Aurinkosähkövoimalat

Aurinkovoimajäteiden määritelmä

Aurinkovoimajätteet tuottavat sähköä aurinkoenergian avulla ja ne on luokiteltu valosähköiseen (PV) ja konsentroituun aurinkoenergiaan (CSP).

Valosähköiset voimalat

Muuntavat suoraan aurinkoa sähköksi käyttäen aurinkopaneleja ja sisältävät komponentteja kuten aurinkomoduulit, inversorit ja akut.

Valosähköinen voimala on suuri mittakaavan PV-järjestelmä, joka on yhdistetty verkkoon ja suunniteltu tuottamaan massiivista sähkövoimaa aurinkosäteilystä. Valosähköinen voimala koostuu useista komponenteista, kuten:

• Aurinkomoduulit: Perusyksiköt PV-järjestelmässä, jotka koostuvat aurinkokolmioista, jotka muuttavat valoa sähköksi. Aurinkokolmiot, tyypillisesti valmistettu silikosta, imevät fotonit ja vapauttavat elektronit, luo sähkövirtauksen. Aurinkomoduulit voidaan järjestää sarjassa, rinnakkaan tai sarja-rinnakkaisessa konfiguraatiossa riippuen järjestelmän jännite- ja virtatarpeista.

• Asennusrakenteet: Ne voivat olla kiinteitä tai säädettäviä. Kiinteät rakenteet ovat halvempia, mutta eivät seuraa aurinkoa, mikä voi vähentää tuotantoa. Säädettävät rakenteet kallistuvat tai pyöriävät seuraakseen aurinkoa, parantaen energiantuotantoa. Ne voivat olla manuaalisia tai automaattisia riippuen tarvitsemasta ohjauksesta.

• Inversorit: Nämä laitteet muuntavat aurinkomoduuleilla tuotetun suoran sähkövirran (DC) vaihtovirtaksi (AC), jota voidaan syöttää verkkoon tai käyttää AC-kuormille.

• Inversorit voidaan luokitella kahteen tyyppiin: keskusinversorit ja mikroinversorit. Keskusinversorit ovat suuria yksiköitä, jotka yhdistävät useita aurinkomoduuleita tai -paneleja ja tarjoavat yhden AC-ulostulon. Mikroinversorit ovat pieniä yksiköitä, jotka yhdistetään jokaiseen aurinkomoduuliin tai -paneliin ja tarjoavat yksittäisiä AC-ulostulon. Keskusinversorit ovat tehokkaampia ja edullisempia suurten järjestelmien kannalta, kun taas mikroinversorit ovat joustavampia ja luotettavampia pienempien järjestelmien kannalta.

• Lataussäädimet: Reguloivat jännitettä ja virtaa aurinkomoduuleilta estääkseen akun ylikuormittumisen tai alikuormittumisen. Ne tulevat kahdessa versiossa: pulssileveyden modulaatiolla (PWM) ja maksimivoiman pisteen seurannalla (MPPT). PWM-säädimet ovat yksinkertaisempia ja edullisempia, mutta hävittävät osan energiasta. MPPT-säädimet ovat tehokkaampia ja optimoivat energiantuotannon sopeuttamalla aurinkomoduulien maksimivoimapistettä.

• Akut: Nämä laitteet tallentavat ylijäämäsähköä, joka on tuotettu aurinkomoduuleilla tai -paneelilla myöhemmäksi käytettäväksi, kun ei ole aurinkoa tai kun verkkoyhteys on katossa. Akut voidaan luokitella kahteen tyyppiin: lyijy-happoakut ja litium-ioniakut. Lyijyhappoakut ovat edullisempia ja laajemmin käytettyjä, mutta niillä on alempi energiateho, lyhyempi elinkaari ja niitä tarvitaan enemmän huollon. Litium-ioniakut ovat kalliimpia ja harvinaisempia, mutta niillä on korkeampi energiateho, pidempi elinkaari ja niitä tarvitaan vähemmän huollon.

• Kytkimet: Yhdistävät tai irrottavat osia järjestelmästä, kuten aurinkomoduuleita, inversoreita ja akkuja. Ne voivat olla manuaalisia tai automaattisia. Manuaaliset kytkimet vaativat ihmisen toimintaa, kun taas automaattiset kytkimet toimivat ennaltamääritellyn ehdoiden tai signaalien perusteella.

