Pjanti tal-Energija Solari: Tipi Komponenti u Prinċipji funzjonali

Iċ-ċentri tal-enerġija solari huma sistemi li jistgħu jagħmlu użu mill-enerġija solari biex jiprodottu kurrent elektrik. Jistgħu jiġu klassifikati f’żewġ tipi prinċipali: iċ-ċentri tal-enerġija fotovoltaika (PV) u l-iċ-ċentri tal-enerġija solari konċentrata (CSP). Iċ-ċentri tal-enerġija fotovoltaika jikkonvertu l-ħalib tas-silġ direttament fil-kurrent elektrik permezz ta’ ċelli solari, sammentiex iċ-ċentri tal-enerġija solari konċentrata jistgħu jiksbu speġli jew lensi biex jikonsentraw l-ħalib tas-silġ u jisilġu flüss li jidderġu tajra jew inġin. Fl-artiklu dan, se nispjegaw il-komponenti, il-dispożizzjoni, u l-funżjonarità ta’ żewġ tipi minn iċ-ċentri tal-enerġija solari, kif ukoll l-avvantaggi u d-diskavvantaggi tagħhom.

X’huwa ċ-ċentru tal-enerġija fotovoltaika?

Ċ-ċentru tal-enerġija fotovoltaika huwa sustem PV kbir li huwa mikonness mal-grid u dissenjat biex ipprodoti kurrent elektrik massiv mill-radijazzjoni solari. Ċ-ċentru tal-enerġija fotovoltaika jikkonsisti minn diversi komponenti, bħal:

• Moduli solari: Dawn huma l-units bażi tas-sistema PV. Huma imkonstittut mill-ċelli solari li jikkonvertu l-ħalib fis-kurrent elektrik. L-ċelli solari solitament huma mgħotta mis-silġju, li huwa material semikonduċturi li jista’ jaċċetta fotoni u jrilaxxa elettroni. L-elettroni iflussjaw permezz tal-kitratura u jikreaw kurrent elektrik. Il-moduli solari jistgħu jiġu disponi f’diversi konfigurazzjonijiet, bħal serji, paralleli, jew serji-paralleli, skont il-voltiġġi u rikjesti tal-kurrent tas-sistema.

• Strutturi tal-montaġġ: Dawn huma l-frames jew ir-racks li jsostinew u jorjentaw il-moduli solari. Jistgħu jiġu fissi jew modifiċabili, skont il-lokalità u l-klima tas-sit. Is-strutturi tal-montaġġ fissi huma aktar ekonomiċi u sempliċi, iżda ma jiltaqgħux l-ħalib tas-silġ u jistgħu jnimmu l-output tas-sistema. Is-strutturi tal-montaġġ modifiċabili jistgħu jiġbnu jew jrotaw il-moduli solari biex jattoppjaw l-pożizzjoni tal-ħalib tas-silġ u joptymizzaw l-prodotti tal-enerġija. Jistgħu jiġu manwal jew awtomatiku, skont il-gradi tal-kontroll u l-akkuratessa neċessarja.

• Inverter: Dawn huma apparati li jikkonvertu l-kurrent diretta (DC) prodotta mill-moduli solari fil-kurrent alternativa (AC) li jista’ jinfedel fil-grid jew jikseb mill-AC loads.

  

• L-inverter jistgħu jiġu klassifikati f’żewġ tipi: inverter sentrali u mikro-inverter. L-inverter sentrali huma units kbiri li jikksennet moduli solari jew arrays u jipprovdi output AC wahda. Il-mikro-inverter huma units żgħar li jikksenu għal kull modul solari jew panel u jipprovdi outputs AC indiżpendenti. L-inverter sentrali huma aktar kost-effettivi u effiċienti għas-sistemi kbira, sammentiex il-mikro-inverter huma aktar fleksibbli u fideli għas-sistemi żgħar.

