Nakit enerji santrali nedir ve nasıl çalışır?

Kendi güneş enerji santralinin tanımı

Kendi güneş enerji santrali, işletmeler, kurumlar veya bireyler tarafından inşa edilip sahibi olunan ve işletilen, çoğunlukla kendi elektrik ihtiyacını karşılamak için kullanılan bir güneş enerjisi üretim tesisi olarak tanımlanır. Kamu elektrik şebekesinden sağlanan elektrik arzından farklı olarak, bu nispeten bağımsız bir elektrik arz sistemidir ve ürettiği elektrik genellikle fabrikalar, okullar, veri merkezleri veya büyük konutlara gibi inşaatçılarına sağlanır.

Kendi güneş enerji santralinin ana bileşenleri ve işlevleri

Güneş paneli (fotovoltaik modül)

Bu, güneş enerji santralinin temel bileşenidir ve işlevi güneş enerjisini doğru akıma dönüştürmektir. Güneş panelleri, birçok güneş hücresi biriminden oluşur. Güneş ışığı paneller üzerinde vurduğunda, güneş hücrelerindeki yarıiletken malzemeler (örneğin silikon) fotonları emer, elektron-kuyruk çiftleri oluşturur. Hücrelerin iç elektrik alanının etkisiyle, elektronlar ve kuyruklar hücrenin iki kutbuna ayrılır, böylece doğru akım oluşur. Örneğin, yaygın tek kristalli silikon güneş panellerinin fotoelektrik dönüşüm verimi yaklaşık %15 - 20'ye ulaşabilirken, çok kristalli silikon panellerin verimi biraz daha düşük olup, %13 - 18 arasında değişir.

Inverter

Güneş panelleri tarafından üretilen doğru akımın çoğu elektrik ekipmanının alternatif akım gerektirmesi nedeniyle, inverter'in işlevi doğru akımı alternatif akıma dönüştürmektir. Karmaşık elektronik devreler ve darbe genişliği modülasyonu (PWM) gibi teknikler kullanarak, inverter doğru akımı güç şebekesi veya yük ekipmanlarının gereksinimlerine uygun alternatif akıma dönüştürür. Örneğin, yüksek kaliteli bir inverter'de, doğru akım bölgedeki güç şebekesi standartlarına bağlı olarak 50Hz veya 60Hz frekansta ve istikrarlı gerilimde alternatif akıma dönüştürülebilir, çeşitli alternatif akım yükleri (motörler, aydınlatma ekipmanları vb.) için gereksinimleri karşılayabilir.

Şarj kontrolcüsü (bazı sistemlerde)

Şarj kontrolcüsü, depolama bataryasının (varsa) güneş panelleri tarafından şarj edilmesi sürecini kontrol etmek için kullanılır. Depolama bataryasının aşırı şarj ve aşırı boşalmasını önleyerek, depolama bataryasının ömrünü korur. Örneğin, depolama bataryası tamamen şarj olduğunda, şarj kontrolcüsü güneş panelleri ile depolama bataryası arasındaki şarj devresini otomatik olarak keser; depolama bataryası düşük şarj seviyesinde olduğunda, şarj kontrolcüsü yükün bağlantısını kontrol ederek depolama bataryasının aşırı boşalmasını önler ve depolama bataryasının güvenli bir şarj aralığında çalışmasını sağlar.

Depolama batarya (isteğe bağlı bileşen)

Depolama batarya, güneş panelleri tarafından üretilen elektriği depolamak için kullanılır, böylece yeterli güneş ışığı olmadığı zamanlarda (gece veya bulutlu günlerde) güç sağlayabilir. Yaygın depolama bataryaları kurşun-asit bataryaları ve lityum-iyon bataryalarıdır. Kurşun-asit bataryaları düşük maliyetlidir ancak nispeten düşük enerji yoğunluğu ve kısa ömürlüdür; lityum-iyon bataryaları yüksek enerji yoğunluğu ve uzun ömürlüdür ancak daha yüksek maliyete sahiptir. Örneğin, bazı şebekeye bağlı olmayan kendi güneş enerji santrallerinde, depolama batarya güneşi günde fazladan üreten elektriği depolayabilir ve gece aydınlatma sistemleri ve izleme ekipmanları gibi yük ekipmanlarına güç sağlayabilir.

Dağıtım kutusu ve izleme sistemi

Dağıtım kutusu, inverter tarafından üretilen alternatif akımı her bir yük dalına dağıtmak için kullanılır. Aynı zamanda, devre kurtçuları ve sigortalar gibi devre koruma cihazlarını da içerir, böylece devrenin aşırı yüklenmesini ve kısaltılmasını önler. İzleme sistemi, güneş enerji santralinin çalışma durumunu izlemek için kullanılır, bu da güneş panellerinin güç üretim güçsü, inverter'in çıkış gerilimi ve akımı, depolama bataryasının (varsa) şarj seviyesi ve diğer parametreleri içerir. İzleme sistemi sayesinde, ekipman arızaları ve anormal güç üretim durumları zamanında tespit edilebilir, bakım ve yönetim kolaylaşır.

Kendi güneş enerji santralinin işlem süreci

Güç üretim aşaması

Yeterli güneş ışığı olduğu gündüz saatlerinde, güneş panelleri güneş enerjisini emer ve bunu doğru akıma dönüştürür. Bu süreçte, güneş panellerinin çıkış gücü, güneş ışığının yoğunluğu, açısı ve sıcaklığı gibi faktörlere bağlı olarak etkilenebilir. Örneğin, güneş ışığı doğrudan ve yoğun olduğunda, güneş panellerinin güç üretim verimi yüksek ve çıkış gücü büyüktür; bulutlu günlerde veya güneş açısının düşük olduğu zamanlarda, güç üretim verimi ve çıkış gücü de azalır.

Elektrik dönüştürme ve depolama aşaması (depolama batarya varsa)

Güneş panelleri tarafından üretilen doğru akım, şarj kontrolcüsü (varsa) aracılığıyla depolama bataryasına depolanır veya doğrudan inverter'e girerek alternatif akıma dönüştürülür. Depolama batarya varsa, depolama batarya tamamen şarjlanmadığında, şarj kontrolcüsü depolama bataryasının şarj durumu ve güneş panellerinin çıkış gücüne göre şarj akımını ayarlar, böylece depolama bataryasının güvenli ve etkili bir şekilde şarj edilmesini sağlar. Depolama batarya yoksa veya tamamen doluysa, doğru akım doğrudan inverter'e girerek dönüştürülür.

Güç arz aşaması

Inverter tarafından dönüştürülen alternatif akım, dağıtım kutusuna girer ve dağıtım kutusu, yükün talebine göre elektriği her bir dalda dağıtır, çeşitli elektrik ekipmanlarına güç sağlar. Bu süreçte, izleme sistemi gerçek zamanlı olarak güç üretim ve güç arz durumlarını izler, güç arzının istikrarlı ve güvenli olmasını sağlar. Şebekeye bağlı bir kendi güneş enerji santrali ise, kendi elektrik ihtiyacını karşıladıktan sonra, fazla elektrik kamuya açık güç şebekesine geri beslenebilir; şebekeye bağlı olmayan bir kendi güneş enerji santrali ise, güneş enerji üretiminin yetersiz olduğu (gece gibi) zamanlarda, yedek güç kaynağı (örneğin dizel jeneratör) aracılığıyla güç arzı takviye edilmelidir.