Što je zahvaćena solarne elektrane i kako funkcionira

Definicija vlastite solarnog elektrane

Vlastita solarna elektrana je instalacija za proizvodnju solarnih električne energije koja je izgrađena, posjedovana i upravljana od strane poduzeća, institucija ili pojedinačnih osoba, uglavnom s ciljem zadovoljenja njihovih vlastitih potreba za strujom. Usporedno s opskrbom strujom iz javne mreže, ona predstavlja relativno neovisni sustav opskrbe strujom, a generirana struja uglavnom se isporučuje samim izgraditeljima, kao što su fabrike, škole, centri podataka ili velike stambene objekte.

Glavni komponenti vlastite solarnog elektrane i njihove funkcije

Solarne ploče (fotovoltaički moduli)

To su ključne komponente solarnog elektrane, čija je funkcija pretvoriti sunčevu energiju u jednosmjerni strujni tok. Solarne ploče sastoje se od više solarnih celija. Kada svjetlost pada na ploče, poluprovodni materijali (poput kremika) u solarnim celijama apsorbiraju fotonima, stvarajući parove elektron-dijrka. Pod djelovanjem unutarnjeg električnog polja celija, elektroni i dijrhke se kreću prema dvema polovima celija, stvarajući time jednosmjerni strujni tok. Na primjer, efikasnost pretvorbe fotonsko-električne energije kod običnih monokristalnih silikonskih solarnih ploča može dosegnuti oko 15% - 20%, dok je ta efikasnost za polikristalne silikonske ploče malo niža, u rasponu od 13% - 18%.

Inverzor

Budući da solarni paneli generiraju jednosmjerni strujni tok, a većina električnih uređaja zahtijeva izmjenični strujni tok, funkcija inverzora je pretvoriti jednosmjerni strujni tok u izmjenični. Koristi složene elektroničke krugove i tehnike poput šireg širenja impulsa (PWM) kako bi pretvorio jednosmjerni strujni tok u izmjenični koji ispunjava zahtjeve mreže ili opterećenja. Na primjer, u visokokvalitetnom inverzoru, jednosmjerni strujni tok može se pretvoriti u izmjenični strujni tok s frekvencijom od 50Hz ili 60Hz (ovisi o standardima mreže u različitim regijama) i stabilnim naponom kako bi zadovoljio potrebe različitih izmjeničnih opterećenja poput motora i opreme za osvjetljenje.

Upravljač punjenja (u nekim sustavima)

Upravljač punjenja glavno se koristi za kontrolu procesa punjenja akumulatora (ako postoji) od strane solarnih panela. Može sprječiti prekomjerno punjenje i ispraznjenje akumulatora, štitići životnu dobu akumulatora. Na primjer, kada je akumulator potpuno napunjen, upravljač punjenja automatski prekida putanju punjenja između solarnih panela i akumulatora; kada je nivo punjenja akumulatora nizak, upravljač punjenja može kontrolirati vezu opterećenja kako bi se spriječilo prekomjerno ispraznjenje akumulatora i osiguralo da akumulator može raditi unutar sigurnog ranga punjenja.

Akumulator (opcioni dio)

Akumulator se koristi za pohranu električne energije generirane solarnim panelima kako bi mogao pružati struju kada nedostaje sunčeve svjetlost (na primjer, noću ili oblačnim danima). Zajednički akumulatori uključuju olovne-kiseline baterije i litij-ionske baterije. Olovne-kiseline baterije imaju niže troškove, ali relativno nisku gustoću energije i kraće životno vrijeme; litij-ionske baterije imaju visoku gustoću energije i dugo životno vrijeme, ali veće troškove. Na primjer, u nekim vlastitim solarnim elektranama koje nisu povezane s mrežom, akumulator može pohraniti prekomjernu električnu energiju generiranu solarnim panelima tijekom dana i pružiti struju za opterećenja poput sustava za osvjetljenje i nadzorne opreme noću.

Razdoblje raspodjele i nadzorni sustav

Razdjelnica se koristi za distribuciju struje, distribuirajući izmjenični strujni tok proizveden od strane inverzora na svaki granični pristup. U isto vrijeme, može također štititi krug, poput instalacije prekidaca i žice, kako bi se spriječili preopterećenje i kratki spoji. Nadzorni sustav se koristi za praćenje stanja rada solarnog elektrane, uključujući snagu proizvodnje struje solarnih panela, izlazni napon i strujni tok inverzora, nivo punjenja akumulatora (ako postoji) i druge parametre. Kroz nadzorni sustav, mogu se otkriti povremeni propasti opreme i anormalnosti u proizvodnji struje, što olakšava održavanje i upravljanje.

Proces rada vlastite solarnog elektrane

Faza proizvodnje struje

Tijekom dana, kada postoji dovoljno sunčeve svjetlosti, solarni paneli apsorbiraju sunčevu energiju i pretvaraju je u jednosmjerni strujni tok. Tijekom ovog procesa, izlazna snaga solarnih panela bit će utjecana faktorima poput intenziteta, kuta i temperature sunčeve svjetlosti. Na primjer, kada je sunčeva svjetlost direktna i jakka, učinkovitost proizvodnje struje solarnih panela je visoka i izlazna snaga je velika; dok su na oblačnim danima ili kada kut sunca je nizak, učinkovitost proizvodnje i izlazna snaga će se odgovarajuće smanjiti.

Faza pretvorbe i pohrane struje (ako postoji akumulator)

Jednosmjerni strujni tok generiran od strane solarnih panela najprije ulazi u akumulator za pohranu putem upravljača punjenja (ako postoji), ili direktno ulazi u inverzor za pretvorbu u izmjenični strujni tok. Ako postoji akumulator, kada akumulator nije potpuno napunjen, upravljač punjenja prilagodit će strujni tok punjenja prema stanju punjenja akumulatora i izlaznoj snazi solarnih panela kako bi se osiguralo bezbježno i učinkovito punjenje akumulatora. Kada nema akumulatora ili kada je akumulator pun, jednosmjerni strujni tok direktno ulazi u inverzor za pretvorbu.

Faza opskrbe strujom

Izmjenični strujni tok pretvoren od strane inverzora ulazi u razdjelnicu, a razdjelnica distribuira struju na svaki granu prema potrebama opterećenja kako bi pružila struju različitim električnim uređajima. Tijekom ovog procesa, nadzorni sustav će u stvarnom vremenu pratiti situacije proizvodnje i opskrbe strujom kako bi se osigurala stabilnost i sigurnost opskrbe strujom. Ako se radi o vlastitoj solarnoj elektrani povezanoj s mrežom, nakon ispunjenja sopstvenih potreba za strujom, prekomjerna struja može se vraćati javnoj mreži; ako se radi o vlastitoj solarnoj elektrani neovisnoj o mreži, kada je proizvodnja solarnih elektrana nedovoljna (na primjer, noću), potrebno je dopuniti opskrbu strujom putem rezervne opreme za opskrbu strujom (poput dizelskog generatora).