• Kontrollaturi tal-ħargha: Dawn huma apparati li jireġolaw il-voltiġġi u l-kurrent tal-moduli solari jew arrays biex jpreveni l-overcharging jew l-overdischarging tal-batteriji. Il-kontrollaturi tal-ħargha jistgħu jiġu klassifikati f’żewġ tipi: kontrollaturi ta’ ampiezza ta’ pulsi (PWM) u kontrollaturi ta’ trakking ta’ punt tal-enerġija massima (MPPT). Il-kontrollaturi PWM huma sempliċi u ekonomiċi, iżda jfittxu xi enerġija permezz ta’ iswitching tal-ħargha. Il-kontrollaturi MPPT huma komplikati u kostanti, iżda jioptimizzaw l-output tal-enerġija permezz tal-adjustament tal-voltiġġi u l-kurrent biex jmissjaw mal-punt tal-enerġija massima tal-moduli solari jew arrays.

• Batteriji: Dawn huma apparati li jistokkjaw l-enerġija eżtra prodotta mill-moduli solari jew arrays għat-użu futur meta mhux hemm ħalib tas-silġ jew meta l-grid huwa down. Il-batteriji jistgħu jiġu klassifikati f’żewġ tipi: batteriji ta’ piombu u batteriji ta’ litju. Il-batteriji ta’ piombu huma ekonomiċi u aktar diffuzi, iżda għandhom densita’ ta’ enerġija infeżla, xogħol tal-ħin ikbar, u jirequirewu aktar manutenzjoni. Il-batteriji ta’ litju huma kostanti u infeżli, iżda għandhom densita’ ta’ enerġija akbar, xogħol tal-ħin ikbar, u jirequirewu infeżla manutenzjoni.

• Switches: Dawn huma apparati li jikksenu jew jiġbnu parti diversi tas-sistema, bħal moduli solari, inverter, batteriji, loads, jew grid. Is-switches jistgħu jiġu manwal jew awtomatiku, skont il-livell ta’ sigurtà u kontrol neċessar. Is-switches manwal jirequirewu interventu uman biex jiġbnu, sammentiex is-switches awtomatiku jiġbnu permezz ta’ kondizzjonijiet predeterminati jew segnali.

• Meters: Dawn huma apparati li jimmisew u jidwaraw parametri diversi tas-sistema, bħal voltiġġi, kurrent, potenza, enerġija, temperatur, jew irradiance. Il-meters jistgħu jiġu analogi jew digitali, skont it-tip ta’ display u l-akkuratessa neċessarja. Il-meters analogi jistgħu jiksbu agħoli jew dials biex jidwaraw valuri, sammentiex il-meters digitali jistgħu jiksbu numri jew grafiċi biex jidwaraw valuri.

• Cables: Dawn huma wires li jitransmettu l-enerġija bejn komponenti diversi tas-sistema. Il-cables jistgħu jiġu klassifikati f’żewġ tipi: DC cables u AC cables. Il-DC cables jiksbu kurrent diretta mill-moduli solari għal l-inverter jew batteriji, sammentiex l-AC cables jiksbu kurrent alternativa mill-inverter għal l-grid jew loads.

Id-dispożizzjoni ta’ ċ-ċentru tal-enerġija fotovoltaika tintleb diversi fatturi, bħal kundizzjonijiet tas-sit, siza tas-sistema, obbjettivi tad-dissenju, u rikjesti tal-grid. Iwa, id-dispożizzjoni tipika tkonsisti minn tliet parti prinċipali: parte ta’ ġennerazzjoni, parte ta’ trasport, u parte ta’ distribuzzjoni.

Il-parti ta’ ġennerazzjoni inkludiv moduli solari, strutturi tal-montaġġ, u inverter li jipprodottu l-enerġija mill-ħalib tas-silġ.

Il-parti ta’ trasport inkludiv il-cables, switches, u meters li jitransmettu l-enerġija mid-parti ta’ ġennerazzjoni għal parti ta’ distribuzzjoni.

Il-parti ta’ distribuzzjoni inkludiv il-batteriji, kontrollaturi tal-ħargha, u loads li jistokkjaw jew jikseb l-enerġija.

Id-diagramma li jmiss juri esempju ta’ dispożizzjoni ta’ ċ-ċentru tal-enerġija fotovoltaika:

L-operazzjoni ta’ ċ-ċentru tal-enerġija fotovoltaika tintleb diversi fatturi, bħal kundizzjonijiet climatiki, demand tal-load, u status tal-grid. Iwa, l-operazzjoni tipika tkonsisti minn tliet modi prinċipali: mod ta’ ħargha, mod ta’ disħargha, u mod ta’ grid-tie.

