Cosa è una centrale solare cattiva, e come funziona?

Definizione di una centrale solare di proprietà

Una centrale solare di proprietà è un impianto di generazione di energia solare costruito, posseduto e gestito da aziende, istituzioni o individui, principalmente per soddisfare la propria domanda di elettricità. Diversamente dal fornire energia dalla rete elettrica pubblica, si tratta di un sistema di fornitura di energia relativamente indipendente, e l'energia che genera viene fornita principalmente ai costruttori stessi, come ad esempio il fornimento di energia per fabbriche, scuole, centri di dati o grandi residenze.

Componenti principali di una centrale solare di proprietà e le loro funzioni

Pannelli solari (moduli fotovoltaici)

Questi sono i componenti centrali di una centrale solare, la cui funzione è convertire l'energia solare in corrente continua. I pannelli solari sono composti da più unità di celle solari. Quando la luce solare colpisce i pannelli, i materiali semiconduttori (come il silicio) nelle celle solari assorbono i fotoni, generando coppie elettrone-buco. Sotto l'azione del campo elettrico interno delle celle, gli elettroni e i buchi si muoveranno verso i due poli delle celle rispettivamente, formando così corrente continua. Ad esempio, l'efficienza di conversione fotoelettrica dei comuni pannelli solari a silicio monocristallino può raggiungere circa il 15% - 20%, mentre quella dei pannelli a silicio policristallino è leggermente inferiore, variando tra il 13% - 18%.

Inverter

Poiché la corrente continua è generata dai pannelli solari e la maggior parte degli apparecchi elettrici richiede corrente alternata, la funzione dell'inverter è convertire la corrente continua in corrente alternata. Utilizza circuiti elettronici complessi e tecniche come la modulazione della larghezza di impulso (PWM) per convertire la corrente continua in corrente alternata conforme alle esigenze della rete elettrica o delle attrezzature di carico. Ad esempio, in un inverter di alta qualità, la corrente continua può essere convertita in corrente alternata con una frequenza di 50Hz o 60Hz (a seconda degli standard di rete in diverse regioni) e una tensione stabile per soddisfare le esigenze di vari carichi in corrente alternata come motori e attrezzature di illuminazione.

Controllore di carica (in alcuni sistemi)

Il controllore di carica è utilizzato principalmente per controllare il processo di carica della batteria di accumulo (se presente) da parte dei pannelli solari. Può prevenire l'overcarica e l'overdischarge della batteria di accumulo, proteggendo la sua durata di vita. Ad esempio, quando la batteria di accumulo è completamente carica, il controllore di carica interromperà automaticamente il circuito di carica tra i pannelli solari e la batteria di accumulo; quando la batteria di accumulo ha un livello di carica basso, il controllore di carica può controllare la connessione del carico per evitare il sovradischarge della batteria di accumulo e assicurare che la batteria di accumulo possa funzionare entro un range di carica sicuro.

Batteria di accumulo (componente opzionale)

La batteria di accumulo è utilizzata per immagazzinare l'elettricità generata dai pannelli solari in modo da poter fornire energia quando c'è insufficiente luce solare (come di notte o in giorni nuvolosi). Le batterie di accumulo comuni includono batterie a piombo-acido e batterie a ioni di litio. Le batterie a piombo-acido hanno un costo inferiore ma una densità di energia relativamente bassa e una vita utile più breve; le batterie a ioni di litio hanno una densità di energia elevata e una lunga vita utile ma un costo superiore. Ad esempio, in alcune centrali solari di proprietà off-grid, la batteria di accumulo può immagazzinare l'elettricità in eccesso generata dai pannelli solari durante il giorno e fornire energia per attrezzature di carico come sistemi di illuminazione e attrezzature di monitoraggio di notte.

Scatola di distribuzione e sistema di monitoraggio

La scatola di distribuzione è utilizzata per distribuire l'energia, distribuendo la corrente alternata prodotta dall'inverter a ciascun ramo di carico. Allo stesso tempo, può anche proteggere il circuito, come l'installazione di interruttori differenziali e fusibili, per prevenire il sovraccarico e il cortocircuito del circuito. Il sistema di monitoraggio è utilizzato per monitorare lo stato operativo della centrale solare, inclusa la potenza di generazione dei pannelli solari, la tensione e la corrente di uscita dell'inverter, il livello di carica della batteria di accumulo (se presente) e altri parametri. Attraverso il sistema di monitoraggio, possono essere rilevati tempestivamente guasti agli apparati e situazioni anormali di generazione di energia, facilitando la manutenzione e la gestione.

Processo di funzionamento di una centrale solare di proprietà

Fase di generazione di energia

Durante il giorno, quando c'è sufficiente luce solare, i pannelli solari assorbono l'energia solare e la convertono in corrente continua. Durante questo processo, la potenza di uscita dei pannelli solari sarà influenzata da fattori come l'intensità, l'angolo e la temperatura della luce solare. Ad esempio, quando la luce solare è diretta e intensa, l'efficienza di generazione di energia dei pannelli solari è alta e la potenza di uscita è grande; mentre nei giorni nuvolosi o quando l'angolo del sole è basso, l'efficienza di generazione di energia e la potenza di uscita diminuiranno di conseguenza.

Fase di conversione e immagazzinamento dell'energia (se c'è una batteria di accumulo)

La corrente continua generata dai pannelli solari entra prima nella batteria di accumulo per l'immagazzinamento attraverso il controllore di carica (se presente), o direttamente nell'inverter per essere convertita in corrente alternata. Se c'è una batteria di accumulo, quando questa non è completamente carica, il controllore di carica regolerà la corrente di carica in base allo stato di carica della batteria di accumulo e alla potenza di uscita dei pannelli solari per assicurare che la batteria di accumulo sia caricata in modo sicuro ed efficiente. Quando non c'è una batteria di accumulo o la batteria di accumulo è piena, la corrente continua entra direttamente nell'inverter per la conversione.

Fase di fornitura di energia

La corrente alternata convertita dall'inverter entra nella scatola di distribuzione, e la scatola di distribuzione distribuisce l'energia a ciascun ramo in base alle esigenze del carico per fornire energia a varie attrezzature elettriche. Durante questo processo, il sistema di monitoraggio monitorerà in tempo reale le situazioni di generazione e fornitura di energia per garantire la stabilità e la sicurezza della fornitura di energia. Se si tratta di una centrale solare di proprietà connessa alla rete, dopo aver soddisfatto la propria domanda di energia, l'elettricità in eccesso può essere restituita alla rete elettrica pubblica; se si tratta di una centrale solare di proprietà indipendente dalla rete, quando la generazione di energia solare è insufficiente (come di notte), sarà necessario integrare la fornitura di energia attraverso una fonte di alimentazione di backup (come un generatore a diesel).