Solcellanekverk

Definisjon av solkraftverk

Solkraftverk genererer elektrisitet ved hjelp av solenergi og er inndelt i fotovoltiske (PV) og koncentrerte solkraftverk (CSP).

Fotovoltiske kraftverk

Konverterer sollys direkte til elektrisitet ved hjelp av solceller og inkluderer komponenter som solmoduler, invertere og batterier.

Et fotovoltisk kraftverk er et stort PV-system som er koblet til nettet og designet for å produsere bulk elektrisk energi fra solstråling. Et fotovoltisk kraftverk består av flere komponenter, som:

• Solmoduler: De grunnleggende enhetene i et PV-system, sammensatt av solceller som omformer lys til elektrisitet. Solceller, typisk laget av silisium, absorberer fotoner og frigjør elektroner, som skaper en elektrisk strøm. Solmoduler kan arrangeres i serie, parallelle eller serie-parallelle konfigurasjoner, avhengig av systemets spenning- og strømnedsbehov.

• Montasjestrukturer: Disse kan være feste eller justerbare. Faste strukturer er billigere, men følger ikke solens bevegelse, noe som muligens reduserer utbytte. Justerbare strukturer helner eller roterer for å spore solen, noe som øker energiproduksjonen. De kan være manuelle eller automatiske, avhengig av kontrollbehovet.

• Invertere: Disse er enheter som konverterer den direkte strømmen (DC) produsert av solmodulene til alternerende strøm (AC) som kan matas inn i nettet eller brukes av AC-laster.

• Invertere kan deles inn i to typer: sentrale invertere og mikroinvertere. Sentrale invertere er store enheter som kobler flere solmoduler eller -arrayer og gir ett enkelt AC-utgangspunkt. Mikroinvertere er små enheter som kobler hver solmodul eller -panel og gir individuelle AC-utgangspunkter. Sentrale invertere er mer kostnadseffektive og effektive for stor-skala systemer, mens mikroinvertere er mer fleksible og pålitelige for små-skala systemer.

• Ladestyrere: Regulerer spenningen og strømmen fra solmoduler for å forhindre overladning eller overutnyttelse av batterier. De kommer i to typer: pulssvingbredde-modulasjon (PWM) og maksimal effektpunkt-sporing (MPPT). PWM-styrere er enklere og billigere, men sløser litt energi. MPPT-styrere er mer effektive og optimaliserer energiutbytte ved å matche solmodulenes maksimale effektpunkt.

• Batterier: Disse er enheter som lagrer overskuddsstrøm generert av solmoduler eller -arrayer for senere bruk når det ikke er sollys eller når nettet er nede. Batterier kan deles inn i to typer: blysyre-batterier og litium-ion-batterier. Blysyre-batterier er billigere og mer utbredt, men har lavere energitette, kortere levetid og krever mer vedlikehold. Litium-ion-batterier er mer kostbare og mindre vanlige, men har høyere energitette, lengre levetid og krever mindre vedlikehold.

• Skruer: Kobler eller skjærer deler av systemet, som solmoduler, invertere og batterier. De kan være manuelle eller automatiske. Manuelle skruer trenger menneskelig drift, mens automatiske skruer fungerer basert på forhåndsdefinerte betingelser eller signaler.

• Målere: Disse er enheter som måler og viser ulike parametre i systemet, som spenning, strøm, effekt, energi, temperatur eller stråling. Målere kan være analoge eller digitale, avhengig av type visning og nødvendig nøyaktighet. Analoge målere bruker nåler eller visere for å vise verdier, mens digitale målere bruker tall eller grafer for å vise verdier.

• Kabler: Disse er ledninger som transmitterer elektrisitet mellom ulike komponenter i systemet. Kabler kan deles inn i to typer: DC-kabler og AC-kabler. DC-kabler bærer direkte strøm fra solmodulene til invertere eller batterier, mens AC-kabler bærer alternerende strøm fra invertere til nettet eller laster.

Generasjonsdelen inkluderer solmoduler, montasjestrukturer og invertere som produserer elektrisitet fra sollys. Overføringsdelen inkluderer kabler, skruer og målere som transmitterer elektrisitet fra generasjonsdelen til distribusjonsdelen.

Distribusjonsdelen inkluderer batterier, ladestyrere og laster som lagrer eller forbruker elektrisitet. Følgende diagram viser et eksempel på en layout for et fotovoltisk kraftverk:

Drift av et fotovoltisk kraftverk avhenger av flere faktorer, som værforhold, lastebelastning og nettstatus. Imidlertid består en typisk drift av tre hovedmoduser: lade-modus, tomme-modus og nett-til-modus.

Lademodus forekommer når det er overskudd av sollys og lav belastning. I denne modusen genererer solmoduler mer elektrisitet enn som trengs. Den ekstra elektrisiteten lader batteriene gjennom ladestyrerne.

Tommemodus oppstår når det ikke er sollys eller når det er høy belastning. I denne modusen genererer solmoduler mindre elektrisitet enn som trengs av lastene. Det manglende elektrisiteten leveres av batteriene gjennom inverterne.

Nett-til-modus kan også oppstå når det er en nettausfall, og backup-strøm er nødvendig. I denne modusen genererer solmoduler elektrisitet som kan brukes av lastene gjennom inverterne.

Fordeler

• Solkraftverk bruker fornybar og ren energi som ikke slipper ut drivhusgasser eller forurensninger.

• Solkraftverk kan redusere avhengigheten av fossile brensler og forbedre energisikkerhet og diversitet.

• Solkraftverk kan gi elektrisitet i fjerne områder der nettforbindelse ikke er mulig eller pålitelig.

• Solkraftverk kan skape lokale jobber og økonomiske fordeler for samfunn og regioner.

• Solkraftverk kan nyte godt av ulike incitativer og politikker som støtter utviklingen og implementeringen av fornybar energi.

Ulemper

• Solkraftverk krever store landarealer og kan ha miljøeffekter på vilt, vegetasjon og vannressurser.

• Solkraftverk har høye initielle kapitalkostnader og lange tilbakebetalingstider sammenlignet med konvensjonelle kraftverk.

• Solkraftverk har lave kapasitetsfaktorer og avhenger av værforhold og døgnvariasjoner som påvirker deres utbytte og pålitelighet.

• Solkraftverk trenger backup- eller lagringssystemer for å sikre en jevn strømforsyning under perioder med lite eller ingen sollys.

• Solkraftverk møter tekniske utfordringer som nettintegrering, tilkobling, transmisjon og distribusjon.