Фотovoltaičни електрански centрали

Дефиниција на сонечни електрани

Сонечните електрани генерираат електричество користејќи сонечно енергија и се класифицираат како фотолектични (PV) и концентрирани сонечни електрани (CSP).

Фотолектични електрани

Претвораат сончевата светлина директно во електричество со користење на сонечни ќелии и вклучуваат компоненти како што се сонечни модули, инвертори и батерии.

Фотолектична електрана е голем систем PV поврзан со мрежата и дизајниран да произведе масовна електрична енергија од сончево зрачење. Фотолектична електрана се состои од неколку компоненти, како:

• Сонечни модули: Основните единици на PV систем, направени од сонечни ќелии кои претвараат светлина во електричество. Сонечните ќелии, типички направени од силициум, ги апсорбираат фотоните и ги ослободуваат електроните, креирајќи електрична струја. Сонечните модули можат да се распоредат во серија, паралел или серија-паралел конфигурации, во зависност од потребите за напон и струја на системот.

• Монтажни структури: Можат да бидат фиксни или регулабилни. Фиксните структури се подешни, но не следат движењето на сонцето, што може да намали производството. Регулабилните структури се наклонуваат или ротираат за да го праќаат сонцето, подобрувајќи производството на енергија. Можат да бидат рачни или автоматски, во зависност од потребата за контрола.

• Инвертори: Овие уреди претвораат директната струја (DC) произведена од сонечните модули во алтернативна струја (AC) која може да се испорача на мрежата или да се користи од AC оптоварувачи.

• Инверторите можат да се класифицираат во две типови: централни инвертори и микроскопски инвертори. Централните инвертори се големи единици кои се поврзуваат со неколку сонечни модули или низи и даваат една AC излез. Микроскопските инвертори се малите единици кои се поврзуваат со секој сонечен модул или панел и даваат поединечни AC излази. Централните инвертори се подешни и ефикасни за големи системи, додека микроскопските инвертори се подесни и надежни за малите системи.

• Регулатори на напон: Регулираат напонот и струјата од сонечните модули за да се спречи прекомерно зарежување или разарежување на батериите. Долзуваат во два типа: импулсна широчина на модулација (PWM) и максимална точка на следење на моќта (MPPT). PWM регулаторите се попрости и подешни, но губат некоја енергија. MPPT регулаторите се поефикасни и оптимизираат енергискиот излез со подударување на максималната точка на моќта на сонечните модули.

• Батерии: Овие уреди складираат излишна електрична енергија генерирана од сонечните модули или низи за почеток кога нема сончева светлина или кога мрежата е прекината. Батериите можат да се класифицираат во два типа: свинцено-киселини батерии и литиум-ионни батерии. Свинцено-киселините батерии се подешни и повеќе користени, но имаат нижо енергиско густина, краток живот и бараат повеќе одржување. Литиум-ионните батерии се подразбираат и помалку чести, но имаат повисока енергиска густина, подолг живот и бараат помалку одржување.

• Прекинувачи: Поврзуваат или прекинуваат делови од системот, како што се сонечни модули, инвертори и батерии. Можат да бидат рачни или автоматски. Рачните прекинувачи бараат локална операција, додека автоматските прекинувачи работат на основа на предефинирани услови или сигнали.

• Мерачи: Овие уреди мерат и прикажуваат различни параметри на системот, како што се напон, струја, моќ, енергија, температура или облучување. Мерачите можат да бидат аналогни или цифрови, во зависност од типот на приказ и потребата за точност. Аналогните мерачи користат игли или дијалекти за прикажување на вредности, додека цифровите мерачи користат броеви или графики за прикажување на вредности.

• Кабели: Овие жици пренесуваат електричество меѓу различни компоненти на системот. Кабелите можат да се класифицираат во два типа: DC кабели и AC кабели. DC кабелите пренесуваат директна струја од сонечните модули до инверторите или батерии, додека AC кабелите пренесуваат алтернативна струја од инверторите до мрежата или оптоварувачи.

Делот на генерирање вклучува сонечни модули, монтажни структури и инвертори кои произведуваат електричество од сончева светлина.Делот на пренос вклучува кабели, прекинувачи и мерачи кои пренесуваат електричество од делот на генерирање до делот на дистрибуција.

Делот на дистрибуција вклучува батерии, регулатори на напон и оптоварувачи кои складираат или потрошат електричество.Следниов дијаграм покажува пример на распоред на фотолектична електрана:

Функционирањето на фотолектична електрана зависи од неколку фактори, како што се временски услови, барање на оптоварувачи и статус на мрежата. Меѓутоа, типичната операција се состои од три главни режими: режим на зарежување, режим на разарежување и режим на поврзување со мрежата.

Режимот на зарежување се случува кога има излишна сончева светлина и ниско барање. Во овој режим, сонечните модули генерираат повеќе електричество отколку што е потребно. Излишното електричество зарежува батериите преку регулаторите на напон.

Режимот на разарежување се случува кога нема сончева светлина или има високо барање. Во овој режим, сонечните модули генерираат помалку електричество отколку што е потребно за оптоварувачите. Недостатокот на електричество се доставува од батериите преку инверторите.

Режимот на поврзување со мрежата исто така може да се случи кога има прекин во мрежата и е потребна резервна моќ. Во овој режим, сонечните модули генерираат електричество која може да се користи од оптоварувачите преку инверторите.

Преимущества

• Сонечните електрани користат обновливи и чисти извори на енергија кои не издадуваат парникови гасови или загадувачи.

• Сонечните електрани можат да намалат зависноста од горива и да ја подобрат енергетската безбедност и разнобразност.

• Сонечните електрани можат да достават електричество во отдалечени области каде што поврзувањето со мрежата не е можно или надежно.

• Сонечните електрани можат да креираат локални работни места и економски блага за заедниците и регионите.

• Сонечните електрани можат да се висти од различни стимули и политики кои ги поддржуваат развојот и примената на обновливите извори на енергија.

Недостатоци

• Сонечните електрани бараат големи площи земја и можат да имаат еколошки влијание врз живите биња, флора и водни ресурси.

• Сонечните електрани имаат високи почетни каптални трошоци и долги периоди на враќање на инвестицијата во споредба со конвенционалните електрани.

• Сонечните електрани имаат ниски фактори на капацитет и зависат од временските услови и дијурните циклуси што влијаат на нивниот излез и надежност.

• Сонечните електрани бараат резервни или складишни системи за да се осигура непрекината достава на електричество во периоди на ниска или нема сончева светлина.

• Сонечните електрани се соочуваат со технички предизвици како што се интеграција со мрежата, поврзување, пренос и дистрибуција.