Fotovoltaiska kraftverk

Encyclopedia

Fält: Encyklopedi

China

Definition av solkraftverk

Solkraftverk genererar el genom att använda solenergi och delas in i fotovoltaiska (PV) och koncentrerade solkraftverk (CSP).

Fotovoltaiska kraftverk

Konverterar solljus direkt till elektricitet med hjälp av solceller och inkluderar komponenter som solmoduler, omvandlare och batterier.

Ett fotovoltaiskt kraftverk är ett storskaligt PV-system som är anslutet till nätet och utformat för att producera stor mängd elektrisk energi från solstrålning. Ett fotovoltaiskt kraftverk består av flera komponenter, såsom:

Solmoduler: De grundläggande enheterna i ett PV-system, sammansatta av solceller som omvandlar ljus till elektricitet. Solceller, vanligtvis gjorda av silikon, absorberar fotoner och frigör elektroner, vilket skapar en elektrisk ström. Solmoduler kan arrangeras i serie, parallell eller serie-parallella konfigurationer beroende på systemets spännings- och strömnivåer.

Monteringsstrukturer: De kan vara fasta eller justerbara. Fasta strukturer är billigare men följer inte solens rörelse, vilket kan minska utmatningen. Justerbara strukturer lutar eller roterar för att spåra solen, vilket ökar energiproduktionen. De kan vara manuella eller automatiserade beroende på den kontroll som behövs.

Omvandlare: Dessa är enheter som omvandlar den direkta strömmen (DC) som produceras av solmodulerna till växelström (AC) som kan matas in i nätet eller användas av AC-belastningar.

Omvandlare kan indelas i två typer: centrala omvandlare och mikro-omvandlare. Centrala omvandlare är stora enheter som ansluter flera solmoduler eller arrayer och ger en enda AC-utgång. Mikro-omvandlare är små enheter som ansluts till varje solmodul eller panel och ger individuella AC-utgångar. Centrala omvandlare är mer kostnadseffektiva och effektiva för storskaliga system, medan mikro-omvandlare är mer flexibla och pålitliga för småskaliga system.

Laddningskontroller: Reglerar spänningen och strömmen från solmoduler för att förhindra överladdning eller överdisken av batterier. De finns i två typer: pulssviddbestämning (PWM) och maximienergipunktsspårning (MPPT). PWM-kontroller är enklare och billigare men slösar viss energi. MPPT-kontroller är mer effektiva och optimiserar energiutmatningen genom att matcha solmodulernas maximala energipunkt.

Batterier: Dessa är enheter som lagrar överflödande elektricitet som genereras av solmoduler eller arrayer för senare användning när det inte finns solljus eller när nätet är nere. Batterier kan indelas i två typer: bly-acidbatterier och lithium-ionbatterier. Bly-acidbatterier är billigare och mer utbredda, men de har lägre energitäthet, kortare livslängd och kräver mer underhåll. Lithium-ionbatterier är dyrare och mindre vanliga, men de har högre energitäthet, längre livslängd och kräver mindre underhåll.

Brytare: Ansluter eller kopplar bort delar av systemet, som solmoduler, omvandlare och batterier. De kan vara manuella eller automatiserade. Manuella brytare behöver mänsklig operation, medan automatiserade brytare fungerar baserat på fördefinierade villkor eller signaler.

Mätare: Dessa är enheter som mäter och visar olika parametrar i systemet, som spänning, ström, effekt, energi, temperatur eller strålning. Mätare kan vara analoga eller digitala, beroende på typen av display och nödvändig noggrannhet. Analogmätare använder nålar eller skal för att visa värden, medan digitala mätare använder siffror eller grafer för att visa värden.

Kablar: Dessa är trådar som överför elektricitet mellan olika komponenter i systemet. Kablar kan indelas i två typer: DC-kablar och AC-kablar. DC-kablar bär direktström från solmodulerna till omvandlare eller batterier, medan AC-kablar bär växelström från omvandlare till nätet eller belastningar.

Genereringsdelen inkluderar solmoduler, monteringsstrukturer och omvandlare som producerar elektricitet från solljus.Överföringsdelen inkluderar kablar, brytare och mätare som överför elektricitet från genereringsdelen till distributionsdelen.

Distributionsdelen inkluderar batterier, laddningskontroller och belastningar som lagrar eller konsumerar elektricitet.Följande diagram visar ett exempel på layout för ett fotovoltaiskt kraftverk:

Driften av ett fotovoltaiskt kraftverk beror på flera faktorer, såsom väderförhållanden, efterfrågan på belastning och nätstatus. Men en typisk drift består av tre huvudlägen: laddningsläge, utladdningsläge och nätkopplingsläge.

Laddningsläget inträffar när det finns överflöd av solljus och låg efterfrågan. I detta läge genererar solmoduler mer elektricitet än vad som behövs. Den extra elektriciteten laddar batterierna via laddningskontrollerna.

Utladdningsläget inträffar när det inte finns solljus eller vid hög efterfrågan. I detta läge genererar solmoduler mindre elektricitet än vad som behövs av belastningarna. Det bristande elektricitetstillförsel kommer från batterierna genom omvandlarna.

Nätkopplingsläget kan också inträffa vid nätavbrott, då backup-ström behövs. I detta läge genererar solmoduler elektricitet som kan användas av belastningarna genom omvandlarna.

Fördelar

Solkraftverk använder förnybar och ren energi som inte släpper ut växthusgaser eller föroreningar.

Solkraftverk kan minska beroendet av fossila bränslen och öka energisäkerheten och mångfalden.

Solkraftverk kan tillhandahålla elektricitet i avlägsna områden där nätanslutning inte är möjlig eller tillförlitlig.

Solkraftverk kan skapa lokala jobb och ekonomiska fördelar för samhällen och regioner.

Solkraftverk kan dra nytta av olika incitament och politik som stöder utvecklingen och distributionen av förnybar energi.

Nackdelar

Solkraftverk kräver stora landarealer och kan ha miljöpåverkan på vilt, vegetation och vattenresurser.

Solkraftverk har höga initiala kapitalkostnader och långa amorteringstider jämfört med konventionella kraftverk.

Solkraftverk har låga kapacitetsfaktorer och beror på väderförhållanden och dygnsrhythmer som påverkar deras utmatning och tillförlitlighet.

Solkraftverk behöver backup- eller lagringssystem för att säkerställa en kontinuerlig leverans av elektricitet under perioder med låg eller ingen solljus.