תחנות כוח פוטו-וולטאיות

הגדרת תחנות כוח סולאריות

תחנות כוח סולריות מפיקות חשמל באמצעות אנרגיה סולארית, ומיועדות לסוגי תחנות כוח פוטו-וולטיות (PV) ותחנות כוח סולאריות מרוכזות (CSP).

תחנות כוח פוטו-וולטיות

מומרת אור השמש ישירות לחשמל באמצעות תאים סולאריים וכלולים רכיבים כמו מודולי שמש, המרתנים ובטריות.

תחנת כוח פוטו-וולטית היא מערכת PV גדולה שמחוברת לרשת ומכוונת לייצר כמות גדולה של חשמל מאנרגיית קרינה סולארית. תחנת כוח פוטו-וולטית כוללת מספר רכיבים כגון:

• מודולי שמש: היחידות הבסיסיות של מערכת PV, המורכבות מתאים סולאריים שממירים אור לחשמל. תאים סולאריים, בדרך כלל עשויים מסיליקון, סופגים פוטונים ומפיחים אלקטרונים, יוצרים זרם חשמלי. מודולי שמש יכולים להיות ממוינים בסדר, מקבילים או סדר-מקביל, בהתאם לדרישות הנעילה והזרם של המערכת.

• מבני התקנה: CanBeFixedOrAdjustable. מבנים קבועים הם זולים יותר אך לא עוקבים אחר תנועת השמש, אולי מפחיתים את התפוקה. מבנים מתכווננים נוטים או מסובבים כדי לעקוב אחרי השמש, מגבירים את ייצור האנרגיה. הם יכולים להיות ידניים או אוטומטיים, בהתאם לשליטה הנדרשת.

• המרתנים: מכשירים הממירים את הזרם הישר (DC) שנוצר על ידי מודולי השמש לזרם חילופין (AC) שיכול להוזנק לרשת או לשימוש במטענים AC.

• המרתנים יכולים להתחלק לשני סוגים: המרתנים מרכזיים והמרתנים מיקרו. המרתנים מרכזיים הם יחידות גדולות המחברות מספר מודולי שמש או מערכים ומספקות פלט AC אחד. המרתנים מיקרו הם יחידות קטנות המחוברות לכל מודול שמש או ללוח ומספקות פלטים AC אישיים. המרתנים מרכזיים הם יעילים יותר וקosti-effective עבור מערכות גדולות, בעוד שהמרתנים מיקרו הם גמישים ואמינים יותר למערכות קטנות.

• בקרות טעינה: רגולציה של הנעילה והזרם מהמודולי שמש למנוע מטעינת יתר או מפריקת יתר של הבטריות. הם קיימים בשני סוגים: מודולציה רוחב פולס (PWM) ומעקב אחר נקודת הספק המקסימלית (MPPT). בקרות PWM פשוטות יותר וזולות יותר אך מפסידות חלק מהאנרגיה. בקרות MPPT יעילות יותר וממקסימות את תפוקת האנרגיה על ידי התאמה לנקודת הספק המקסימלית של מודולי השמש.

• בטריות: מכשירים המשמרים חשמל עודף שנוצר על ידי מודולי השמש או מערכים לשימוש מאוחר כאשר אין אור שמש או כאשר הרשת אינה פעילה. בטריות יכולות להתחלק לשני סוגים: בטריות פלדה-חומצה ובטריית ליתיום-יון. בטריות פלדה-חומצה זולות יותר ונמצאות בשימוש רחב יותר, אך יש להן צפיפות אנרגיה נמוכה, תוחלת חיים קצרה יותר ודורשותيان תחזוקה רבה יותר. בטריות ליתיום-יון הן יקרות יותר ונדירות יותר, אך יש להן צפיפות אנרגיה גבוהה, תוחלת חיים ארוכה יותר ודורשות תחזוקה פחותה.

• מפסקים: מחברים או מכינים חלקים של המערכת, כמו מודולי שמש, המרתנים ובטריות. הם יכולים להיות ידניים או אוטומטיים. מפסקים ידניים דורשים פעולה אנושית, בעוד שמפסקים אוטומטיים פועלים על בסיס תנאים מוגדרים מראש או אותות.

