Mi a rövidtávú napenergia-állomás és hogyan működik?

A saját üzemeltetésű napelempark definíciója

A saját üzemeltetésű napelempark egy napenergia termelő létesítmény, amelyet vállalatok, intézmények vagy személyek építenek, birtokolják és üzemeltetnek, főleg a saját energiaigényeik kielégítésére. Ez eltér a nyilvános hálózatból származó energiatáplálástól, hiszen ez egy relatív független táplálási rendszer, és az általa előállított energia főleg a felépítők maguk részére szolgál, például gyárak, iskolák, adatközpontok vagy nagy lakosságú telepek ellátására.

A saját üzemeltetésű napelempark főbb összetevői és funkciói

Nap panelek (fotovoltaikus modulok)

Ezek a napelempark alapvető összetevői, melyek függvénye a napsugárzás átalakítása egyenes árammá. A nap panelek több napcella egységből állnak. Amikor a napsugárzás a panelekre esik, a napcellákban található fémes anyagok (például a krisztallin szilícium) fotoneket absorálva elektron-részecske párjait hozzák létre. A cellák belső elektromos mező hatására az elektronok és a részecskék a cellák két sarkához mozognak, így egyenes áram keletkezik. Például a gyakori monokristályos szilícium nap panelek fotoelektromos konverziós hatékonysága elérheti a 15% - 20%-ot, míg a polikristályos szilícium panelek ennek képest kissé alacsonyabb, 13% - 18%-os tartományban mozog.

Invertor

Mivel a nap panelekből származó energia egyenes áram, de a legtöbb elektromos berendezés alternatív áramot igényel, az invertor függvénye az egyenes áram átalakítása alternatív árammá. Komplex elektronikai áramkörökkel és technikákkal, mint a pulszus-szélesség-moduláció (PWM), az invertor az egyenes áramot olyan alternatív ámmá alakítja, ami megfelel a hálózati vagy terhelési berendezések követelményeinek. Például egy minőségi invertorban az egyenes áram 50Hz vagy 60Hz frekvenciájú (attól függően, hogy a régió hálózati normái hogyan írják elő) és stabil feszültségű alternatív ámmá alakul, amely különböző motorok és világítási berendezések igényeit tudja kielégíteni.

Töltővezérlő (néhány rendszerben)

A töltővezérlő főleg arra szolgál, hogy ellenőrizze a nap panelek általi akkumulátor (ha van ilyen) töltését. Megakadályozza az akkumulátor túltöltését és túlfeszültségét, ezzel védve az akkumulátor élettartamát. Például, ha az akkumulátor teljesen feltöltött, a töltővezérlő automatikusan megszakítja a nap panelek és az akkumulátor közötti töltőáramkört; ha az akkumulátor alacsony töltöttséggel rendelkezik, a töltővezérlő irányítja a terhelés csatlakoztatását, hogy elkerülje az akkumulátor túlsugározódását, és biztosítsa, hogy az akkumulátor biztonságos töltöttségi tartományon belül működjen.

Akkumulátor (opcionális összetevő)

Az akkumulátor a nap panelekből származó energiát tárolja, hogy napfényhiány esetén (például éjszaka vagy felhős időben) energiaforrásként szolgáljon. Gyakori akkumulátorok a szervény-akkumulátorok és a litium-ion akkumulátorok. A szervény-akkumulátorok alacsonyabb költségekkel járnak, de relativ alacsony energia sűrűséggel és rövidebb élettartammal; a litium-ion akkumulátorok magas energia sűrűséggel és hosszú élettartammal bírnak, de magasabbak a költségeik. Például néhány off-grid, saját üzemeltetésű napelemparkban az akkumulátor tárolja a nap panelekből származó felesleges energiát nappal, és éjszaka villanyt tud szolgáltatni, például villanyszerkezeteknek és figyelőberendezéseknek.

Elosztódoz és monitorozó rendszer

Az elosztódoz az elektromos energia elosztására szolgál, az invertorból származó alternatív áramot minden terhelési ágrészre osztja. Ugyanakkor a körök védelmére is használható, például áramtörőket és robbantókat telepítve, hogy megelőzze a kör túlterhelését és rövidzárt állapotát. A monitorozó rendszer a napelempark működési állapotának figyelésére szolgál, beleértve a nap panelek generált teljesítményét, az invertor kimeneti feszültségét és áramát, valamint az akkumulátor (ha van ilyen) töltöttségét, és más paramétereit. A monitorozó rendszer segítségével időben fel lehet fedezni a berendezés hibáit és a nem szabályos energiatermelést, ezzel támogatva a karbantartást és kezelést.

A saját üzemeltetésű napelempark működése

Energia-termelési szakasz

Nappali időben, amikor elegendő napfény van, a nap panelek a napsugárzást absorálják és egyenes árammá alakítják. Ebben a folyamatban a nap panelek kimeneti teljesítményét a napsugárzás intenzitása, szöge és hőmérséklete befolyásolja. Például, amikor a napsugárzás közvetlen és erős, a nap panelek generálási hatékonysága magas, és a kimeneti teljesítmény nagy; míg felhős időben vagy alacsony napfény szögével a generálási hatékonyság és a kimeneti teljesítmény megfelelően csökken.

Elektromos energia konvertálása és tárolása (ha van akkumulátor)

A nap panelekből származó egyenes áram először a töltővezérlő (ha van ilyen) által az akkumulátorba kerül tárolásra, vagy közvetlenül az invertorba, ahol alternatív ámmá alakul. Ha van akkumulátor, és az nem teljesen feltöltött, a töltővezérlő a töltési állapot és a nap panelek kimeneti teljesítménye alapján beállítja a töltési áramot, hogy biztosítsa az akkumulátor biztonságos és hatékony töltését. Ha nincs akkumulátor, vagy az akkumulátor teljes, az egyenes áram közvetlenül az invertorba kerül a konvertáláshoz.

Ellátási szakasz

Az invertorból származó alternatív áram az elosztódozba kerül, ahol az elosztódoz a terhelések igénye szerint osztja el az energiát, hogy különböző elektromos berendezéseket elláthasson. Ebben a folyamatban a monitorozó rendszer valós idejű figyelést végez az energia-termelésre és -ellátásra, hogy biztosítsa az ellátás stabilitását és biztonságát. Ha a napelempark hálózathoz csatlakoztatott, a saját energiaigény kielégítése után a felesleges energia visszatoltható a nyilvános hálózatra; ha a napelempark hálózattól független, és a napenergia-termelés hiányos (például éjszaka), akkor háttértáplálási forrás (például dieselgenerátor) segítségével kell pótolni az ellátást.