Pregled glavnih idej fotovoltaičnih virov energije
Sistematično razvrščanje v skupine
Obstajata dve vrsti fotovoltaičnih sistemov: tisti, ki delujejo brez povezave z omrežjem, in tisti, ki so.
1. Neodvisen PV sistem je znan tudi kot možnost brez povezave z omrežjem. Glavne dele sistema sestavljajo modul sončne celice, motor in akumulator. Za napajanje obremenitve, ki uporablja izmenični tok (AC), morate nastaviti pretvornik izmeničnega toka. Samostojne fotonapetostne elektrarne vključujejo vrsto samozadostnih energetskih sistemov, kot so sončni sistemi za gospodinjstva, sistemi za napajanje podeželskih vasi in fotonapetostni sistemi s shranjevalnimi baterijami. Ti sistemi lahko delujejo samostojno in se uporabljajo za številne stvari, kot so napajanje kontaktnih signalov, zaščita pred katodami in osvetljevanje ulic s sončno energijo.
2. Možnost napajanja z omrežjem spremeni enosmerni tok, ki ga proizvajajo sončne celice, v izmenični tok, ki deluje z mestnim električnim omrežjem. To omogoča neposredno povezavo z javnim omrežjem. Tem enotam lahko rečemo "omrežno povezane" enote in imajo lahko baterije ali pa tudi ne. Napajalni sistem, ki je povezan z omrežjem in ima akumulatorje, je mogoče enostavno programirati tako, da se po potrebi priključi ali odklopi iz omrežja. Omrežno priključeni fotonapetostni sistemi za domove imajo običajno akumulatorje. Večji sistemi pa imajo običajno omrežno priključene fotonapetostne sisteme brez akumulatorjev, ki jih ni mogoče načrtovati in nimajo rezervnega napajanja. Velike fotonapetostne elektrarne, ki so priključene na nacionalno električno omrežje, se uporabljajo za proizvodnjo sončne energije, povezane z omrežjem. Energija iz teh elektrarn gre neposredno v domove in podjetja prek omrežja. Po drugi strani pa je vlaganje denarja v tovrstno elektrarno drago, traja dolgo časa, zavzame veliko prostora in v zadnjem času ni bilo veliko napredka. Večina omrežno priključenih fotonapetostnih sistemov je majhnih razpršenih omrežno priključenih fotonapetostnih sistemov, kot so sončne celice, vgrajene v stavbe. To pa zato, ker za gradnjo potrebuje malo denarja, jo je mogoče hitro izvesti, pusti majhen vpliv in ima močno politično podporo.
Deli strojne opreme
Fotovoltaični sistem vključuje sončno celico, akumulator, krmilnik polnjenja in praznjenja, razsmernik, razdelilnik izmeničnega toka, sistem za sledenje soncu in druge pomembne dele.
Določena orodja delujejo na ta način:
Naprava za sončno energijo
Svetloba, tako kot sonce ali drugi viri svetlobe, povzroči, da celica absorbira energijo in ustvari nenavaden naboj na obeh koncih. Ime za to je "fotogenerirana napetost". Mnogi ljudje ta učinek imenujejo fotoelektrični učinek. Da svetloba postane elektrika, mora biti med obema koncema sončne celice prisotna elektromotorna sila. Ime za to je sončni učinek. S pomočjo sončnih celic je lažje spremeniti energijo v nekaj drugega. Sončne celice so sestavljene iz treh različnih vrst silicijevih celic: amorfnih silicijevih sončnih celic, polikristalnih silicijevih sončnih celic in monokristalnih silicijevih sončnih celic.
Baterija, ki shranjuje energijo
Ko je sončna celica vklopljena, lahko uporabni model shrani proizvedeno energijo in jo kadar koli v dnevu pošlje obremenitvi. Da bi sončne celice proizvajale energijo, morajo biti poceni, dolgo zdržati, dobro prenašati močno praznjenje, se hitro napolniti in ne potrebujejo veliko vzdrževanja. Prav tako morajo biti sposobne delovati v širokem temperaturnem območju.
Krmilniki za polnjenje in praznjenje
Brez vaše pomoči lahko to orodje prepreči prehitro polnjenje ali praznjenje baterij. Kolikokrat in kako globoko se baterija izprazni, določa, kako dolgo bo zdržala. Zato je zelo pomembno imeti merilnik polnjenja in praznjenja, ki lahko prepreči, da bi baterija imela preveč ali premalo moči.
Izmenični tok je nasprotje enosmernega toka, generator pa pretvori enosmerni tok v izmenični tok.
