ფოტოვოლტაიკური ელექტროსაგრძებლო სისტემების შედგენა და მუშაობის პრინციპი

ფოტოვოლტაიკური (PV) ელექტროსაწყობის სისტემების შედგენა და მუშაობის პრინციპი

ფოტოვოლტაიკური (PV) ელექტროსაწყობის სისტემა ძირითადად შედგება ფოტოვოლტაიკური მოდულების, კონტროლერის, ინვერტორის, აკუმულატორების და სხვა დამატებული ნივთების (აკუმულატორები არ არის საჭირო ქსელში ჩაკეტილი სისტემებისთვის) შესადარებლად. ისინი დაყოფილი არიან ქსელისგან დამოუკიდებელ და ქსელში ჩაკეტილ ტიპებად იმის მიხედვით, თუ რამდენად დამოკიდებულია საჯარო ელექტრო ქსელზე. ქსელისგან დამოუკიდებელი სისტემები მუშაობენ საჯარო ენერგიის ქსელის გარეშე. ისინი მუშაობენ ენერგიის შესანახი აკუმულატორებით, რათა დარწმუნდებიან სისტემის სტაბილურ ენერგიის წყაროს, შეძლებენ ელექტროენერგიის დასართავად დასახასიათებელი ტვირთებისთვის ღამისას ან გრძელი დანარჩენი ღრუბლიანი/წვიმიანი დღეებისას, როდესაც სურის გენერირება არასაკმარისია.

რიგით სისტემის ტიპის მიხედვით, მუშაობის პრინციპი იმდენად იმავადია: ფოტოვოლტაიკური მოდულები გარდაქმნის სურის დირექტულ დენის (DC) ელექტროენერგიად, რომელიც შემდეგ ინვერტორის მიერ გარდაიქმნება ალტერნატიულ დენში (AC), რათა შესაძლო იყოს ენერგიის ხარჯვა ან ქსელში ჩაკეტა.

1. ფოტოვოლტაიკური (PV) მოდულები

ფოტოვოლტაიკური მოდულები არიან მთელი ენერგიის წარმოების სისტემის ძირითადი კომპონენტი. ისინი შექმნილია ინდივიდუალური ფოტოვოლტაიკური უჯრების კომბინირებით, რომლებიც არიან დაჭრილი სხვადასხვა ზომებში ლაზერის ან სამარტივო ჭრილი მანქანების გამოყენებით. რადგან ერთი სურის უჯრის ვოლტაჟი და დენის გამოტანა ძალიან დაბალია, მრავალი უჯრა პირველად შეერთება სერიით უფრო მაღალი ვოლტაჟის მისაღებად, შემდეგ პარალელურად დენის ზრდისთვის. ასემითი შემავალი შეიცავს ბლოკირების დიოდს (რათა გადაერთების დენის წინასწარი გადაწყვეტა), და არის დასახელებული სტანლესის სხვადასხვა მასალის, ალუმინიის ან არასახელმძღვანელო მასალების ფრეიმში. ის დახურულია ტემპერირებულ საჭრელით წინა მხარეს, უკანა მხარეს უკანა ფურცელით, არის შევსული აზოტის აირით და ჰერმეტულად დახურული. მრავალი ფოტოვოლტაიკური მოდულის სერიით და პარალელურად შეერთებით ქმნის ფოტოვოლტაიკურ მასივს (ასევე ცნობილი როგორც სურის მასივი).

მუშაობის პრინციპი: როდესაც სური ხედავს სურის უჯრის სემიკონდუქტორულ p-n ჯუნქციას, შეიქმნება ორი ელექტრონ-თავთავი. p-n ჯუნქციის ელექტროსტატიკური ველის მქონე დროს, თავთავი გადადის p-რეგიონის მიმართ, ხოლო ელექტრონი n-რეგიონის მიმართ. როდესაც წრედი დახურულია, დენი გადის. ფოტოვოლტაიკური მოდულების ძირითადი ფუნქცია არის სურის ენერგიის ელექტროენერგიად გარდაქმნა, ან აკუმულატორებში შენახვა, ან დირექტული ელექტრო ტვირთების დასართავად.

ფოტოვოლტაიკური მოდულების ტიპები:

• მორიგი სილიკონი:ეფექტურობა ≈ 18%, მაქსიმუმ 24% - ყველა ფოტოვოლტაიკურ ტიპთან შედარებით უდიდესი. ჩვეულებრივ დახურულია ტემპერირებული საჭრელით და წყალდაუხრის რეზინით, რაც ხდის ისეთს გამძლე და გრძელ დროს გამოძრავს (ხანგრძლივობა მაქსიმუმ 25 წლამდე).

• პოლიკრისტალური სილიკონი:ეფექტურობა ≈ 14%. მსგავსი წარმოების პროცესი მორიგ სილიკონთან, მაგრამ დაბალი ეფექტურობით, დაბალი ღირებულებით და მცირე ხანგრძლივობით. თუმცა, ის უფრო მარტივია წარმოებისთვის, ხელმისაწვდომია და არის დაბალი წარმოების ღირებულებები, რაც მის ფართო გამოყენებას უწყობს.

