Què és una planta de generació solar captiva i com funciona?

Definició d'una planta solar pròpia

Una planta solar pròpia és una instal·lació de generació d'energia solar que es construeix, es posseeix i s'opera per part d'empreses, institucions o individuals, principalment per satisfer la seva pròpia demanda d'electricitat. Diferent del subministrament elèctric de la xarxa pública, és un sistema de subministrament d'energia relativament independent, i l'electricitat que genera es destina principalment als propis constructors, com ara proporcionar energia per a fàbriques, escoles, centres de dades o residències grans.

Components principals d'una planta solar pròpia i les seves funcions

Panells solars (mòduls fotovoltaics)

Són els components bàsics d'una planta solar, la funció dels quals és convertir l'energia solar en corrent contínua. Els panells solars estan compostos per diverses unitats de cèl·lules solars. Quan la llum solar incideix sobre els panells, els materials semiconductors (com el silici) de les cèl·lules solars absorben els fotons, generant parells electró-forat. Sota l'acció del camp elèctric intern de les cèl·lules, els electrons i els forats es mouen cap als dos pols de les cèl·lules, formant així corrent contínua. Per exemple, l'eficiència de conversió fotoelèctrica de panells solars de silici monocrístal comuns pot arribar al voltant del 15% - 20%, mentre que la de panells de silici policrístal és lleugerament inferior, entre el 13% - 18%.

Inversor

Com que la corrent contínua es genera pels panells solars i la majoria dels equips elèctrics requereixen corrent alternada, la funció de l'inversor és convertir la corrent contínua en corrent alternada. Utilitza circuits elèctronics complexes i tècniques com la modulació de l'amplada del pols (PWM) per convertir la corrent contínua en corrent alternada que compleixi amb els requisits de la xarxa elèctrica o dels equips de càrrega. Per exemple, en un inversor de qualitat, la corrent contínua es pot convertir en corrent alternada amb una freqüència de 50Hz o 60Hz (segons els estàndards de la xarxa elèctrica en diferents regions) i una tensió estable per satisfer les necessitats de diversos equips de càrrega en corrent alternada, com motors i equips d'enllumenat.

Controlador de càrrega (en alguns sistemes)

El controlador de càrrega s'utilitza principalment per controlar el procés de càrrega de la bateria d'emmagatzematge (si n'hi ha). Pot evitar que la bateria s'encarregui excessivament o es descarregui excessivament, protegint la vida útil de la bateria. Per exemple, quan la bateria està totalment carregada, el controlador de càrrega tallarà automàticament el circuit de càrrega entre els panells solars i la bateria; quan la bateria té un nivell baix de càrrega, el controlador de càrrega pot controlar la connexió de la càrrega per evitar una descàrrega excessiva de la bateria i assegurar-se que la bateria funcioni dins d'un rang de càrrega segur.

Bateria d'emmagatzematge (component opcional)

La bateria d'emmagatzematge s'utilitza per emmagatzemar l'electricitat generada pels panells solars per tal de proporcionar energia quan hi hagi insuficient llum solar (com, per exemple, durant la nit o en dies nubolosos). Les bateries d'emmagatzematge comunes inclouen bateries d'àcid de plom i bateries de lítio-ions. Les bateries d'àcid de plom tenen un cost més baix però una densitat d'energia relativament baixa i una vida útil més curta; les bateries de lítio-ions tenen una alta densitat d'energia i una llarga vida útil, però un cost més elevat. Per exemple, en algunes plantes solars pròpies sense xarxa, la bateria d'emmagatzematge pot emmagatzemar l'excés d'electricitat generada pels panells solars durant el dia i proporcionar energia per a equips de càrrega com sistemes d'enllumenat i equips de monitorització durant la nit.

Quadre de distribució i sistema de monitorització

El quadre de distribució s'utilitza per distribuir l'electricitat, distribuint la corrent alternada produïda pel inversor a cada branca de càrrega. Alhora, també pot protegir el circuit, com ara instal·lant interruptors i fusibles, per prevenir sobrecàrregues i curtcircuits. El sistema de monitorització s'utilitza per vigilar l'estat de funcionament de la planta solar, incloent-hi la potència de generació dels panells solars, la tensió i la corrent de sortida de l'inversor, el nivell de càrrega de la bateria d'emmagatzematge (si n'hi ha), i altres paràmetres. A través del sistema de monitorització, es poden detectar aviat les fallides dels equips i les situacions anòmals de generació d'energia, facilitant la manteniment i la gestió.

Procés d'operació d'una planta solar pròpia

Etapa de generació d'energia

Durant el dia, quan hi ha suficient llum solar, els panells solars absorbeixen l'energia solar i la converteixen en corrent contínua. En aquest procés, la potència de sortida dels panells solars estarà afectada per factors com la intensitat, l'angle i la temperatura de la llum solar. Per exemple, quan la llum solar és directa i intensa, l'eficiència de generació d'energia dels panells solars és alta i la potència de sortida és gran; mentre que en dies nubolosos o quan l'angle del sol és baix, l'eficiència de generació d'energia i la potència de sortida disminuiran en conseqüència.

Etapa de conversió i emmagatzematge d'energia (si hi ha una bateria d'emmagatzematge)

La corrent contínua generada pels panells solars entra primer a la bateria d'emmagatzematge a través del controlador de càrrega (si n'hi ha), o bé entra directament a l'inversor per ser convertida en corrent alternada. Si hi ha una bateria d'emmagatzematge, quan la bateria no estigui totalment carregada, el controlador de càrrega ajustarà la corrent de càrrega segons l'estat de càrrega de la bateria i la potència de sortida dels panells solars per assegurar que la bateria es carregui de manera segura i eficient. Quan no hi hagi bateria d'emmagatzematge o la bateria estigui plena, la corrent contínua entra directament a l'inversor per a la conversió.

Etapa de subministrament d'energia

La corrent alternada convertida pel inversor entra al quadre de distribució, i aquest distribueix l'electricitat a cada branca segons la demanda de la càrrega per subministrar energia a diversos equips elèctrics. Durant aquest procés, el sistema de monitorització vigilarà en temps real la generació i el subministrament d'energia per assegurar la estabilitat i la seguretat del subministrament. Si és una planta solar pròpia connectada a la xarxa, després de satisfer la seva pròpia demanda d'electricitat, l'excés d'electricitat es pot retroalimentar a la xarxa elèctrica pública; si és una planta solar pròpia independent de la xarxa, quan la generació d'energia solar sigui insuficient (com, per exemple, durant la nit), caldrà complementar el subministrament d'energia mitjançant una font de subministrament de reserva (com un generador de dièsel).