Fotogaasi (PV) tootmise süsteemide koostus ja tööpõhimõte
Fotogaasi (PV) tootmise süsteem koosneb peamiselt PV moodulitest, juhust, inverterist, akutest ja muudest lisavarustusest (ühtse võrguga ühendatud süsteemidel akud pole vajalikud). Sõltuvalt sellest, kas süsteem sõltub avaliku elektrivõrgu eest, jagatakse PV süsteeme mitteühendatud ja ühendatud tüüpideks. Mitteühendatud süsteemid töötavad iseseisvalt ilma avalikuks elektrivõrku toetumata. Neil on energiakogumise akud, mis tagavad süsteemi stabiilse energia pakkumise, suudetes tarbijatele elektri pakkuda ka öös või pikas pilvistes/päikeseloojangupäevades, kui päikeseenergia tootmine on ebapiisav.
Olgu süsteemi tüüp milline tahes, tööpõhimõte jääb sama: PV moodulid teisendavad päikesevalgust otsesse voolu (DC), mida seejärel inverter teisendab vaikevooluks (AC), lubades elektri tarbimist või võrguga ühendamist.
1. Fotogaasi (PV) moodulid
PV moodulid on terve tootmise süsteemi tuumkomponent. Need valmistatakse eraldi fotogaasi elementide kombinatsiooniga, mida lõigatakse erinevates suurustes lazeri- või viirdega. Kuna ühe päikeseelementi väljundtension ja -vool on väga madalad, siis esmalt ühendatakse mitmeid elemente ritta saavutamaks kõrgem tension, seejärel paralleelselt suurendamaks voolu. Montaž sisaldab blokeeriva dioodi (tagamaks vastastikuse voolu takistamist) ja see kapseldatakse rostvabase, aluminiumi või metalliteta materjalide raami sees. See tiheda klaasiga ette ja taustafoona taga kinnitatakse, täidetakse lämmastikuga ja hermeetiliselt kinnitatakse. Mitmeid PV mooduleid, mis on ühendatud ritta ja paralleelselt, moodustab PV massiiv (ka teada kui päikese massiiv).
Tööpõhimõte: Kui päikesevalgus tabab päikeselementi pooljuhtliku p-n-lipiku, luuakse elektron-holu paari. P-n-lipiku elektrivälja mõju all liiguvad holud p-piirkonda ja elektronid n-piirkonda. Kui ring sulgeb, tekib vool. PV moodulite peamise funktsioon on päikeseenergia teisendamine elektergiaks, salvestamaks seda akudes või otse elektri tarbijatele.
PV moodulite tüübid:
Ühesegune silitsium:Efektiivsus ≈ 18%, kuni 24% — kõige kõrgem kõigi PV tüüpide hulgas. Tavaliselt kapseldatakse tiheda klaasiga ja veepärilise resiiniga, mis muudab need kestvat ja pika elueaga (eluea kuni 25 aastani).
Mitmesegune silitsium:Efektiivsus ≈ 14%. Valmistamise protsess on sarnane ühesegunega, kuid efektiivsus on madalam, kulusid on väiksemad ja eluea lühem. Siiski on tootmine lihtsam, energiatarbimine väiksem ja tootmiskulud madalamad, mis viib laialdasemale levikule.
Amorfne silitsium (kihk):Efektiivsus ≈ 10%. Valmistatakse täiesti erineva kihimeetodiga, mis nõuab minimaalselt silitsiumi ja energiat. Selle peamine eelis on parem töö käivitus alghelguses.
2. Juhus (Kasutatakse mitteühendatud süsteemides)
Päikese laetamise juhus on automaatne seade, mis takistab aku ületäitmist ja ületarvitamist. Varustatud kiirega arvuti mikroprotsessoriga ja täpse A/D-muundijaga, tegutseb see mikroarvuti alusel andmete kogumisel ja jälgimisel. See suudab kiiresti koguda reaalajas operatsioonandmeid, jälgida süsteemi staatust ja salvestada ajaloolisi andmeid, pakkudes täpset ja piisavat teavet süsteemi disaini ja komponentide usaldusväärsuse hindamiseks. See toetab sariveeskonnakommunikatsiooni mitme PV alamjaama keskpunktseks haldamiseks ja kaugjuhituseks.
3. Inverter
Inverter teisendab päikesepaneelide poolt toodetud otsese voolu (DC) vaikevooluks (AC), mis muudab selle kooskõlaliseks standardsete AC-varustatud seadmetega. PV inverter on oluline tasakaalu komponent (BOS) ja sisaldab spetsiaalseid omadusi, nagu maksimaalse võimsuse punkti jälgimine (MPPT) ja saarte kaitse.
Päikese inverterite tüübid:
Standalone inverter:Kasutatakse mitteühendatud süsteemides. PV massiiv laeb aku, ja inverter võtab DC-voolu akust AC-tarbijatele. Paljud standalone inverterid sisaldavad sisseehitatud aku laetamise seadme, mis võimaldab aku uuesti laetada AC-elektriga. Need inverterid ei ole ühendatud võrguga ja ei vaja saarte kaitset.
Võrguga ühendatud inverter:Tagastab AC-elektri avalikku elektrivõrku. Selle väljundlaine peab vastama võrgu faasi, sageduse ja pingele. See automaatselt lülitub välja, kui võrk on katkenud ohutuse huvides. See ei paku varujuhet võrgukatkete ajal.
Aku varujuheline inverter:Eri inverter, mis kasutab aku kui oma peamist energialohte ja sisaldab laetamise seadet, et neid uuesti laetada. Ülejäänud energia saab tagastada võrgu. Võrgukatkestuse ajal saab see pakkuda AC-elektri määratud tsüklitele, ja seega sisaldab see saarte kaitset.
4. Akud (Ei ole vajalik võrguga ühendatud süsteemides)
Akud on PV-süsteemi energiakogumisüksused. Levinud tüübid hõlmavad sealitud plumb-akusid, vulkaniseeritud plumb-akusid, geeli- ja nikkel-kadmium-alaksid. Sealitud plumb- ja geeliaakud on kõige laialdasemalt kasutatavad.
Tööpõhimõte: Päeval tabab päikesevalgus PV mooduleid, loodud DC-pingel ja valgust elektriks teisendatud. See energia saadetakse juhusele, mis takistab ületäitmist, ja seejärel salvestatakse aku, et seda hiljem vajalikuks kasutada.