Il-mod ta’ ħargha jiġri meta hemm ħalib tas-silġ eżtra u demand tal-load bassa. F’dan il-mod, il-moduli solari jipprodottu aktar enerġija mimma hi miftuħa mill-loads. L-enerġija eżtra tuża biex tħargħa l-batteriji permezz tal-kontrollaturi tal-ħargha.

Il-mod ta’ disħargha jiġri meta m’hemmx ħalib tas-silġ jew demand tal-load alta. F’dan il-mod, il-moduli solari jipprodottu infeżla enerġija mimma hi miftuħa mill-loads. L-enerġija difettiva tinsab minn l-batteriji permezz tal-inverter.

Il-mod ta’ grid-tie jiġri meta hemm disponibilità tal-grid u tariffe favurabbli. F’dan il-mod, il-moduli solari jipprodottu enerġija li tista’ tinfedel fil-grid permezz tal-inverter.

Il-mod ta’ grid-tie jistgħu wkoll jiġri meta hemm outage tal-grid, u backup power huwa meħtieġ. F’dan il-mod, il-moduli solari jipprodottu enerġija li tista’ tikseb mill-loads permezz tal-inverter.

X’huwa ċ-ċentru tal-enerġija solari konċentrata?

Ċ-ċentru tal-enerġija solari konċentrata huwa sustem CSP kbir li jistgħu jiksbu speġli jew lensi biex jikonsentraw l-ħalib tas-silġ fuq receiver li jisilġu flüss li jidderġu tajra jew inġin biex jiprodottu kurrent elektrik. Ċ-ċentru tal-enerġija solari konċentrata jikkonsisti minn diversi komponenti, bħal:

• Collectors: Dawn huma apparati li jirriflettwaw jew jirrifrangaw l-ħalib tas-silġ fuq receiver. Il-collectors jistgħu jiġu klassifikati f’erbgħa tipi: parabolic troughs, parabolic dishes, linear Fresnel reflectors u central receivers. Il-parabolic troughs huma mirrors mgħaffa li jikonsentraw l-ħalib tas-silġ fuq receiver tube linear li jirreġistra fuq l-innea tal-focali tagħhom. Il-parabolic dishes huma mirrors konkavi li jikonsentraw l-ħalib tas-silġ fuq point receiver fuq l-innea tal-focali tagħhom. Il-linear Fresnel reflectors huma mirrors plani li jirriflettwaw l-ħalib tas-silġ fuq receiver tube linear fuqihom. Il-central receivers huma towers mqassmin b’array ta’ mirrors plani magħrufa bħala heliostats li jirriflettwaw l-ħalib tas-silġ fuq point receiver ftit tagħhom.

• Receivers: Dawn huma apparati li jassorbew l-ħalib tas-silġ ikonsentrata u jtrasferuhu għal heat transfer fluid (HTF). Il-receivers jistgħu jiġu klassifikati f’żewġ tipi: external receivers u internal receivers. L-external receivers huma esposti għall-atmosfera u ghandhom ħafna harsa minn konvezzjoni u radjazzjoni. L-internal receivers huma inkapsulati f’vacuum chamber u ghandhom harsa qasira minn insulazzjoni u evacuation.

• Heat transfer fluids: Dawn huma fluids li jiksbu permezz tal-receivers u jtransportaw l-hwa mill-collectors għal power block. Il-heat transfer fluids jistgħu jiġu klassifikati f’żewġ tipi: thermal fluids u molten salts. Il-thermal fluids huma liquids organici bħal oils sintetici jew hydrocarbons li ghandhom boiling points u freezing points bassi. Il-molten salts huma compounds inorganici bħal sodium nitrate jew potassium nitrate li ghandhom kapacita’ ta’ hwa ħafi u vapor pressure bassa.

• Power block: Hawn huwa fejn tigħmel l-enerġija mill-hwa permezz ta’ turbine jew inġin mekkaniċi koppjat ma’ generator. Il-power block jistgħu jiġu klassifikati f’żewġ tipi: steam cycle u Brayton cycle. Il-steam cycle jistgħu jiksbu water bħal HTF u jipprodottu steam li jidderġu turbine connected to an electric generator. Il-Brayton cycle jistgħu jiksbu air bħal HTF u jipprodottu hot air li jidderġu gas turbine connected to an electric generator.

• Storage system: Hawn huwa fejn jistok