Fotovoltaik enerji sistemlərinin strukturu və işləmə prinsipi

Fotovoltaik (PV) enerji sistemlərinin quruluşu və işləmə prinsipi

Fotovoltaik (PV) enerji nəqil sistemi əsasən PV modulları, idarəetməçilik, inversiya, batareyalar və digər aksesuarlardan (gridə birləşdirilmiş sistemlər üçün batareyalar tələb olunmur) ibarətdir. Sistemin umumiy elektrik şəbəkəsinə bağlı olmasına görə PV sistemləri gridə birləşdirilməyən və gridə birləşdirilmiş növlərə bölünür. Gridə birləşdirilməyən sistemlər umumi elektrik şəbəkəsinə bağlı olmayaraq müstəqil olaraq işləyirlər. Onlar istiqlal edən enerji saxlama batareya ilə təchiz edilərək, sistemlərin daimi enerji təminatını təmin etmək və gecə vaxtı və ya uzun məsafəli buludlu/yağışlı günlərdə cisməyin yetersiz olması zamanı yükü təmin etmək üçün imkan verir.

Sistem növündən asılı olmayaraq, işləmə prinsipi eynidir: PV modulları cisməni doğrudan akım (DC) elektrikə çevrilir, daha sonra inversor tərəfindən bu DC elektrik alternativ akım (AC) elektrikə çevrilir, bu da elektrik istifadəsi və ya şəbəkəyə birləşməyə imkan verir.

1. Fotovoltaik (PV) Modulları

PV modulları, bütün enerji nəqil sisteminin əsas komponentidir. Onlar ayrı-ayrı fotovoltaik elementlərin birləşdirilməsi ilə hazırlanır, bu elementlər lazər və ya tel kəsmə maşınları ilə fərqli ölçülərə kəsilir. Bir qeyri cism elementindən alınan voltaj və amperaj çox aşağı olduğu üçün, bir neçə element ilk növbədə yüksək voltaj əldə etmək üçün ardıcıl birləşdirilir, sonra amperaj artırmaq üçün paralel birləşdirilir. Montajda geri akımın çöküşünü önleyən bloklayıcı diod var və bu montaj nikişlə, alüminium və ya metalliksiz materiallardan hazırlanmış çərçivə içində qaplanır. Ön tərəfi şüşələşdirilmiş camla, arxa tərəfi isə arxa qatla kaplanır, azot qazı ilə doldurulur və hərəkətli şəkildə bağlanılır. Bir neçə PV modulun ardıcıl və paralel birləşdirilməsi PV massivi (həmçinin cism massivi adlandırılır) yaradır.

İşləmə Prinsipi: Cism qeyri cism elementinin p-n baqlamasına çalınanda, elektron-kavka cütləri yaranır. P-n bağlaması elektrik sahasının təsiri altında, kavkalardı p-bölümünə, elektronları isə n-bölümünə doğru hərəkət edir. Dairə bağlandığında, elektrik akımı axır. PV modullarının əsas funksiyası, cism enerjisini elektrik enerjisine çevirməkdir, ya batareyalarda saxlanır, ya da doğrudan elektrik yükünü təmin edir.

PV Modullarının Növləri:

• Monokristallik Silis:Effektivlik ≈ 18%, ən yüksək 24% — bütün PV növləri arasında ən yüksək. Adətən şüşələşdirilmiş cam və suqarlanan rezinlə qaplanır, bu onları dayanıqlı və uzun ömürlü edir (ömrü 25 illə qədər).

• Polikristallik Silis:Effektivlik ≈ 14%. Monokristallik silislərə oxşar istehsal prosesi, amma effektivlik, qiymət və ömür aspektindən aşağıdır. Amma, istehsalı daha sadə, daha az enerji xərcləyir və istehsal maliyyəti aşağı olduğundan, geniş yayılmışdır.

• Amorf Silis (Inkisafi):Effektivlik ≈ 10%. Tamamilə fərqli inkisaf prosesində hazırlanır, minimal silis və enerji tələb edir. Əsas üstünlüyü, zəif işıq şəraiti altında daha yaxşı performans göstərməsidir.

2. Idarəetməçilik (Gridə birləşdirilməyən sistemlərdə istifadə olunur)

Cism yükləmə idarəetməçiliyi, batareyaların aşırı şarjlanmasını və boşalmamasını önleyən avtomatik cihazdır. Tez CPU mikroprosesoru və yüksək dəqiqlikli A/D çeviricisi ilə təchiz edilmiş, bu mikrokompüter bazlı verilənlər toplanması və izlənməsi sistemidir. Bu, real vaxt rejimində operasiya verilənlərini tez toplaya, sistem statusunu izləyə, tarixi verilənləri saxlaya bilir, sistem dizaynının və komponentlərin nəzarət edilməsinin dəqiqliyi və kifayətliliyi üçün tam və kifayət qədər məlumat təmin edir. Bu, bir neçə PV filialının merkezi idarəetməsi və uzaktan idarəolunması üçün seriyal kommunikasiya dəstəkləyir.

3. Inversiya

Inversor, cism paneli tərəfindən yaradılan doğrudan akımı (DC) alternativ akım (AC) elektrikə çevrilir, standart AC gücü olan cihazlarla uyğunlaşdırır. PV inversory, Maksimum Güc Nöqtəsi İzlemə (MPPT) və adaq koruması kimi xüsusi xüsusiyyətlərə malik balans sisteminin (BOS) əsas komponentidir.

Cism inversorlarının növləri:

• Müstəqil inversor:Gridə birləşdirilməyən sistemlərdə istifadə olunur. PV massivi batareyayı şarj edir, inversor batareyadan DC gücünü çəkir və AC yükü təmin edir. Bir çox müstəqil inversorlar, AC gücü ilə batareyaları yenidən şarj edə bilən daxili şarjçılara malikdir. Bu inversorlar şəbəkəyə bağlı deyil və adaq korumasına ehtiyac duymurlar.

• Şəbəkəyə birləşdirilmiş inversor:AC gücüni şəbəkəyə qaytarır. Onun çıxış dalğası, şəbəkənin fazasına, frekvensinə və voltajına uyğun olmalıdır. Şəbəkə kəsildikdə təhlükəsizlik üçün avtomatik olaraq dayanır. Şəbəkə kəsildikdə rezerv güc təmin etmir.

• Batareya rezerv inversor:Özəl inversor, batareyaları başlıca güc mənbəsi kimi istifadə edir və onları şarj etmək üçün şarjçılara malikdir. Artıq güç şəbəkəyə qaytarılabilir. Şəbəkə kəsildikdə, təyin edilmiş dairələrə AC gücü təmin edə bilir və beləliklə adaq korumasına malikdir.

4. Batareya (Gridə birləşdirilmiş sistemlərdə tələb olunmur)

Batareya, PV sisteminin enerji saxlama ünsürüdür. Yaygın növlər arasında qapalı plombyalı svin, açıq plombyalı svin, jel və nikel-kadmium alkalin batareyaları sayılabilir. Qapalı plombyalı svin və jel batareyalar ən geniş yayılmışdır.

İşləmə Prinsipi: Gündüz vaxtı, cism PV modullarına çalınanda, DC voltaj yaradılır və işıq elektrikə çevrilir. Bu enerji, idarəetməçiliyə gətirilir, burada aşırı şarjlanma önlenir, sonra batareyaya saxlanılır və lazımi olduqda istifadə edilir.