Tổng quan về những ý tưởng chính đằng sau các nguồn năng lượng quang điện.
Phân loại có hệ thống thành các nhóm
Có hai loại hệ thống quang điện: loại hoạt động độc lập, không cần kết nối với lưới điện và loại có kết nối với lưới điện.
1. Hệ thống quang điện độc lập còn được gọi là hệ thống điện ngoài lưới. Các bộ phận chính của hệ thống bao gồm một mô-đun pin mặt trời, một động cơ và một bộ tích điện. Bạn cần lắp đặt một bộ chuyển đổi AC để cấp điện cho tải sử dụng dòng điện xoay chiều (AC). Các nhà máy quang điện độc lập bao gồm nhiều hệ thống điện tự cung tự cấp, chẳng hạn như hệ thống điện mặt trời gia đình, hệ thống điện nông thôn và hệ thống điện quang điện có pin lưu trữ. Các hệ thống này có thể hoạt động độc lập và được sử dụng cho nhiều mục đích, như cấp điện cho tín hiệu tiếp xúc, bảo vệ chống lại cực âm và chiếu sáng đường phố bằng năng lượng mặt trời.
2. Phương án năng lượng nối lưới chuyển đổi dòng điện một chiều do các tấm pin mặt trời tạo ra thành dòng điện xoay chiều hoạt động với lưới điện của thành phố. Điều này cho phép nó kết nối trực tiếp với lưới điện công cộng. Chúng có thể được gọi là các thiết bị "nối lưới", và chúng có thể có hoặc không có pin lưu trữ. Hệ thống điện được kết nối với lưới điện và có bộ tích trữ có thể dễ dàng được lập trình để kết nối hoặc ngắt kết nối với lưới điện khi cần thiết. Hệ thống điện mặt trời nối lưới cho nhà ở thường có bộ tích trữ. Mặt khác, các hệ thống lớn hơn thường có hệ thống điện mặt trời nối lưới mà không có bộ tích trữ, không thể lập trình và không có nguồn điện dự phòng. Các nhà máy điện mặt trời lớn được kết nối với lưới điện quốc gia được sử dụng để tạo ra điện mặt trời nối lưới. Năng lượng từ các nhà máy này được truyền thẳng đến các hộ gia đình và doanh nghiệp thông qua lưới điện. Tuy nhiên, việc đầu tư vào loại nhà máy điện này rất tốn kém, mất nhiều thời gian xây dựng, chiếm nhiều diện tích và gần đây không có nhiều tiến bộ. Hầu hết các hệ thống quang điện nối lưới đều là hệ thống quy mô nhỏ, phân bố rải rác, chẳng hạn như các tấm pin mặt trời được lắp đặt trên các tòa nhà. Điều này là do chi phí xây dựng thấp, có thể thực hiện nhanh chóng, ít gây tác động đến môi trường và nhận được sự ủng hộ mạnh mẽ từ chính phủ.
Các bộ phận phần cứng
Hệ thống điện mặt trời bao gồm dàn pin mặt trời, ắc quy lưu trữ, bộ điều khiển sạc và xả, bộ biến tần, hộp phân phối điện xoay chiều, hệ thống điều khiển theo dõi mặt trời và các bộ phận quan trọng khác.
Một số loại dụng cụ hoạt động theo cách này:
Thiết bị năng lượng mặt trời
Ánh sáng, như ánh sáng mặt trời hoặc các nguồn sáng khác, làm cho tế bào hấp thụ năng lượng và tạo ra điện tích lẻ ở cả hai đầu. Tên gọi của hiện tượng này là "điện áp quang sinh". Nhiều người gọi hiệu ứng này là hiệu ứng quang điện. Để ánh sáng chuyển hóa thành điện năng, phải có một lực điện động giữa hai đầu của pin mặt trời. Tên gọi của hiện tượng này là hiệu ứng mặt trời. Việc chuyển đổi năng lượng thành dạng khác trở nên dễ dàng hơn nhờ pin mặt trời. Pin mặt trời được cấu tạo từ ba loại tế bào silicon khác nhau: pin mặt trời silicon vô định hình, pin mặt trời silicon đa tinh thể và pin mặt trời silicon đơn tinh thể.
Pin dùng để lưu trữ năng lượng.
Khi hệ thống pin mặt trời được bật, mô hình tiện ích có thể lưu trữ năng lượng tạo ra và cung cấp cho tải bất cứ lúc nào trong ngày. Để pin mặt trời tạo ra năng lượng, chúng cần phải rẻ, có tuổi thọ cao, chịu được sự xả điện mạnh, sạc nhanh và cần ít hoặc không cần bảo trì. Chúng cũng cần có khả năng hoạt động trong phạm vi nhiệt độ rộng.
Các nút điều khiển quá trình sạc và xả
Không cần sự can thiệp của bạn, công cụ này có thể giúp ngăn pin sạc hoặc xả quá nhanh. Số lần và độ sâu xả của pin quyết định tuổi thọ của nó. Đó là lý do tại sao việc sở hữu một thiết bị theo dõi sạc và xả rất quan trọng, giúp đảm bảo pin không bị quá nhiều hoặc quá ít năng lượng.
Dòng điện xoay chiều (AC) là ngược lại với dòng điện một chiều (DC), và máy phát điện sẽ chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều.
