Ni nini kifaa cha umeme kutoka jua, na jinsi linafanya kazi?

Maana ya kitengo cha jua chenye usimamizi wako mwenyewe

Kitengo cha jua chenye usimamizi wako mwenyewe ni kitengo cha kuhasilisha umeme kutoka kwenye jua ambacho kinajengwa, kinafsishwa na kinastahimili na viwanda, shirika au watu binafsi wenyewe, kuuangalia haja yao ya umeme. Tofauti na umeme kutoka kwenye grid ya umeme ya umma, ni mfumo wa upatikanaji wa umeme wenye uhuru wa kidogo, na umeme unaojengwa unaopatikana kwa wanajenga wenyewe, kama vile kupatia umeme viwanda, shule, data centers, au nyumba kubwa.

Mtaani muhimu ya kitengo cha jua chenye usimamizi wako mwenyewe na maajabu yake

Vipengele vya jua (photovoltaic modules)

Hii ni vipengele muhimu vya kitengo cha jua, maajabu yake ni kutengeneza current ya moja kwa moja kutoka kwenye nishati ya jua. Vipengele vya jua vinajumuisha vitu vinginefu vya solar cell. Wapo mwanga wa jua kuvunjika kwenye vipengele, material za semiconductors (kama vile silicon) katika solar cells hutokomea photons, kutengeneza electron-hole pairs. Kulingana na nguvu ya electric field yenye ndani ya cells, electrons na holes hutembea kwenye magamba minne ya cells, kwa hiyo kutengeneza current ya moja kwa moja. Kwa mfano, ufanisi wa photoelectric conversion wa solar panels zenye monocrystalline silicon zinaweza kufikiwa kwenye asilimia 15% - 20%, lakini ufanisi wa polycrystalline silicon panels ni kidogo chache, kwenye asilimia 13% - 18%.

Inverter

Tangu current ya moja kwa moja inatumika kutoka kwenye solar panels na zaidi ya vifaa vya umeme vinahitaji current ya mara kwa mara, maajabu ya inverter ni kutengeneza current ya moja kwa moja kuwa current ya mara kwa mara. Hutumia electronic circuits na teknolojia complex kama pulse width modulation (PWM) kutengeneza current ya moja kwa moja kuwa current ya mara kwa mara inayofanana na mahitaji ya grid ya umeme au vifaa vya load. Kwa mfano, katika inverter bora, current ya moja kwa moja inaweza kutengeneza current ya mara kwa mara inayofanana na frekuensi ya 50Hz au 60Hz (kulingana na standards za grid ya umeme tofauti) na voltage safi ili kutosha mahitaji ya vifaa vinginevu vya alternating current kama motors na vifaa vya taa.

Charge controller (katika baadhi ya mfumo)

Charge controller unatumika kutengeneza mchakato wa charging ya storage battery (iwapo yuko) kutoka kwenye solar panels. Inaweza kuzuia storage battery kutoka kwenye overcharging na overdischarging, kuhifadhi muda wa kutumia storage battery. Kwa mfano, wakati storage battery imejaza kamili, charge controller hautoka kwenye charging circuit kati ya solar panels na storage battery; wakati storage battery ana charge chache, charge controller anaweza kutengeneza connection ya load ili kukosa discharge kubwa na kuhakikisha kwamba storage battery anaweza kufanya kazi kwenye kiwango cha charge salama.

Storage battery (kipengele chaguo)

Storage battery unatumika kuhifadhi umeme uliojengwa kutoka kwenye solar panels ili ukaweze kutoa umeme wakati una nishati chache kutoka kwenye jua (kama vile usiku au siku za machafu). Storage batteries zinazotumika ni lead-acid batteries na lithium-ion batteries. Lead-acid batteries zina bei chache lakini energy density ndogo na muda wa kutumia fupi; lithium-ion batteries zina energy density kubwa na muda wa kutumia mrefu lakini bei kubwa. Kwa mfano, katika baadhi ya off-grid self-owned solar power plants, storage battery anaweza kuhifadhi umeme zaidi uliojengwa kutoka kwenye solar panels wakati wa siku na kutoa umeme kwa vifaa vya load kama vile systems za taa na monitoring equipment usiku.

Distribution box na mfumo wa monitoring

Distribution box unatumika kutengeneza umeme, kutengeneza current ya mara kwa mara iliyotoka kutoka kwenye inverter kwenye branch za load zote. Pia, unaweza kuhifadhi circuit, kama vile kutengeneza circuit breakers na fuses, kutokuza overload na short circuit. Mfumo wa monitoring unatumika kudhibiti hali ya kazi ya kitengo cha jua, ikiwa ni power generation power ya solar panels, output voltage na current ya inverter, charge level ya storage battery (iwapo yuko), na parameters mingine. Kwa kutumia mfumo wa monitoring, failures za vifaa na situations za abnormal power generation zinaweza kutambuliwa kwa haraka, kusaidia utaratibu na management.

Mchakato wa kazi wa kitengo cha jua chenye usimamizi wako mwenyewe

Stage ya power generation

Usiku wakati una nishati kubwa kutoka kwenye jua, solar panels huwa hurudi nishati kutoka kwenye jua na kutengeneza current ya moja kwa moja. Katika mchakato huu, output power ya solar panels itakuwa imeathiriwa na factors kama intensity, angle, na temperature ya mwanga wa jua. Kwa mfano, wakati mwanga wa jua unaenda kwenye direction na intense, efficiency ya power generation ya solar panels ni juu na output power ni kubwa; lakini siku za machafu au wakati degree ya jua ni chache, efficiency ya power generation na output power zitapungua kwa kasi.

Stage ya conversion ya umeme na hifadhi (iwapo yuko storage battery)

Current ya moja kwa moja iliyotengenezwa kutoka kwenye solar panels kwanza ingeji kwenye storage battery kwa hifadhi kwa kutumia charge controller (iwapo yuko), au ingeji moja kwa moja kwenye inverter ili kutengeneza current ya mara kwa mara. Iwapo yuko storage battery, wakati storage battery haijaanza kujaza, charge controller atengeneza charging current kulingana na charging state ya storage battery na output power ya solar panels ili kuhakikisha kwamba storage battery anajaza salama na efficient. Wakati hakuna storage battery au storage battery amejaza kamili, current ya moja kwa moja ingeji moja kwa moja kwenye inverter kwa conversion.

Stage ya kupatia umeme

Current ya mara kwa mara iliyotengenezwa kutoka kwenye inverter ingeji kwenye distribution box, na distribution box hutengeneza umeme kwenye branch kila moja kulingana na mahitaji ya load ili kupatia umeme kwa vifaa vinginevu vya umeme. Katika mchakato huu, mfumo wa monitoring utambulisha hali ya power generation na supply ya umeme kwa haraka ili kuhakikisha stability na safety ya supply ya umeme. Ikiwa ni grid-connected self-owned solar power plant, baada ya kutosha mahitaji yake mwenyewe, umeme zaidi anaweza kurudi kwenye grid ya umeme ya umma; ikiwa ni grid-independent self-owned solar power plant, wakati power generation ya jua ina kuwa chache (kama vile usiku), lazima kusaidia supply ya umeme kwa kutumia backup power source (kama vile generator wa diesel).