Viwanda vya Nishati ya Jua
Maanisha ya Viwanda vya Nishati ya Jua
Viwanda vya nishati ya jua huchambua umeme kutumia nishati ya jua, yanayogrupiwa kama viwanda vya fotovoltaiki (PV) na viwanda vya nishati ya jua imara (CSP).
Viwanda vya Fotovoltaiki
Huweka mwanga wa jua kwenye umeme moja kwa moja kutumia seli za jua na huenda kuwa na bidhaa kama moduli za jua, inverters, na bateri.
Viwanda vya fotovoltaiki ni mfumo mkubwa wa PV unaounganishwa na grid na uliochanjika kuchambua umeme wingi kutoka mwanga wa jua. Viwanda vya fotovoltaiki vinajumuisha vipengele kadhaa, kama:
Moduli za jua: Ni vitu muhimu vya mfumo wa PV, vilivyovunjwa kwa seli za jua zinazoweza kusababisha umeme kutokana na mwanga. Seli za jua, zinazotengenezwa kwa asili ya silicon, huchukua photons na kutoa electrons, kutengeneza umeme. Moduli za jua zinaweza kuonyeshwa kwa mfululizo, parallel, au mfululizo-parallel, kulingana na hitaji wa voltage na current ya mfumo.
Mifumo ya ukuta: Zinaweza kuwa chache au zinazoweza kurudishiwa. Mifumo chache ni rahisi zaidi lakini hazitumii mzunguko wa jua, ambayo inaweza kupunguza matumizi. Mifumo zinazoweza kurudishiwa hutegemea au kukurudi ili kutumaini mzunguko wa jua, kuboresha uchambuzi wa nishati. Zinaweza kuwa manual au automatic, kulingana na uhamkiri unaohitajika.
Inverters: Ni vifaa vinavyochakataa umeme wa mstari (DC) unaochambuliwa na moduli za jua na kuikataa kuwa umeme wa mfululizo (AC) unayoweza kutumika na grid au wale wanachotumia AC.
Inverters zinaweza kugrupiwa kama aina mbili: inverter za kati na micro-inverters. Inverter za kati ni vifaa vikubwa vinavyoongeza moduli kadhaa za jua au arrays na kuwasilisha output AC moja. Micro-inverters ni vifaa vidogo vinavyoongeza kila moduli au panel na kuwasilisha output AC yake. Inverter za kati ni zaidi zenye faida na ufanisi kwa mfumo makubwa, hasa micro-inverters ni zaidi flexible na zinaweza kutumika kwa mfumo madogo.
Controllers ya kuchakataa: Huendelezeka kwa kutumia voltage na current kutoka moduli za jua kuhakikisha bateri hazitoa zaidi au hazigawi zaidi. Zinawekwa kwa aina mbili: pulse width modulation (PWM) na maximum power point tracking (MPPT). Controllers PWM ni rahisi zaidi na chache lakini huacha baadhi ya nishati. Controllers MPPT ni zaidi ufanisi na hupelekea nishati kwa kutosha kwa kuhakikisha kwamba moduli za jua zinatumia maximum power point.
Bateri: Ni vifaa vinavyohifadhi umeme wingi unaochambuliwa na moduli za jua au arrays kwa kutumika baada ya siku isiyoko na jua au wakati grid imekuwa down. Bateri zinaweza kugrupiwa kama aina mbili: lead-acid batteries na lithium-ion batteries. Lead-acid batteries ni rahisi zaidi na zinatumika zaidi, lakini zina energy density chache, miaka minne na yanahitaji huduma zaidi. Lithium-ion batteries ni ngapi zaidi na si zinazotumika sana, lakini zina energy density zaidi, miaka mengi na hazihitaji huduma zaidi.
Switches: Hununganisha au kuzuia sehemu za mfumo, kama moduli za jua, inverters, na bateri. Zinaweza kuwa manual au automatic. Switches manual zinahitaji utumizi wa binadamu, switches automatic zinafanya kazi kulingana na masharti maalum au ishara.