• ამორფული სილიკონი (თხელი ფილმი):ეფექტურობა ≈ 10%. დამზადებულია სრულიად სხვა თხელი ფილმის პროცესით, რომელიც მოითხოვს მინიმალურ სილიკონს და ენერგიას. მისი მთავარი უპირატესობა არის უკეთ მუშაობა დაბალი სინათლის პირობებში.

2. კონტროლერი (გამოიყენება ქსელისგან დამოუკიდებელ სისტემებში)

სურის ჩართვის კონტროლერი არის ავტომატური მოწყობილობა, რომელიც არ დაავადებს აკუმულატორების დასატეხად და დასატეხად. მას შეერთებული არის სიჩქარით მუშაობის CPU მიკროპროცესორი და მაღალი სიზუსტის A/D კონვერტერი, რაც მუშაობს მიკროკომპიუტერზე დაფუძნებული მონიტორინგის და კონტროლის სისტემის როლში. ის შეუძლია სწრაფად შეაგროვოს რეალური დროის მონაცემები, შეასწავლოს სისტემის სტატუსი და შეინახოს ისტორიული მონაცემები, რათა გააწესოს საკმარისი და სწორი ინფორმაცია სისტემის დიზაინის და კომპონენტების ნდობის შესაფასებლად. ის ასევე უზრუნველყოფს სერიულ კომუნიკაციას რამდენიმე PV ქვესადგურის ცენტრალიზებული მართვისა და დისტანციური კონტროლისთვის.

3. ინვერტორი

ინვერტორი გარდაქმნის სურის პანელების მიერ წარმოებულ დირექტულ დენს (DC) ალტერნატიულ დენად (AC), რათა შესაძლო იყოს სტანდარტული AC-დართული მოწყობილობების გამოყენება. PV ინვერტორი არის კლიუსი ბალანსური სისტემის (BOS) კომპონენტი და შეიცავს სპეციალურ თვისებებს, როგორიც არის მაქსიმალური ძალის ტრეკინგი (MPPT) და ინდუსტრიული დაცვა.

სურის ინვერტორების ტიპები:

• სამუშაო ინვერტორი:გამოიყენება ქსელისგან დამოუკიდებელ სისტემებში. PV მასივი აკუმულატორებს ტარი, ხოლო ინვერტორი აკუმულატორებიდან წარმოებს DC დენს სამუშაო AC ტვირთების დასართავად. ბევრი სამუშაო ინვერტორი შეიცავს შენახულ ბატარეების ჩართვის მოწყობილობას, რომელიც შეუძლია აკუმულატორების შეტევა AC ენერგიით. ეს ინვერტორები არ არიან დაკავშირებული ქსელთან და არ მოითხოვენ ინდუსტრიულ დაცვას.

• ქსელში ჩაკეტილი ინვერტორი:არის დაკავშირებული საჯარო ელექტრო ქსელთან და არის მიმართული AC ენერგიის უკუდართად. მისი გამოტანის ტანგენცია უნდა შეესაბამებოდეს ქსელის ფაზას, სიხშირეს და ვოლტაჟს. ის ავტომატურად გაითიშება ქსელის დაშლის დროს სიურთის გარეშე. ის არ პროვიდებს დახმარების ენერგიას ქსელის დაშლის დროს.

• აკუმულატორის დასართავი ინვერტორი:სპეციალური ინვერტორი, რომელიც იყენებს აკუმულატორებს ძირითად ენერგიის წყაროს და შეიცავს ჩართვის მოწყობილობას მათი შეტევისთვის. ზედმეტი ენერგია შეიძლება უკუდართად დაერთოს ქსელში. ქსელის დაშლის დროს ის შეუძლია უზრუნველყოს AC ენერგიის დასართავად დამახასიათებელ წრედებს, და ამიტომ შეიცავს ინდუსტრიულ დაცვას.

4. აკუმულატორი (არ არის საჭირო ქსელში ჩაკეტილ სისტემებში)

აკუმულატორი არის ენერგიის შესანახი ერთეული PV სისტემაში. საერთო ტიპები შედგება დახურული ლითონის, დახურული გელის და ნიკელ-კადმიუმის ალკალინური აკუმულატორებისგან. დახურული ლითონის და გელის აკუმულატორები ყველაზე ფართოდ გამოიყენება.

მუშაობის პრინციპი: დღის განმავლობაში სური ხედავს PV მოდულებს, რომელიც წარმოქმნის DC ვოლტაჟს და გარდაქმნის სინათლეს ელექტროენერგიად. ეს ენერგია გადის კონტროლერში, რომელიც არ დაავადებს დასატეხად, და შემდეგ შეინახება აკუმულატორებში შესაძლო გამოყენებისთვის მომავალში.