Thiết bị chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều. Tải là dòng điện xoay chiều, nhưng pin mặt trời và ắc quy là dòng điện một chiều, vì vậy cần có một công tắc. Dựa trên cách hoạt động, bộ biến tần có thể được chia thành hai nhóm: bộ biến tần năng lượng mặt trời hoạt động độc lập và bộ biến tần kết nối với lưới điện. Nếu bạn chỉ sử dụng pin mặt trời để tạo ra điện, bạn có thể cấp điện cho một tải khác bằng máy phát điện độc lập. Máy biến áp năng lượng mặt trời kết nối với lưới điện là thứ giúp hệ thống năng lượng mặt trời hoạt động với lưới điện. Bộ biến tần có hai loại khác nhau: bộ biến tần sóng sin và bộ biến tần sóng vuông. Mạch chuyển đổi sóng vuông đơn giản và rẻ tiền để chế tạo, nhưng nó có thành phần sóng hài lớn. Nó thường được sử dụng cho nhu cầu sóng hài vài trăm watt trở xuống. Bộ biến tần sóng sin đắt tiền, nhưng chúng có thể cấp điện cho nhiều công việc khác nhau.
Một thiết bị điều khiển theo dõi năng lượng mặt trời.
Góc chiếu của ánh sáng mặt trời thay đổi quanh năm khi mặt trời mọc và lặn vào mùa xuân, hè, thu và đông. Điều này là do các hệ thống được đặt ở vị trí cố định. Để hoạt động tốt nhất, các tấm pin mặt trời phải luôn hướng về phía mặt trời. Hiện nay, thiết bị theo dõi mặt trời phải sử dụng kinh độ và vĩ độ để xác định góc chiếu của mặt trời vào các thời điểm khác nhau trong năm. PLC, bộ vi điều khiển hoặc phần mềm máy tính sẽ duy trì vị trí của mặt trời trong suốt cả năm. Điều này được thực hiện bằng cách tính toán vị trí của mặt trời để theo dõi. Lý thuyết dữ liệu máy tính được sử dụng, và nó cần dữ liệu và cài đặt kinh độ và vĩ độ của trái đất. Sau khi được thiết lập, việc di chuyển hoặc tháo rời không dễ dàng; dữ liệu và các thông số phải được thiết lập lại mỗi lần. Các nguyên tắc, mạch điện, công nghệ và thiết bị rất phức tạp, và những người không chuyên không thể dễ dàng thay đổi chúng. Hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời thông minh có thể được lắp đặt trên ô tô và tàu hỏa tốc độ cao, cũng như tàu thủy, hải quân, xe thông tin liên lạc khẩn cấp và xe chiến đấu đặc biệt. Thiết bị theo dõi mặt trời thông minh có thể đảm bảo hệ thống luôn bám sát theo hướng mặt trời bất kể nó di chuyển đến đâu hay xoay hướng như thế nào.
Bạn có thể làm gì với năng lượng mặt trời?
Nguyên lý hoạt động của việc phát điện quang điện (PV) là chuyển đổi ánh sáng thành điện năng. Pin mặt trời là bộ phận quan trọng nhất. Các mô-đun năng lượng mặt trời diện tích lớn có thể được tạo ra bằng cách xếp các pin mặt trời thành một hàng và bảo vệ chúng. Sau đó, các mô-đun này có thể được kết hợp với bộ điều khiển điện và các bộ phận khác để tạo thành thiết bị phát điện quang điện. PV tốt hơn vì nó có thể được sử dụng ở nhiều nơi hơn do mặt trời chiếu sáng ở khắp mọi nơi. Các lợi ích khác của hệ thống PV là an toàn và đáng tin cậy, không gây tiếng ồn hoặc ô nhiễm, không sử dụng nhiên liệu và có thể lắp đặt đường dây cáp tại chỗ, giúp đẩy nhanh quá trình xây dựng. Điện năng quang điện sử dụng các pin mặt trời để trực tiếp chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng, dựa trên ý tưởng về hiệu ứng quang điện. Một hệ thống điện quang điện chủ yếu bao gồm các tấm pin mặt trời (còn gọi là mô-đun), bộ điều khiển và bộ biến tần. Nó có thể được sử dụng độc lập hoặc kết nối với lưới điện. Vì hầu hết các bộ phận này là điện chứ không phải cơ khí, nên thiết bị quang điện được chế tạo rất tốt, đáng tin cậy, bền lâu và dễ lắp đặt cũng như bảo trì. Công nghệ quang điện có thể được sử dụng cho mọi thứ, từ cung cấp năng lượng cho tàu vũ trụ đến nhà cửa, từ trò chơi đến nhà máy điện quy mô megawatt, và hơn thế nữa.
Các tế bào quang điện, được chế tạo dưới dạng tấm mỏng như silicon đơn tinh thể, silicon đa tinh thể, silicon vô định hình và tế bào màng mỏng, là những bộ phận cơ bản nhất của hệ thống quang điện mặt trời. Hiện nay, pin silicon đơn tinh thể và đa tinh thể là những loại pin vô định hình phổ biến nhất, được sử dụng cho các hệ thống nhỏ và nguồn dự phòng cho máy tính.
