Схема солнечной электростанции: Схема подключения солнечных батарей: сборка системы с аккумулятором

Схемы организации солнечных электростанций

1. Автономная станция для потребителей постоянного тока

Станция подобной конфигурации состоит из фотомодулей (1), контроллера заряда (2), аккумулятора (3) и потребителя (4). Подобные станции являются основным источником энергии и, как правило, применяются для электроснабжения систем освещения или специальной бытовой техники работающей на постоянном токе для передвижных домов. Мощность таких систем не превышает 1кВт. Нагрузку необходимо подключать к АКБ через контроллер разряда. Компания Атмосфера предлагает контроллера заряда EPSolar с интегрированным контроллером разряда.

Фотомодули(1) преобразуют солнечную энергию в электрическую, аккумулятор(3) накапливает энергию, контроллер заряда(2) защищает АКБ от внештатных режимов работы.

Связанные файлы:

2. Автономная станция для потребителей переменного тока

Автономная солнечная электростанция – основной или дополнительный источник электроэнергии. Основными элементами солнечной системы являются: фотопанели (1), контроллер заряда (2), аккумуляторные батареи (3) и инвертор (4).

Солнечное излучение непостоянно во времени, поэтому выработка фотопанелей (1) не всегда соответствует потреблению энергии.  Для накопления избыточной электроэнергии и использовании ее в случаях когда потребление превышает выработку используют аккумуляторные батареи (3).

Подключение фотопанелей (1) напрямую к аккумуляторным батареям (3) для их заряда недопустимо, поскольку это может привести к их повреждениям, которые повлекут за собой выход из строя. Именно для защиты аккумуляторных батарей от перезаряда и для поддержания оптимальной работы АКБ (3) используют контроллер заряда (2).

Поскольку большинство потребителей электроэнергии используют переменный ток, а фотопанели (1) и аккумуляторные батареи (3) выдают постоянный, возникает необходимость в преобразовании тока из переменного в постоянный. Эту функцию выполняет инвертор (4)

В случае необходимости подключения нагрузки постоянного тока – ее можно напрямую подключить к выходным клеммам контроллера заряда (2).

3. Сетевая станция

Сетевая солнечная электростанция предназначена для частичного электроснабжения потребителей или выработки энергии по зеленому тарифу. Основными элементами солнечной системы являются: фотопанели (1) и инвертор (2).

Фотопанели (1) напрямую подключаются к инвертору (3), который преобразовывает постоянный ток с фотопанелей в переменный ток для генерации электроэнергии в сеть (4). Подключение инвертора к общей сети (4) выполняется через распределительный щит потребителя (3).

Обязательным условием генерации электроэнергии в сеть (4) является наличие напряжения в сети.

ГЕЛИОСИСТЕМЫ

  • Типы гелиосистем
  • Типы солнечных коллекторов
  • Схемы организации гелиосистем
  • Использование гелиосистем
  • Калькулятор гелиосистемы
  • Коммерческие предложения
  • FAQ по гелиосистемам
  • Статьи про солнечные коллекторы и гелиосистемы
  • Анкета – заявка на расчет гелиосистемы

СОЛНЕЧНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

  • Типы солнечных панелей
  • Схемы организации солнечных электростанций
  • Использование солнечных панелей
  • Коммерческие предложения
  • FAQ по солнечным электростанциям
  • Статьи про солнечные электростанции
  • Анкета – заявка на расчет солнечной электростанции

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ

  • Типы тепловых насосов
  • Области применения тепловых насосов
  • Калькулятор теплового насоса
  • Коммерческие предложения
  • FAQ по тепловым насосам
  • Статьи про тепловые насосы
  • Анкета – заявка на расчет теплового насоса

ВЕТРЯНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

  • Типы ветрогенераторов
  • Схемы организации ветряных электростанций
  • Использование ветрогенераторов
  • Калькулятор ветряной электростанции
  • Коммерческие предложения
  • FAQ по ветрякам
  • Статьи про ветрогенраторы
  • Анкета – заявка на расчет ветряка

Принцип работы солнечной электростанции

Есть три основных типа солнечных электростанций: сетевые, автономные и гибридные. Сетевая солнечная электростанция работает без аккумуляторов и используется для уменьшения оплаты за сетевую электроэнергию.  Принцип работы прост:  выработанную от солнца электроэнергию она направляет во внутреннюю сеть, из промышленной сети берется только недостающая мощность. 