Nekaj, kar pretvarja enosmerni tok v izmenični. Breme je izmenični tok, sončne celice in baterije pa so enosmerne, zato je potrebno stikalo. Glede na način delovanja lahko razsmernike razdelimo v dve skupini: sončne razsmernike, ki delujejo samostojno, in tiste, ki so priključeni na električno omrežje. Če za proizvodnjo električne energije uporabljate samo sončne celice, lahko s samostojnim generatorjem napajate drugo obremenitev. Sončni transformator, ki je priključen na električno omrežje, omogoča, da sončni sistem deluje z omrežjem. Razsmerniki so na voljo v dveh različnih vrstah: sinusni razsmerniki in kvadratni razsmerniki. Izdelava vezja kvadratnega pretvornika je preprosta in poceni, vendar ima veliko harmonsko komponento. Običajno se uporablja za harmonske potrebe nekaj sto vatov ali manj. Sinusni razsmerniki so dragi, vendar lahko napajajo veliko različnih opravil.
Pripomoček, ki nadzoruje sledenje soncu
Kot sončne svetlobe se spreminja skozi vse leto, ko sonce vzhaja in zahaja spomladi, poleti, jeseni in pozimi. To je zato, ker so sistemi na fiksni lokaciji. Da bi delovali najbolje, morajo biti sončne celice vedno obrnjene proti soncu. Trenutno mora naprava za sledenje soncu uporabiti svojo zemljepisno dolžino in zemljepisno širino, da ugotovi, pod katerim kotom je Sonce v različnih obdobjih leta. PLC, mikrokrmilnik ali računalniška programska oprema itd. bosta lokacijo Sonca ohranjala ves čas leta. To se naredi z izračunom lokacije Sonca za doseganje sledenja. Uporablja se teorija računalniških podatkov, ki potrebuje podatke in nastavitve o zemljepisni dolžini in zemljepisni širini. Ko je enkrat nastavljen, ga ni enostavno premikati ali razstavljati; podatke in parametre je treba vsakič znova nastaviti. Načela, vezja, tehnologija in oprema so zapleteni in ljudje, ki niso strokovnjaki, jih ne morejo enostavno spremeniti. Pametne sončne sledilnike je mogoče namestiti na hitre avtomobile in vlake, pa tudi na ladje, mornarico, komunikacijska reševalna vozila in posebna vojna vozila. Pametni sledilnik sonca lahko zagotovi, da sistem ostane na pravi poti s Soncem, ne glede na to, kam gre ali kako se obrne.
Kaj lahko storite s sončno energijo
Fotovoltaični učinek interakcije polprevodnikov je bistvo fotovoltaične (PV) proizvodnje energije. Pretvarja svetlobo v elektriko. Sončna celica je najpomembnejši del. Velikopovršinske sončne module je mogoče izdelati tako, da sončne celice postavimo v vrsto in jih zaščitimo. Te module je nato mogoče sestaviti skupaj z regulatorji moči in drugimi deli, da se ustvari fotovoltaična naprava za proizvodnjo energije. PV je boljši, ker ga je mogoče uporabljati na več mestih, saj sonce sije povsod. Druge prednosti PV sistema so, da je varen in zanesljiv, ne povzroča hrupa ali onesnažuje, ne porablja goriva in kabelske vode je mogoče namestiti na kraju samem, kar pospeši postopek gradnje. Fotovoltaična energija uporablja sončne celice za neposredno pretvorbo sončne svetlobe v elektriko, kar temelji na ideji fotovoltaičnega učinka. Fotovoltaični sistem je večinoma sestavljen iz sončnih panelov (imenovanih tudi moduli), regulatorjev in razsmernikov. Uporablja se lahko samostojno ali pa je povezan z električnim omrežjem. Ker je večina teh delov električnih in ne mehanskih, je fotovoltaična oprema zelo dobro izdelana, zanesljiva, dolgotrajna ter enostavna za postavitev in vzdrževanje. Fotovoltaično tehnologijo bi lahko uporabili za karkoli, od napajanja vesoljskih ladij do domov, od iger do megavatnih elektrarn in še več.
Sončne celice, ki so na voljo v obliki rezin, kot so monokristalni silicij, polikristalni silicij, amorfni silicij in tankoplastne celice, so najosnovnejši deli sončne fotovoltaike. Trenutno so monokristalne in polikristalne baterije najbolj priljubljene amorfne baterije za majhne sisteme in rezervno napajanje računalnikov.
