Fotogrāfiskās enerģijas iegūšanas sistēmu sastāvs un darbības princips

Fotovoltaisko (PV) elektroapgādes sistēmu sastāvs un darbības princips

Fotovoltaiska (PV) elektroapgādes sistēma galvenokārt sastāv no PV moduļiem, kontrolētāja, invertera, akumulatoriem un citiem piederumiem (akumulatori nav nepieciešami tīkuma savienojamajām sistēmām). Atkarībā no tā, vai tā balstās uz sabiedrisko elektrotīklu, PV sistēmas ir sadalītas divos veidos: neatkarīgās no tīkuma un tīkuma savienojamās. Neatkarīgās no tīkuma sistēmas strādā bez atbalsta no sabiedrisko elektrotīklu. Tās ir aprīkotas ar enerģijas krājēja akumulatoriem, lai nodrošinātu stabila sistēmas enerģijas piegādi, spējot sniegt enerģiju ielādēm naktī vai ilgstošās mākoņainās/vilnas dienas, kad saules enerģijas ražošana ir nepietiekama.

Neatkarīgi no sistēmas veida, darbības princips paliek vienāds: PV moduļi pārveido saules gaismu taisno strāvu (DC), kas pēc tam tiek pārveidota par maiņstrāvi (AC) invertera rīkot, ļaujot patērēt enerģiju vai pieslēgties tīklam.

1. Fotovoltaiski (PV) moduļi

PV moduļi ir visu elektroapgādes sistēmu galvenā komponente. Tie ir izgatavoti, apvienojot individuālus fotovoltaiskus elementus, kas tiek sagriezti dažādos izmēros, izmantojot lazeru vai dārgmetāla griezību. Jo viena saules elementa izvade ir ļoti zema, tāpēc vairāki elementi tiek pirmo kārtu savienoti sērijā, lai sasniegtu augstāku spriegumu, un tad paralēli, lai palielinātu strāvu. Montāža ietver bloķējošu diodu (lai novērstu otrādus strāvas plūsmas), un tiek ieapkodēta rāmis, kas izgatavots no nerūstamas ceples, alūminija vai nemetāla materiāliem. Tā priekšpusē tiek uzsargāts ar temperēto stiklu, aizmugurē ar aizmugures plāksni, aizpildīts ar šķidro gāzi un hermetisks aizslēdzis. Vairāki PV moduļi, kas savienoti sērijā un paralēli, veido PV masīvu (arī pazīstams kā saules masīvs).

Darbības princips: Kad saules gaismu pieskaras poluprovadītāja p-n savienojumam, tiek radītas elektronu-trauka pāri. P-n savienojuma elektriskā lauka ietekmē traukas pārvietojas uz p reģionu, bet elektroni uz n reģionu. Kad šķērsgrāmata tiek noslēgta, notiek strāvas plūsma. PV moduļu galvenā funkcija ir pārveidot saules enerģiju elektriskā enerģijā, to glabājot akumulatoros vai tieši piegādājot elektroenerģijas ielādēm.

PV moduļu veidi:

• Monokristālā silīcijs: Efektivitāte ≈ 18%, līdz 24% — visaugstākā no visiem PV veidiem. Parasti apkodēts ar temperēto stiklu un ūdensnepārmitinošu smaltu, padarot to ilggadēgu un ilgstošu (dzīvesgads līdz 25 gadiem).

• Polikristālā silīcijs: Efektivitāte ≈ 14%. Līdzīga izgatavošanas procesa monokristālam, bet ar zemāku efektivitāti, zemākiem izdevumiem un īsāku dzīvesgadam. Tomēr, tā ražošana ir vienkāršāka, patērē mazāk enerģijas un izmaksas, kas vada to plašu izmantošanu.

• Amorfa silīcijs (Plāna slānis): Efektivitāte ≈ 10%. Izgatavots, izmantojot pilnīgi atšķirīgu plāna slāņa procesu, kas prasa minimālu silīcija un enerģijas daudzumu. Tā galvenā priekšrocība ir labāka veiktspēja zemas gaismas apstākļos.

2. Kontrolētājs (Izmantots neatkarīgās no tīkuma sistēmās)

Saules lādēšanas kontrolētājs ir automātisks ierīce, kas novērš akumulatoru pārlādēšanu un pārāk lielu atlādēšanu. Izkopē ar augsto ātrumu CPU mikroprocesoru un augstu precizitāti A/D pārveidotāju, tas darbojas kā datora datu iegūšanas un monitorēšanas kontroles sistēma. Tas var ātri apkopot reāllaika darbības datus, uzraudzīt sistēmas statusu un saglabāt vēsturiskos datus, sniedzot precīzu un pietiekamu informāciju, lai novērtētu sistēmas dizainu un komponentu uzticamību. Tas arī atbalsta virknēs sakari, lai nodrošinātu vairāku PV apakšstaciju centraļo pārvaldību un attālinātu kontrolēšanu.

3. Invertētājs

Invertētājs pārveido saules paneļiem radīto taisno strāvu (DC) maiņstrāvē (AC), padarot to saderīgu ar standarta AC pārnesumu. PV invertētājs ir galvenais sistēmas balanss (BOS) komponents un ietver īpašas funkcijas, piemēram, Maksimālā jaudas punkta izsekot (MPPT) un salas aizsardzību.

Saules invertētāju veidi:

• Standalone Inverters: Izmantots neatkarīgās no tīkuma sistēmās. PV masīvs lādē akumulatoru, un invertētājs iegūst DC enerģiju no akumulatora, lai piegādātu AC ielādēm. Daudzi standalone invertētāji ietver iebūvētus akumulatoru lādētājus, kas var atkal lādēt akumulatoru, izmantojot AC enerģiju. Šie invertētāji nav savienoti ar tīklu un neprasa salas aizsardzību.

• Tīkuma savienojamais invertētājs: Pārved AC enerģiju atpakaļ uz sabiedrisko elektrotīklu. Tā izvades vārta jāatbilst tīkla fāzei, frekvencei un spriegumam. Ja tīkls ir atvienots, tas automātiski izslēdzas drošības dēļ. Tas nevar sniegt rezervējošo enerģiju tīkla traucējuma laikā.

• Akumulatoru rezerves invertētājs: Īpašs invertētājs, kas izmanto akumulatorus kā galveno enerģijas avotu un ietver lādētāju, lai tos atkal lādētu. Pārējo enerģiju var pārvest atpakaļ tīklā. Tīkla traucējuma laikā tas var sniegt AC enerģiju noteiktām virknēm, un tāpēc ietver salas aizsardzību.

4. Akumulators (Nav nepieciešams tīkuma savienojamajās sistēmās)

Akumulators ir enerģijas krājējs PV sistēmā. Bieži sastopami tipi ietver uzsargātos svina-kādu, plūstošos svina-kādu, gelu un nikela-kadmija alkaļīnus akumulatorus. Uzsargātie svina-kādu un gelu akumulatori ir visplašāk izmantoti.

Darbības princips: Dienā saule pieskaras PV moduļiem, radot taisno strāvu un pārveidojot gaismu elektrīcītā. Šī enerģija tiek nosūtīta uz kontrolētāju, kas novērš pārlādēšanu, un pēc tam tiek glabāta akumulatorā, lai to izmantotu, kad tas būs vajadzīgs.