  • Принцип работы и виды солнечных электростанций
  • Описание технологии
  • Принцип работы устройства

Автономная солнечная электростанция строится для электроснабжения там, где нет промышленной сети. Выработанную солнечную энергию она направляет на питание потребителей, а избытки запасает в аккумуляторных батареях. В темное время суток все электроснабжение осуществляется от аккумуляторов. 

Гибридная солнечная электростанция – это комбинированный тип сетевой и автономной солнечных электростанций. Днем солнечная энергия направляется во внутреннюю сеть, уменьшая потребление. Ночью система переходит на питание от промышленной сети или аккумуляторов. При отключении промышленной сети система работает как автономная солнечная электростанция  – энергоснабжение объекта не прерывается и осуществляется от солнечной и запасенной в аккумуляторах энергии.  

Принцип работы и виды солнечных электростанций

Солнечная электростанция (СЭС) представляет собой сооружение, с помощью которого энергия солнца преобразуется в электрическую. Варианты преобразования зависят от вида электростанции. В основном можно выделить два способа получения электричества на СЭС:

  • Преобразование солнечной энергии в тепловую, а затем в электрическую;

  • Преобразование солнечной энергии напрямую в электричество.

Второй способ является более перспективным, но для расширения его использования требуется увеличить КПД фотоэлементов. Сейчас в большинстве случаев КПД равен 10─15%. 

Башенные СЭС

Этот тип солнечных электростанций базируется на получении пара посредством тепловой энергии от солнца. В центре конструкции находится башня высотой 18─24 метра. Сверху башни расположен резервуар с водой. Ёмкость выкрашена в чёрный цвет, чтобы увеличить степень поглощения солнечного излучения. В башне работает группа насосов, перекачивающих из турбогенератора в нагреваемую ёмкость. Вокруг башни на большой площади находятся так называемые гелиостаты. Гелиостаты направляют солнечную энергию на ёмкость башни.

Схема башенной солнечной электростанции

СЭС на фотоэлектрических модулях

 Конструкция включает в себя большое количество отдельных фотоэлектрических модулей разной мощности и с различными параметрами на выходе. Подобные СЭС используются для энергоснабжения домов, дач, санаториев, некоторых промышленных объектов.

СЭС на фотоэлектрических модулях

Солнечные электростанции тарельчатого типа

Электростанции этого типа получают тепловую энергию солнца и преобразуют её в электрическую.

СЭС тарельчатого типа

Приёмник находится на таком месте, чтобы на нём концентрировался отражённый солнечный свет. Отражатель – это зеркала в форме тарелки, закреплённые на ферме. Диаметр может доходить до двух метров. Число зеркал может доходить до нескольких десятков. От их количества зависит мощность модуля. В состав промышленных электростанций входит нескольких десятков таких модулей.  

Аэростатные СЭС

Аэростатные СЭС могут быть двух видов:

  • Солнечные фотоэлементы или поглощающая тепло поверхность находятся на аэростате. КПД в этом случае около 15 процентов;

  • Этот вариант подразумевает использование параболической металлизированной плёнки, вогнутой внутрь под давлением газа. В ней концентрируется солнечная энергия. Цена такой плёнки меньше, чем у солнечных батарей и прочих отражающих поверхностей.

Аэростатные СЭС

Верхняя часть аэростата делается из армированной прозрачной пленки. В середине находится концентратор в виде параболы из металлизированного материала. Отражённый свет концентрируется на термопреобразователе. Он охлаждается водородом (преобразование энергии с разложением воды) или гелием (если энергия передаётся дистанционно посредством СВЧ излучения или радиоволн). Сам шар ориентируется на солнце посредством гироскопов, а управляется посредством перекачки балласта (вода). В одном аэростате может находиться несколько модулей (плавающих шаров).

С параболоцилиндрическими концентраторами

Конструкция таких электростанций заключается в нагреве теплоносителя для подачи турбогенератор. На постаменте закрепляется параболоцилиндрическое зеркало, которое фокусирует отражённый свет на трубке, где проходит теплоноситель. Он разогревается, попадает теплообменник, где отдаёт тепло воде. Вода переходит в пар и подаётся в турбогенератор для выработки электроэнергии.  

Солнечно-вакуумные электростанции

Этот вид электростанций использует энергию потока воздуха. Этот поток создаётся благодаря разности температур в слое воздуха у земли и на некоторой высоте (делается участок, закрытый стёклами). Конструкция таких СЭС включает в состав высокую башню и участок земли, накрытый стеклом. 

Солнечно-вакуумные электростанции

В основании башни находится воздушная турбина и генератор, вырабатывающий электроэнергию. Мощность, которую он вырабатывает, увеличивается при росте разницы температур. Эта разница зависит от высоты башни. Благодаря тому, что такая СЭС использует энергию нагретой земли, она может функционировать практически круглые сутки.

