Kaj je zajeta sončna elektrarna in kako deluje?

Definicija lastniške solarni elektrarne

Lastniška solarna elektrarna je solarni sistem za generiranje električne energije, ki ga samostojno zgradijo, lastijo in upravljajo podjetja, institucije ali osebe, predvsem za zadovoljevanje lastnega potrebnega poraba električne energije. Razlikuje se od oskrbe s strani javne električne mreže, saj gre za relativno neodvisen sistem oskrbe z energijo, kjer je proizvedena električna energija predvsem namenjena samim izgradniki, kot so tovarne, šole, centri podatkov, ali veliki stanovanjski objekti.

Glavne komponente lastniške solarni elektrarne in njihove funkcije

Solarni paneli (fotovoltaični moduli)

To so ključne komponente solarnih elektrarn, ki služijo za pretvorbo solarske energije v enosmerne tok. Solarni paneli so sestavljeni iz več enot fotocelice. Ko sončna svetloba pada na panele, polprevodniški materiali (kot je silicij) v fotocelicah absorbirajo fotone, kar povzroči nastanek parov elektron-luka. Pod vplivom notranjega električnega polja celice se elektroni in lukovi premaknejo na različna pola celice, tako da se oblikuje enosmerna struja. Na primer, učinkovitost pretvorbe svetlobe v električno energijo pri navadnih monokristalnih silicijskih solarnih panelih dosega približno 15% - 20%, medtem ko je ta učinkovitost pri polikristalnih silicijskih panelih malo nižja, okoli 13% - 18%.

Inverzor

Ker solarni paneli generirajo enosmerno struja, ki jo večina elektroopreme ne more uporabiti, funkcija inverzora je pretvorba enosmerne struje v nesmersko struj. Uporablja kompleksne elektronske vezije in tehnike, kot je širinsko modulacija impulza (PWM), za pretvorbo enosmerne struje v nesmersko struj, ki ustrezata zahtevele električne mreže ali opterebljene naprave. Na primer, v visokokakovostnem inverzoru lahko enosmerna struja postane nesmerska struj z frekvenco 50Hz ali 60Hz (glede na standard mreže v različnih regijah) in stabilno napetostjo, ki ustrezata zahtevam različnih nesmerskih opterebljencev, kot so motorji in oprema za razsvetljava.

Napajalnik za nabiranje (v nekaterih sistemih)

Napajalnik za nabiranje se glavno uporablja za nadzor procesa nabiranja akumulatorjev (če obstajajo) z solarnimi paneli. S tem preprečuje prekomerno nabiranje in razražanje akumulatorjev, zaščitimo življenjsko dobo akumulatorja. Na primer, ko je akumulator popolnoma nabran, napajalnik za nabiranje avtomatsko prekine nabirno vez med solarnimi paneli in akumulatorjem; ko je akumulator slabo nabran, napajalnik za nabiranje lahko nadzira povezavo opterebljenca, da prepreči prekomerno razražanje akumulatorja in zagotovi, da akumulator deluje znotraj varnega obsega nabiranja.

Akumulator (izbirna komponenta)

Akumulator se uporablja za shranjevanje električne energije, ki jo proizvedejo solarni paneli, da bi jo lahko uporabili, kadar ni dovolj sončnega svetla (na primer nočju ali ob mrkljastem vremenu). Pogosti akumulatorji vključujejo svinčno-kisline akumulatorje in litij-ionske akumulatorje. Svinčno-kislini akumulatorji imajo manjšo ceno, vendar tudi manjšo gostoto energije in krajšo življenjsko dobo; litij-ionski akumulatorji pa imajo višjo gostoto energije in dolgo življenjsko dobo, vendar tudi višjo ceno. Na primer, v nekaterih avtonomnih lastniških solarnih elektrarnah lahko akumulator shranjuje presežek električne energije, ki jo generirajo solarni paneli v danu, in zagotavlja energijo za opterebljene naprave, kot so sistemi za razsvetljava in oprema za nadzor, v noci.

Razdelilnik in sistem za spremljanje

Razdelilnik se uporablja za distribucijo električne energije, distribuirajoč nesmersko struj, ki jo izdaja inverzor, na vsako opterebljeno vejico. Hkrati lahko tudi zaščiti vez, kot je namestitev prepinskih ventlov in zavarovalcev, za preprečevanje preobremenitve in kratkoročnih zaprtij vez. Sistem za spremljanje se uporablja za nadzor delovanja solarnih elektrarn, vključno z močjo generiranja električne energije solarnih panelov, izhodno napetostjo in tokom inverzorja, raven nabiranja akumulatorja (če obstaja) in drugimi parametri. Skozi sistem za spremljanje se lahko ugotovijo težave z opremo in neobičajne situacije pri generiranju energije, kar omogoča vzdrževanje in upravljanje.

Operacijski postopek lastniške solarni elektrarne

Faza generiranja energije

V dnevni dobi, ko je dovolj sončnega svetla, solarni paneli absorbirajo solarno energijo in jo pretvarjajo v enosmerno struj. V tem procesu bo izhodna moč solarnih panelov vplivana z dejavniki, kot so intenziteta, kot in temperatura sončnega svetla. Na primer, ko je sončno svetlo neposredno in močno, učinkovitost generiranja energije solarnih panelov je visoka in izhodna moč je velika; medtem ko je v mrkljastem vremenu ali kadar je kot sončnega svetla nizek, bo učinkovitost generiranja energije in izhodna moč sorazmerno zmanjšala.

Faza pretvorbe in shranjevanja energije (če obstaja akumulator)

Enosmerna struja, ki jo generirajo solarni paneli, najprej vstopi v akumulator za shranjevanje skozi napajalnik za nabiranje (če obstaja), ali direktno v inverzor za pretvorbo v nesmersko struj. Če obstaja akumulator, ko akumulator ni popolnoma nabran, napajalnik za nabiranje prilagodi nabirni tok glede na stanje nabiranja akumulatorja in izhodno moč solarnih panelov, da zagotovi varno in učinkovito nabiranje akumulatorja. Ko akumulator ne obstaja ali je poln, enosmerna struja direktno vstopi v inverzor za pretvorbo.

Faza oskrbe z energijo

Nesmerska struja, ki jo pretvori inverzor, vstopi v razdelilnik, in razdelilnik distribuira energijo na vsako vejico glede na potrebo opterebljenca, da oskrbuje različne električne naprave. V tem procesu sistem za spremljanje v realnem času spremlja stanje generiranja in oskrbe z energijo, da zagotovi stabilnost in varnost oskrbe z energijo. Če gre za lastniško solarno elektrarno, povezan z mrežo, po zadostitvi lastnega poraba energije, lahko presežna energija vrne v javno električno mrežo; če gre za samostojno lastniško solarno elektrarno, ko je generiranje solarnih energij nedostatočno (na primer v noci), je potrebno dopolniti oskrbo z energijo preko rezervne vire (na primer dizelski generator).