Sólarorkastöðvar: Tegundir atriði og virkni

Sólarorðakerfi eru kerfi sem nota sólorku til að framleiða rafmagn. Þau má skipta í tvær aðaltegundir: ljósbrettsólarorðakerfi (PV) og samþykkjað sólarorðakerfi (CSP). Ljósbrettsólarorðakerfi breyta ljósi beint í rafmagn með ljósbretti, en samþykkjað sólarorðakerfi nota speglar eða linsur til að samþykkja sólorku og hita væku sem dreifir stöðva eða vél. Í þessum grein munum við útskýra hluti, uppbyggingu og hvernig bæði tegundir sólarorðakerfa virka, auk ágætis og veikleika þeirra.

Hvað er ljósbrettsólarorðakerfi?

Ljósbrettsólarorðakerfi er stórt PV-kerfi sem er tengt rafmagnaneti og er hönnuð til að framleiða mikilvægt rafmagn af sólorku. Ljósbrettsólarorðakerfi består af mörgum hlutum, eins og:

• Sólarbretti: Þetta eru grunnhlutir í PV-kerfi. Þau eru sammengin úr ljósbretti sem breyta ljósi í rafmagn. Ljósbretti eru oft gerð af silíci, sem er miðsvæðismál sem getur tekið inn fótóna og gefið frá elektrónum. Elektrónin fer í strauma og býr til rafstraum. Sólarbretti má raða á mismunandi vegu, eins og í röð, samsíða eða í röð-samsíða, eftir spennu og straumakröfu kerfisins.

• Stöðvar: Þetta eru rammar eða rækir sem styrkja og stilla sólarbretti. Þau geta verið fast eða breytileg, eftir staðsetningu og loftslagi staðarins. Fast stöðvar eru læsir og einfaldari, en þau fylgja ekki sólubreytingum og gætu minnkað úttak kerfisins. Breytilegar stöðvar geta snúið eða snúið sólarbretti til að fylgja sóluhætti og optímara orkurammi. Þau geta verið handvirkt eða sjálfvirk, eftir stjórnun og nákvæmni sem er nauðsynlegt.

• Umkerfur: Þetta eru tæki sem breyta beins straum (DC) sem sólarbretti framleiða í breytanlegan straum (AC) sem má senda í netið eða nota fyrir AC-hlutverk.

  

• Umkerfur geta verið flokkuð í tvær tegundir: miðju umkerfur og smá umkerfur. Miðju umkerfur eru stór einingar sem tengja mörg sólarbretti eða fylki og veita eina AC-úttak. Smá umkerfur eru litlir einingar sem tengja hverju sólarbretti eða plötur og veita einstök AC-úttak. Miðju umkerfur eru kostgjarnari og hagkvæmari fyrir stórfélag, en smá umkerfur eru fleksiblari og öruggari fyrir litla félag.

• Spenna-stjórnendur: Þetta eru tæki sem reglubúa spennu og straum sólarbretta eða fylki til að forðast ofmikið hleðsla eða -oflokkun bateryju. Spenna-stjórnendur geta verið flokkuð í tvær tegundir: stöðug breytt spenna (PWM) stjórnendur og hámarks orkuramma spenna (MPPT) stjórnendur. PWM stjórnendur eru einfaldari og læsir, en þeir spilla sumar orku með að skipta á og af hleðslustraumi. MPPT stjórnendur eru flóknari og dýrari, en þeir optímara orkuramma með að breyta spennu og straumi til að passa hámarks orkuramma sólarbretta eða fylki.

• Bateryjur: Þetta eru tæki sem geyma yfirflæði rafmagn sem sólarbretti eða fylki framleiða til síðari notkunar þegar engin sólorku er eða þegar netið er niður. Bateryjur geta verið flokkuð í tvær tegundir: blöndu-bateryjur og líthium-ion bateryjur. Blöndu-bateryjur eru læsir og víðtækari, en þeir hafa lága orkudöfnu, styttri líftíma og krefjast meira viðhalds. Líthium-ion bateryjur eru dýrari og sjaldnemari, en þeir hafa hærri orkudöfnu, lengri líftíma og krefjast minna viðhalds.

• Flippur: Þetta eru tæki sem tengja eða aftengja mismunandi hluti af kerfinu, eins og sólarbretti, umkerfur, bateryjur, hlutverk eða net. Flippur geta verið handvirkt eða sjálfvirk, eftir öryggis- og stjórnunarkröfu. Handvirkt flippur krefjast mannlegs inngrip til að vinna þeim, en sjálfvirk flippur vinna eftir áður skilgreindar skilyrði eða merki.

• Mælir: Þetta eru tæki sem mæla og sýna mismunandi parametrar af kerfinu, eins og spenna, straum, orka, orkuramma, hitastig eða ljósdreifingu. Mælir geta verið analog eða digital, eftir gerð af skjámynd og nákvæmni sem er nauðsynlegt. Analog mælir nota spor eða hring til að sýna gildi, en digital mælir nota tölur eða graf til að sýna gildi.