• מדדי: מכשירים המודדים ומציגים פרמטרים שונים של המערכת, כגון נעילה, זרם, כוח, אנרגיה, טמפרטורה או הקרנה. מדדי יכולים להיות אנלוגיים או דיגיטליים, בהתאם לסוג הצג והדיוק הנדרש. מדדי אנלוגיים משתמשים באצבעות או בתצורות כדי להראות ערכים, בעוד שמדדי דיגיטליים משתמשים במספרים או גרפים כדי להראות ערכים.

• cabels: חוטים המעבירים חשמל בין רכיבים שונים של המערכת. kabilye יכולות להתחלק לשני סוגים: kabilye DC ו-kabilye AC. kabilye DC מעבירים זרם ישיר מהמודולי שמש להמרתנים או לבטריות, בעוד kabilye AC מעבירים זרם חילופין מהמרתנים לרשת או למטענים.

החלק של ייצור כולל מודולי שמש, מבני התקנה והמרתנים שמייצרים חשמל מאור השמש.החלק של העברת החשמל כולל kabilye, מפסקים ומדדי העבירים חשמל מהחלק של הייצור לחלק של הפצת החשמל.

החלק של הפצת החשמל כולל בטריות, בקרות טעינה ומטענים שמשמרים או צורכים חשמל.התרשים הבא מציג דוגמה לתכנון של תחנת כוח פוטו-וולטית:

פעולת תחנת כוח פוטו-וולטית תלויה במספר גורמים, כגון תנאי מזג אוויר, דרישת מטען וסטטוס הרשת. עם זאת, פעולה טיפוסית כוללת שלושה מצבים עיקריים: מצב טעינה, מצב הפריקה ומצב תקשרות לרשת.

מצב טעינה קורה כאשר יש עודף אור שמש ודemand נמוך. במצב זה, מודולי שמש מייצרים יותר חשמל מאשר נדרש. החשמל הנוסף מטעין את הבטריות דרך בקרות הטעינה.

מצב ההפריקה מתרחש כאשר אין אור שמש או דרישת מטען גבוהה. במצב זה, מודולי שמש מייצרים פחות חשמל מאשר נדרש למטענים. החשמל המפגר מסופק על ידי הבטריות דרך המרתנים.

מצב תקשרות לרשת יכול גם להתרחש כאשר יש תקלה ברשת וצריך כוח חירום. במצב זה, מודולי שמש מייצרים חשמל שיכול לשמש למטענים דרך המרתנים.

יתרונות

• תחנות כוח סולריות משתמשות באנרגיה מתחדשת ונקייה שאינה פולטת גזי חממה או מזהמים.

• תחנות כוח סולריות יכולות להפחית את התלות בדלקים מאובנים ולהגביר את הבטיחות האנרגטית והמגוון.

• תחנות כוח סולריות יכולות לספק חשמל באזורים מרוחקים שבהם תקשרות לרשת אינה אפשרית או אמינה.

• תחנות כוח סולריות יכולות ליצור מקומות עבודה מקומיים ויתרונות כלכליים לקהילות ולאזורים.

• תחנות כוח סולריות יכולות להנות מהמרוצויות ואסטרטגיות שונות שתומכות בייצור ובהפצה של אנרגיה מתחדשת.

חסרונות

• תחנות כוח סולריות דורשות שטחים גדולים ועשויות להשפיע סביבתית על חיות בר, צמחייה ומשאבים מים.

• תחנות כוח סולריות בעלות עלויות הון ראשוניות גבוהות ותקופות החזר גבוהות בהשוואה לתחנות כוח קונבנציונליות.

• תחנות כוח סולריות בעלות מקדמי קיבולת נמוכים תלויות בתנאי מזג אוויר ומחזורים יומיים המשפיעים על תפוקתם ואמינותם.

• תחנות כוח סולריות צריכות מערכות גיבוי או אחסון כדי להבטיח אספקה מתמשכת של חשמל במהלך תקופות של אור שמש נמוך או ללא אור שמש.

• תחנות כוח סולריות מתמודדות עם אתגרים טכניים כגון אינטגרציה לרשת, התקשרות, העברה ופיזור.