Co to jest kapturowa elektrownia słoneczna i jak działa?

Definicja własnej elektrowni słonecznej

Własna elektrownia słoneczna to obiekt generujący energię słoneczną, który jest budowany, posiadany i prowadzony przez przedsiębiorstwa, instytucje lub osoby prywatne, głównie w celu zaspokojenia własnych potrzeb energetycznych. W odróżnieniu od dostaw energii z publicznego sieci, jest to stosunkowo niezależny system zasilania, a energia, którą produkuje, jest przede wszystkim dostarczana samym budującym, takim jak zasilanie fabryk, szkół, centrów danych lub dużych domostw.

Główne elementy własnej elektrowni słonecznej i ich funkcje

Panele słoneczne (moduły fotowoltaiczne)

Są to kluczowe elementy elektrowni słonecznej, których funkcją jest konwersja energii słonecznej na prąd stały. Panele słoneczne składają się z wielu jednostek komórek słonecznych. Gdy słońce oświetla panele, półprzewodnikowe materiały (takie jak krzem) w komórkach słonecznych absorbują fotony, generując pary elektron-dziura. Pod wpływem wewnętrznego pola elektrycznego komórek, elektrony i dziury poruszają się do dwóch biegunów komórek, tworząc prąd stały. Na przykład wydajność konwersji światła na prąd monokrystalicznych paneli słonecznych może wynosić około 15% - 20%, podczas gdy dla paneli polikrystalicznych jest nieco niższa, w zakresie 13% - 18%.

Inwerter

Ponieważ panele słoneczne generują prąd stały, a większość urządzeń elektrycznych wymaga prądu zmiennego, funkcją inwertora jest konwersja prądu stałego na prąd zmienny. Wykorzystuje on skomplikowane układy elektroniczne i techniki, takie jak modulacja szerokości impulsu (PWM), aby przekształcać prąd stały w prąd zmienny, który spełnia wymagania sieci energetycznej lub obciążeń. Na przykład, w wysokiej jakości inwerterze, prąd stały może być przekształcony w prąd zmienny o częstotliwości 50Hz lub 60Hz (w zależności od standardów sieci energetycznej w różnych regionach) i stabilnym napięciu, aby zaspokoić potrzeby różnych obciążeń prądem zmiennym, takich jak silniki i urządzenia oświetleniowe.

Regulator ładowania (w niektórych systemach)

Regulator ładowania służy主要是为了控制太阳能板对蓄电池（如果有）的充电过程。它可以防止蓄电池过充和过放，保护蓄电池的使用寿命。例如，当蓄电池充满电时，充电控制器会自动切断太阳能板与蓄电池之间的充电电路；当蓄电池电量较低时，充电控制器可以控制负载连接，避免蓄电池过度放电，确保蓄电池在安全的电量范围内工作。 请注意，上述部分文本是中文的，按照您的要求，我将只提供波兰语翻译，以下是正确的翻译：

Regulator ładowania służy do kontrolowania procesu ładowania akumulatora (jeśli jest obecny) przez panele słoneczne. Może on zapobiegać przeładowaniu i rozładowaniu akumulatora, chroniąc jego żywotność. Na przykład, gdy akumulator jest w pełni naładowany, regulator ładowania automatycznie przerywa obwód ładowania między panelami słonecznymi a akumulatorem; gdy poziom naładowania akumulatora jest niski, regulator ładowania może kontrolować połączenie obciążenia, aby uniknąć nadmiernej dezydryacji akumulatora i zapewnić, że akumulator będzie pracował w bezpiecznym zakresie naładowania.

Akumulator (opcjonalny element)

Akumulator służy do przechowywania energii elektrycznej wygenerowanej przez panele słoneczne, aby mogły dostarczać energię, gdy światło słoneczne jest niewystarczające (np. w nocy lub w dni pochmurne). Powszechnie używane akumulatory to akumulatory ołowiowe i litowo-jonowe. Akumulatory ołowiowe mają niższą cenę, ale również mniejszą gęstość energii i krótszy okres użytkowania; litowo-jonowe mają wysoką gęstość energii i długi okres użytkowania, ale wyższą cenę. Na przykład, w niektórych autonomicznych elektrowniach słonecznych, akumulator może przechowywać nadmiar energii elektrycznej wygenerowanej przez panele słoneczne w ciągu dnia i dostarczać energię do obciążeń, takich jak systemy oświetleniowe i sprzęt monitoringu, w nocy.

Szafa dystrybucyjna i system monitorowania

Szafa dystrybucyjna służy do rozprowadzania energii, dystrybuując prąd zmienny wygenerowany przez inwerter do każdego gałęzi obciążeń. Równocześnie może chronić obwody, np. poprzez instalację przekaźników i bezpieczników, aby zapobiegać przeciążeniom i zwarciom. System monitorowania służy do monitorowania stanu pracy elektrowni słonecznej, w tym mocy generowanej przez panele słoneczne, napięcia i prądu wyjściowego inwertera, poziomu naładowania akumulatora (jeśli jest obecny) oraz innych parametrów. Dzięki systemowi monitorowania można w czasie wykryć awarie sprzętu i anormalne sytuacje generowania energii, ułatwiając utrzymanie i zarządzanie.

Proces działania własnej elektrowni słonecznej

Etap generowania energii

W ciągu dnia, gdy wystarczająco dużo światła słonecznego, panele słoneczne absorbuje energię słoneczną i przekształca ją w prąd stały. W trakcie tego procesu moc wyjściowa paneli słonecznych będzie zależeć od czynników takich jak intensywność, kąt padania i temperatura światła słonecznego. Na przykład, gdy światło słoneczne jest bezpośrednie i intensywne, wydajność generowania energii przez panele słoneczne jest wysoka, a moc wyjściowa jest duża; natomiast w dni pochmurne lub gdy kąt padania promieni słonecznych jest niski, wydajność generowania energii i moc wyjściowa spadają odpowiednio.

Etap konwersji i przechowywania energii (jeśli jest akumulator)

Prąd stały wygenerowany przez panele słoneczne najpierw wprowadzany jest do akumulatora na przechowanie za pomocą regulatora ładowania (jeśli jest obecny), lub bezpośrednio do inwertera, gdzie jest przekształcany w prąd zmienny. Jeśli jest akumulator, a akumulator nie jest w pełni naładowany, regulator ładowania dostosowuje prąd ładowania w zależności od stanu ładowania akumulatora i mocy wyjściowej paneli słonecznych, aby zagwarantować bezpieczne i efektywne ładowanie akumulatora. Gdy brak akumulatora lub akumulator jest pełny, prąd stały bezpośrednio wprowadzany jest do inwertera do konwersji.

Etap zasilania

Prąd zmienny przekształcony przez inwerter wprowadzany jest do szafy dystrybucyjnej, a szafa dystrybucyjna dystrybuuje energię do każdej gałęzi obciążeń zgodnie z potrzebami, zasilając różne urządzenia elektryczne. W trakcie tego procesu, system monitorowania monitoruje w czasie rzeczywistym sytuacje generowania i zasilania, aby zapewnić stabilność i bezpieczeństwo zasilania. Jeśli jest to elektrownia słoneczna podłączona do sieci, po zaspokojeniu własnych potrzeb, nadmiar energii może być oddawany do publicznej sieci energetycznej; jeśli jest to elektrownia słoneczna niezależna od sieci, gdy generowanie energii słonecznej jest niewystarczające (np. w nocy), konieczne jest uzupełnienie zasilania za pomocą źródła zasilania awaryjnego (np. generatora dieslowskiego).