Elektrownie słoneczne: Rodzaje komponenty i zasady działania

Elektrownie słoneczne to systemy, które wykorzystują energię słoneczną do generowania prądu elektrycznego. Mogą być podzielone na dwa główne typy: elektrownie fotowoltaiczne (PV) i elektrownie z koncentracją energii słonecznej (CSP). Elektrownie fotowoltaiczne przekształcają światło słoneczne bezpośrednio w prąd elektryczny za pomocą komórek słonecznych, podczas gdy elektrownie z koncentracją energii słonecznej wykorzystują lustra lub soczewki do skupienia światła słonecznego i nagrzewają płyn, który napędza turbinę lub silnik. W tym artykule wyjaśnimy komponenty, układ i działanie obu typów elektrowni słonecznych, jak również ich zalety i wady.

Co to jest elektrownia fotowoltaiczna?

Elektrownia fotowoltaiczna to duża instalacja PV, która jest połączona z siecią i zaprojektowana do produkcji dużej ilości energii elektrycznej z promieniowania słonecznego. Elektrownia fotowoltaiczna składa się z kilku komponentów, takich jak:

• Moduły słoneczne: Są to podstawowe jednostki systemu PV. Składają się one z komórek słonecznych, które przekształcają światło w prąd elektryczny. Komórki słoneczne są zwykle wykonane z krzemu, który jest półprzewodnikiem, który może absorbuować fotony i uwolnić elektrony. Elektrony przepływają przez obwód i tworzą prąd elektryczny. Moduły słoneczne mogą być ułożone w różnych konfiguracjach, takich jak szereg, równolegle lub szereg-równolegle, w zależności od wymagań dotyczących napięcia i prądu systemu.

• Konstrukcje montażowe: Są to ramy lub stojaki, które wspierają i orientują moduły słoneczne. Mogą być stałe lub regulowane, w zależności od lokalizacji i klimatu stanowiska. Stałe konstrukcje montażowe są tańsze i prostsze, ale nie śledzą ruchu słońca i mogą zmniejszyć wydajność systemu. Regulowane konstrukcje montażowe mogą nachylać lub obracać moduły słoneczne, aby śledzić pozycję słońca i optymalizować produkcję energii. Mogą być ręczne lub automatyczne, w zależności od potrzebnej kontroli i dokładności.

• Inwertery: Są to urządzenia, które przekształcają prąd stały (DC) produkowany przez moduły słoneczne w prąd zmienny (AC), który może być podawany do sieci lub używany przez obciążenia AC.

  

• Inwertery można podzielić na dwa typy: centralne inwertery i mikroinwertery. Centralne inwertery to duże jednostki, które łączą wiele modułów słonecznych lub tablic i dostarczają pojedynczy wyjście AC. Mikroinwertery to małe jednostki, które łączą się z każdym modułem słonecznym lub panelem i dostarczają indywidualne wyjścia AC. Centralne inwertery są bardziej ekonomiczne i efektywne dla dużych systemów, podczas gdy mikroinwertery są bardziej elastyczne i niezawodne dla małych systemów.

• Regulatory ładowania: Są to urządzenia, które regulują napięcie i prąd modułów słonecznych lub tablic, aby zapobiec nadładowaniu lub nad-rozładowaniu akumulatorów. Regulatory ładowania można podzielić na dwa typy: kontrolery szerokości impulsu (PWM) i kontrolery śledzenia maksymalnej mocy (MPPT). Kontrolery PWM są prostsze i taniejsze, ale tracą część energii, przełączając prąd ładowania. Kontrolery MPPT są bardziej skomplikowane i drogie, ale optymalizują wydajność energetyczną, dostosowując napięcie i prąd do maksymalnego punktu mocy modułów słonecznych lub tablic.

• Akumulatory: Są to urządzenia, które przechowują nadmiar energii elektrycznej wygenerowanej przez moduły słoneczne lub tablice do późniejszego użytku, gdy nie ma światła słonecznego lub gdy sieć jest niedostępna. Akumulatory można podzielić na dwa typy: akumulatory ołowiowe i litowo-jonowe. Akumulatory ołowiowe są tańsze i szerzej stosowane, ale mają niższą gęstość energii, krótszy czas życia i wymagają więcej utrzymania. Litowo-jonowe akumulatory są droższe i rzadziej spotykane, ale mają wyższą gęstość energii, dłuższy czas życia i wymagają mniej utrzymania.

• Przełączniki: Są to urządzenia, które łączą lub rozłączają różne części systemu, takie jak moduły słoneczne, inwertery, akumulatory, obciążenia lub sieci. Przełączniki mogą być ręczne lub automatyczne, w zależności od poziomu bezpieczeństwa i kontroli. Ręczne przełączniki wymagają interwencji człowieka do ich obsługi, podczas gdy automatyczne przełączniki działają na podstawie zdefiniowanych warunków lub sygnałów.

• Liczniki: Są to urządzenia, które mierzą i wyświetla various parametry systemu, takie jak napięcie, prąd, moc, energia, temperatura lub nasłonecznienie. Liczniki mogą być analogowe lub cyfrowe, w zależności od rodzaju wyświetlacza i wymaganej dokładności. Analogowe liczniki używają igieł lub tarcz do pokazywania wartości, podczas gdy cyfrowe liczniki używają liczb lub wykresów do pokazywania wartości.

• Kable: Są to druty, które przesyłają prąd elektryczny między różnymi komponentami systemu. Kable można podzielić na dwa typy: kabele DC i kabele AC. Kabele DC przesyłają prąd stały od modułów słonecznych do inwerterów lub akumulatorów, podczas gdy kabele AC przesyłają prąd zmienny od inwerterów do sieci lub obciążeń.

Układ elektrowni fotowoltaicznej zależy od wielu czynników, takich jak warunki lokalizacji, rozmiar systemu, cele projektowe i wymagania sieci. Jednak typowy układ składa się z trzech głównych części: część generacyjna, część transmisyjna i część dystrybucyjna.

Część generacyjna obejmuje moduły słoneczne, konstrukcje montażowe i inwertery, które produkują prąd elektryczny ze światła słonecznego.

Część transmisyjna obejmuje kab