• Snúr: Þetta eru leðir sem senda rafmagn milli mismunandi hluta af kerfinu. Snúr geta verið flokkuð í tvær tegundir: DC snúr og AC snúr. DC snúr halda beinn straum frá sólarbretti til umkerfa eða bateryju, en AC snúr halda breytanlegan straum frá umkerfa til nets eða hlutverk.

Uppbygging ljósbrettsólarorðakerfa fer eftir mörgum þætti, eins og staðskilyrði, stærð kerfisins, hönnunar markmið og kröfur nets. En venjuleg uppbygging består af þremur aðalhlutum: framleiðsluhlutur, sendingarhlutur og dreifingarhlutur.

Framleiðsluhlutur inniheldur sólarbretti, stöðvar og umkerfur sem framleiða rafmagn af sólorku.

Sendingarhlutur inniheldur snúr, flippur og mælir sem senda rafmagn frá framleiðsluhlutnum til dreifingarhlutarins.

Dreifingarhlutur inniheldur bateryjur, spenna-stjórnendur og hlutverk sem geyma eða notast af rafmagni.

Eftirfarandi mynd sýnir dæmi um uppbyggingu ljósbrettsólarorðakerfa:

Hvernig ljósbrettsólarorðakerfi virkar fer eftir mörgum þætti, eins og veðurskilyrði, hlutverkshæfni og netastaða. En venjuleg virkni består af þremur aðalhætti: hleðsluhætti, aflaðsluhætti og nettengingarhætti.

Hleðsluhætti kemur til þegar er yfirflæði af sólorku og lágt hlutverkshæfni. Í þessu hætti framleiða sólarbretti meira rafmagn en er nauðsynlegt fyrir hlutverk. Yfirflæði rafmagnið er notað til að hleða bateryjunum gegnum spenna-stjórnendur.

Aflaðsluhætti kemur til þegar er engin sólorku eða hátt hlutverkshæfni. Í þessu hætti framleiða sólarbretti minna rafmagn en er nauðsynlegt fyrir hlutverk. Undirrifið rafmagn er gefið af bateryjum gegnum umkerfur.

Nettengingarhætti kemur til þegar er netaðgengi og gynnsam rafmagnsskrá. Í þessu hætti framleiða sólarbretti rafmagn sem má senda í netið gegnum umkerfur.

Nettengingarhætti getur einnig komið til þegar er netavikan og er hætt á bakgrunnsorku. Í þessu hætti framleiða sólarbretti rafmagn sem má nota fyrir hlutverk gegnum umkerfur.

Hvað er samþykkjað sólarorðakerfi?

Samþykkjað sólarorðakerfi er stórt CSP-kerfi sem notar speglar eða linsur til að samþykkja sólorku á móttöku sem hitar væku sem dreifir stöðva eða vél til að framleiða rafmagn. Samþykkjað sólarorðakerfi består af mörgum hlutum, eins og:

• Samlagningar: Þetta eru tæki sem endurbrotta eða endurbrotta sólorku á móttöku. Samlagningar geta verið flokkuð í fjórar tegundir: parabólsk skálur, parabólsk skálur, línuleg Fresnel endurbrottar og miðju móttökur. Parabólskar skálur eru boguð speglar sem fokusera sólorku á línulegu móttökuhring sem fer eftir fokallínu þeirra. Parabólskar skálur eru hólkar speglar sem fokusera sólorku á punktmóttöku í fokalpunkt þeirra. Línulegar Fresnel endurbrottar eru flöt speglar sem endurbrotta sólorku á línulegu móttökuhring yfir þeim. Miðju móttökur eru turnar sem umgjörð eru af fletta speglum sem kallaðar eru helióstar sem endurbrotta sólorku á punktmóttöku á toppnum þeirra.

• Móttökur: Þetta eru tæki sem taka samþykkt sólorku og flytja hana yfir í hitaflæðivæku (HTF). Móttökur geta verið flokkuð í tvær tegundir: ytri móttökur og inngangsmóttökur. Ytri móttökur eru opnar fyrir loftið og hafa hár hitaflæði vegna sveiflingar og geislunar. Inngangsmóttökur eru lokkuð í tömmu kjölinn og hafa lága hitaflæði vegna varmingar og tömmu.

• Hitaflytande væku: Þetta eru væku sem fara í gegnum móttökur og flytja hita frá samlagningum til orkuramma. Hitaflytande væku geta verið flokkuð í tvær tegundir: hitaflæðivæku og smelt efni. Hitaflæðivæku eru organisk væki eins og syntetísk olía eða karbonforbindi sem hafa hár keyrslupunkt og lágan frystingarpunkt. Smelt efni eru inorgánísk forbindi eins og natriumnitrat eða potassínitrat sem hafa hár hitaflæði og lága damptryggin.

• Orkuramma: Þarna er framleidd rafmagn af hitu með stöðvu eða vél tengd við rafmagnsframleiðanda. Orkuramma geta verið flokkuð í tvær tegundir: dýrum hring og Brayton hring. Dýrum hring notar vatn sem HTF og framleiðir dýrum sem dreifir dýruvænta tengd við