• Mittarit: Nämä laitteet mitaavat ja näyttävät erilaisia järjestelmän parametreja, kuten jännitettä, virtaa, tehoa, energiaa, lämpötilaa tai säteilyä. Mittarit voivat olla analogisia tai digitaalisia riippuen näytön tyyppistä ja tarvittavasta tarkkuudesta. Analogiset mittarit käyttävät neuleita tai viisareita arvojen näyttämiseen, kun taas digitaaliset mittarit käyttävät numeroita tai kaavioita arvojen näyttämiseen.

• Kaapelit: Nämä johtimet kuljettavat sähköä järjestelmän eri komponenttien välillä. Kaapelite voidaan luokitella kahteen tyyppiin: DC-kaapelit ja AC-kaapelit. DC-kaapelit kuljettavat suoraa sähkövirtaa aurinkomoduuleilta inversoreihin tai akkuun, kun taas AC-kaapelit kuljettavat vaihtovirtaa inversoreilta verkkoon tai kuormille.

Tuotantopuoli sisältää aurinkomoduulit, asennusrakenteet ja inversorit, jotka tuottavat sähköä aurinkovalosta.Siirtopuoli sisältää kaapelit, kytkimet ja mittarit, jotka kuljettavat sähköä tuotantopuolta jakeluun.

Jakeluosio sisältää akut, lataussäädimet ja kuormat, jotka varastoivat tai kuluttavat sähköä.Seuraava kaavio näyttää esimerkin valosähköisen voimalan asettelusta:

Valosähköisen voimalan toiminta riippuu useista tekijöistä, kuten sääolosuhteista, kuorman vaatimuksista ja verkon tilasta. Kuitenkin tyypillinen toiminta koostuu kolmesta päätoimintatilasta: lataustilasta, purkutilasta ja verkkoyhteydestä.

Lataustila tapahtuu, kun on ylijäämää aurinkoa ja alhainen vaatimus. Tässä tilassa aurinkomoduulit tuottavat enemmän sähköä kuin tarvitaan. Lisäenergia lataa akkuja lataussäädinten kautta.

Purkutila sattuu, kun ei ole aurinkoa tai kun kuorman vaatimus on korkea. Tässä tilassa aurinkomoduulit tuottavat vähemmän sähköä kuin kuormat tarvitsevat. Puute sähköä toimitetaan akkuista inversoreiden kautta.

Verkkoyhteys voi myös tapahtua, kun on verkkoongelma, ja varakysymys on tarpeellinen. Tässä tilassa aurinkomoduulit tuottavat sähköä, jota voidaan käyttää kuormille inversoreiden kautta.

Eduet

• Aurinkovoimajätteet käyttävät uusiutuvaa ja puhtaata energiaa, joka ei päästöile kasvihuonekaasuja tai saasteita.

• Aurinkovoimajätteet voivat vähentää riippuvuutta fossiilisista polttoaineista ja parantaa energiaturvallisuutta ja monipuolisuutta.

• Aurinkovoimajätteet voivat tarjota sähköä kaukaisissa alueissa, joissa verkko-yhteys ei ole mahdollista tai luotettavaa.

• Aurinkovoimajätteet voivat luoda paikallisia työpaikkoja ja taloudellisia etuja yhteisöille ja alueille.

• Aurinkovoimajätteet voivat hyötyä erilaisista kannustimista ja politiikoista, jotka tukevat uusiutuvan energian kehitystä ja käyttöönottoa.

Haitat

• Aurinkovoimajätteet vaativat suuria maapinta-alueita ja voivat aiheuttaa ympäristövaikutuksia eläimille, kasveille ja vesivarannoille.

• Aurinkovoimajätteillä on korkeat alkuperäiskustannukset ja pitkät takaisinmaksujakson verrattuna perinteisiin voimaloihin.

• Aurinkovoimajätteillä on alhaiset kapasiteettikerroin ja ne riippuvat sääolosuhteista ja päivä-aikaisten syklujen vaikutuksista, jotka vaikuttavat tuotantoonsa ja luotettavuuteensa.

• Aurinkovoimajätteet tarvitsevat varavarastoja tai varastojärjestelmiä, jotta varmistetaan sähköntuotannon jatkuvuus ajanjaksoina, jolloin aurinkoa on vähän tai ei lainkaan.

• Aurinkovoimajätteet kohtaavat teknisiä haasteita, kuten verkon integraatio, yhteys, siirto ja jakelu.