Meters: Ni vifaa vinavyomaliza na kuonyesha parameta tofauti za mfumo, kama voltage, current, power, energy, temperature, au irradiance. Meters zinaweza kuwa analog au digital, kulingana na aina ya display na ufanisi unaohitajika. Meters analog hutumia needles au dials kuonyesha values, meters digital hutumia numbers au graphs kuonyesha values.
Cables: Ni wire zinazotumia kusafirisha umeme kati ya components tofauti za mfumo. Cables zinaweza kugrupiwa kama aina mbili: DC cables na AC cables. DC cables zinatuma direct current kutoka moduli za jua hadi inverters au bateri, AC cables zinatuma alternating current kutoka inverters hadi grid au loads.
Sehemu ya kuchambua inajumuisha moduli za jua, mifumo ya ukuta, na inverters zinazochambua umeme kutokana na mwanga wa jua.Sehemu ya kutuma inajumuisha cables, switches, na meters zinazotuma umeme kutoka sehemu ya kuchambua hadi sehemu ya kunyanyasa.
Sehemu ya kunyanyasa inajumuisha bateri, controllers ya kuchakataa, na loads zinazohifadhi au kutumia umeme.Takwimu ifuatayo inaonyesha mifano ya layout ya viwanda vya fotovoltaiki:
Uendeshaji wa viwanda vya fotovoltaiki unategemea masuala kadhaa, kama vile mazingira, maombi ya load, na hali ya grid. Hata hivyo, uendeshaji wa kawaida unajumuisha mode tatu muhimu: charging mode, discharging mode, na grid-tie mode.
Charging mode hunjadi wakati una mwanga wingi na maombi ya chache. Katika mode hii, moduli za jua huchambua umeme zaidi ya kinachotumika. Umeme zaidi huchakataa bateri kwa kutumia controllers ya kuchakataa.
Discharging mode hujadi wakati hakuna mwanga au maombi ya wingi. Katika mode hii, moduli za jua huchambua umeme chache kuliko linachotumika. Umeme chache hutumika kutoka bateri kwa kutumia inverters.
Grid-tie mode pia hujadi wakati grid imekuwa down, na inahitaji backup power. Katika mode hii, moduli za jua huchambua umeme unaweza kutumika kwa loads kwa kutumia inverters.
Faida
Viwanda vya nishati ya jua hutumia nishati yenye kurejelea na safi ambayo haiemishe greenhouse gases au pollutants.
Viwanda vya nishati ya jua yanaweza kupunguza uzimiliki wa nishati za fossil fuels na kuongeza usalama na ubora wa nishati.
Viwanda vya nishati ya jua yanaweza kutumia umeme katika eneo magharibi ambako grid connection haipo inapatikana au inasawa.
Viwanda vya nishati ya jua yanaweza kutengeneza ajira na faida ya kiuchumi kwa jamii na mikoa.
Viwanda vya nishati ya jua yanaweza kupata faida kutokana na incentives na policies zinazosaidia uundaji wa nishati yenye kurejelea na upatikanaji.
Urasimu
Viwanda vya nishati ya jua yanahitaji ardhi wingi na yanaweza kuwa na athari za mazingira kwa wanyama, mimea, na maji.
Viwanda vya nishati ya jua yanahitaji gharama ya ziada ya ufunguo na muda mrefu wa kupunguza gharama zaidi kuliko viwanda vya nishati vyenye kawaida.
Viwanda vya nishati ya jua yanahitaji backup au systems za hifadhi kutengeneza umeme wa kutosha wakati hakuna au chache mwanga wa jua.
Viwanda vya nishati ya jua yanahitaji backup au systems za hifadhi kutengeneza umeme wa kutosha wakati hakuna au chache mwanga wa jua.
Viwanda vya nishati ya jua yanahusu changamoto tekniki kama integration ya grid, interconnection, transmission, na distribution.
