Co je to vlastníkem využívaná solární elektrárna a jak funguje?

Definice vlastní solární elektrárny

Vlastní solární elektrárna je zařízení pro výrobu elektřiny z solární energie, které je postaveno, vlastněno a provozováno samotnými podniky, institucemi nebo jednotlivci, především k uspokojení jejich vlastní potřeby elektřiny. Oproti dodávce elektřiny z veřejné elektrické sítě se jedná o relativně nezávislý systém dodávky elektřiny, a ta, kterou vyrobí, je především dodávána samotným vlastníkům, jako například pro zásobování továren, škol, datových center nebo velkých obydlí.

Hlavní komponenty vlastní solární elektrárny a jejich funkce

Solární panely (fotovoltaické moduly)

Jsou to jádrové komponenty solární elektrárny, jejichž funkce spočívá v přeměně solární energie na stejnosměrný proud. Solární panely jsou tvořeny mnoha členy solárních článků. Když sluneční svit dopadá na panely, polovodičové materiály (jako je křemík) v solárních článcích absorbují fotony, což vede k vytvoření elektron-otrubkových párů. Pod vlivem vnitřního elektrického pole článků se elektrony a díry pohybují směrem k dvěma pólům článků, čímž vzniká stejnosměrný proud. Například účinnost přeměny fotovoltaických monokrystalických křemíkových panelů dosahuje asi 15% - 20%, zatímco u polokrystalických křemíkových panelů je mírně nižší, od 13% - 18%.

Inverzor

Protože stejnosměrný proud generovaný solárními panely je většinou potřebný převést na střídavý proud, funkce inverzoru spočívá v převodu stejnosměrného proudu na střídavý proud. Používá složité elektronické obvody a techniky, jako je šířková modulace pulzu (PWM), aby převedl stejnosměrný proud na střídavý proud, který splňuje požadavky elektrické sítě nebo spotřebičů. Například v kvalitním inverzoru lze stejnosměrný proud převést na střídavý proud s frekvencí 50Hz nebo 60Hz (podle standardů elektrické sítě v různých oblastech) a stabilním napětím, aby splňoval požadavky různých střídavých spotřebičů, jako jsou motory a osvětlovací zařízení.

Řadič nabíjení (v některých systémech)

Řadič nabíjení se používá k řízení procesu nabíjení akumulační baterie (pokud je nainstalována). Může zabránit přepínání a nadměrnému vypínání akumulační baterie, chrání tak životnost akumulační baterie. Například, když je akumulační baterie plně nabita, řadič nabíjení automaticky přeruší nabíjecí okruh mezi solárními panely a akumulační baterií; když je úroveň nabíjení akumulační baterie nízká, řadič nabíjení může řídit připojení spotřebičů, aby se zabránilo nadměrnému vypínání akumulační baterie a zajistilo, že akumulační baterie pracuje v bezpečném rozsahu nabíjení.

Akumulační baterie (volitelná součást)

Akumulační baterie se používá k ukládání elektřiny vyrobené solárními panely, aby mohla poskytovat energii, když není dostatek slunečního svitu (například v noci nebo za mlhy). Běžné akumulační baterie zahrnují olověné baterie a litiové baterie. Olověné baterie mají nižší náklady, ale relativně nízkou hustotu energie a krátkou životnost; litiové baterie mají vysokou hustotu energie a dlouhou životnost, ale vyšší náklady. Například v některých izolovaných vlastních solárních elektrárnách může akumulační baterie ukládat přebytečnou elektřinu vyrobenou solárními panely během dne a poskytovat energii spotřebičům, jako jsou osvětlovací systémy a monitorovací zařízení, v noci.

Rozvodna a monitorovací systém

Rozvodna se používá k distribuci elektřiny, distribuuje střídavý proud vedený inverzorem do každého spotřebičového větve. Zároveň chrání obvod, například instalací pojistek a vypínačů, aby se zabránilo přetížení a krátkému zapojení. Monitorovací systém se používá k sledování provozního stavu solární elektrárny, včetně výkonu výroby solárních panelů, výstupního napětí a proudu inverzoru, úrovně nabíjení akumulační baterie (pokud je nainstalována) a dalších parametrů. Přes monitorovací systém lze včas detekovat poruchy zařízení a neočekávané situace v produkci elektřiny, což usnadňuje údržbu a správu.

Proces provozu vlastní solární elektrárny

Fáze výroby elektřiny

Během dne, kdy je dostatek slunečního svitu, solární panely absorbují solární energii a převádí ji na stejnosměrný proud. Během tohoto procesu se výkon solárních panelů může ovlivnit faktory, jako je intenzita, úhel a teplota slunečního svitu. Například, když je sluneční svit přímý a intenzivní, efektivita výroby solárních panelů je vysoká a výstupní výkon je velký; naopak v dny s mlhou nebo když je úhel slunce nízký, efektivita výroby a výstupní výkon se sníží.

Fáze převodu a ukládání elektřiny (pokud je nainstalována akumulační baterie)

Stejnosměrný proud vygenerovaný solárními panely nejprve vstupuje do akumulační baterie pro ukládání prostřednictvím řadiče nabíjení (pokud je nainstalován), nebo přímo do inverzoru k převodu na střídavý proud. Pokud je nainstalována akumulační baterie, když není plně nabita, řadič nabíjení upraví nabíjecí proud podle stavu nabíjení akumulační baterie a výkonu výstupu solárních panelů, aby zajistil bezpečné a efektivní nabíjení akumulační baterie. Pokud není nainstalována akumulační baterie nebo je plně nabita, stejnosměrný proud přímo vstupuje do inverzoru k převodu.

Fáze dodávky elektřiny

Střídavý proud převedený inverzorem vstupuje do rozvodny, a rozvodna distribuuje elektřinu do každé větve podle potřeby spotřebičů, aby poskytovala energii různým elektrickým zařízením. Během tohoto procesu monitorovací systém v reálném čase sleduje situaci výroby a dodávky elektřiny, aby zajistil stabilitu a bezpečnost dodávky elektřiny. Pokud jde o síťovou vlastní solární elektrárnu, po splnění vlastní potřeby elektřiny může přebytečná elektřina být vrácena do veřejné elektrické sítě; pokud jde o nezávislou vlastní solární elektrárnu, když je výroba solární elektřiny nedostatečná (například v noci), je nutné doplnit dodávku elektřiny pomocí záložního zdroje energie (jako je dieslový generátor).