systému sú, že je bezpečný a spoľahlivý, nerobí hluk ani neznečisťuje životné prostredie, nespotrebúva palivo a káblové vedenia sa dajú viesť na mieste, čo urýchľuje proces výstavby. Fotovoltaická energia využíva solárne články na priamu premenu slnečného žiarenia na elektrinu na základe myšlienky fotovoltaického efektu. Fotovoltaický energetický systém sa väčšinou skladá zo solárnych panelov (nazývaných aj moduly), regulátorov a meničov. Môže sa používať samostatne alebo pripojený k elektrickej sieti. Keďže väčšina týchto častí je elektrických a nie mechanických, fotovoltaické zariadenia sú veľmi dobre vyrobené, spoľahlivé, majú dlhú životnosť a jednoducho sa nastavujú a udržiavajú. Fotovoltaická technológia by sa dala použiť na čokoľvek, od napájania vesmírnych lodí až po domácnosti, od hier až po megawattové elektrárne a mnoho ďalšieho.
Solárne články, ktoré sa dodávajú v doštičkách, ako je monokryštalický kremík, polykryštalický kremík, amorfný kremík a tenkovrstvové články, sú najzákladnejšími súčasťami solárnej fotovoltaiky. V súčasnosti sú monokryštalické a polykryštalické batérie najobľúbenejšími amorfnými batériami pre malé systémy a záložné napájanie počítačov.