Электростанции на двигателе Стирлинга

Конструкция таких СЭС представляет собой параболические концентраторы, фокусирующие отражённый свет на двигатель Стирлинга. Есть вариации двигателей Стирлинга, преобразующих электрическую энергию без применения кривошипно-шатунных механизмов. Это даёт возможность добиться высокой эффективности установки. В среднем эффективность находится на уровне 30 процентов. Рабочим телом в таких установках является гелий или водород.  

Комбинированные

Часто на различных видах электростанций ставится теплообменная аппаратура для того, чтобы получать техническую горячую воду. Часто она используется в системе отопления. Такие станции называют комбинированными. 

Описание технологии

Солнечные батареи представляют собой полупроводниковое устройство, способное преобразовывать излучение солнца в электрическую энергию. Основной задачей такой станции является бесперебойное, экономное и надежное электроснабжение дома. Устанавливать такие устройства можно не только в тех районах, где имеются проблемы с подачей электроэнергии, но и просто для снижения расходов домовладельца на оплату коммунальных услуг.

Принцип работы устройства

Используемые фотоэлектрические преобразователи, которые состоят из нескольких кремниевых пластин, отличаются своей проводимостью и могут за счёт воздействия на них света генерировать электроэнергию. Солнечный свет попадает на отрицательно заряженные панели, появляется разность потенциалов между двумя крайними пластинами, которые покрыты бором и фосфором, что и приводит к возникновению напряжения, которое передается в преобразователи и далее направляется в электросеть дома.

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Солнечная электростанция – типы, компоненты, схема и работа

Содержание

Что такое солнечная электростанция?

Солнечная электростанция также известна как фотоэлектрическая (PV) электростанция. Это крупномасштабная фотоэлектрическая установка, предназначенная для производства электроэнергии из солнечной радиации. Солнечная электростанция использует солнечную энергию для производства электроэнергии. Следовательно, это обычная силовая установка.

Солнечная энергия может использоваться непосредственно для производства электроэнергии с использованием солнечных фотоэлектрических панелей. Или есть другой способ получения электрической энергии, которая представляет собой концентрированную солнечную энергию. В установках такого типа энергия солнечного излучения сначала преобразуется в тепло (тепловую энергию), и это тепло используется для привода обычного генератора. Этот метод сложен и неэффективен для производства электроэнергии в больших масштабах.

Следовательно, для производства электроэнергии в больших масштабах используются солнечные фотоэлектрические панели. В этой статье мы подробно расскажем о солнечных фотоэлектрических установках и фотоэлектрических панелях. Ниже приведен план размещения фотоэлектрической электростанции.

  • Связанный пост: Гидроэлектростанция — типы, компоненты, турбины и работа

Фотогальванический принцип (PV)

Кремний является наиболее часто используемым материалом в солнечных элементах. Кремний является полупроводниковым материалом. Некоторые материалы демонстрируют фотоэлектрические свойства, такие как; кадмий, арсенид галлия и др.

Пары электрон-дырка создаются в солнечных батареях. Фотоэлектрические материалы обладают свойством поглощать фотоны солнечного света. Электроны валентной зоны полупроводникового материала имеют более низкую энергию, а электроны зоны проводимости — более высокий энергетический уровень. Разница между этими энергетическими уровнями известна как ширина запрещенной зоны E g .

Когда солнечный свет падает на солнечные элементы, разница между энергией фотона E и шириной запрещенной зоны E g поглощается элементом. И это возбуждает некоторые электроны, чтобы перепрыгнуть через запрещенную зону. Эти электроны перемещаются из валентной зоны в зону проводимости и создают дырки в валентной зоне.

Следовательно, если внутри ячейки существует разность потенциалов, электроны зоны проводимости и дырки валентной зоны создают ток в цепи.

Согласно Максу Планту, энергия фотонов прямо пропорциональна частоте излучения.

Где,

Похожие статьи

  • E P = Энергия фотона
  • ч = постоянная Планка = 6,62×10 -34 Дж с = 4,135×10 -15 эВ с
  • v = частота излучения (Гц)
  • C = скорость света ≈ 3×10 8 м/с
  • λ = длина волны излучения (мкм)

подставив эти значения в приведенное выше уравнение;

  • Запись по теме: Что такое атомная энергетика и как работает атомная электростанция?

Компоненты солнечной электростанции

Основные компоненты солнечной фотоэлектрической системы перечислены ниже.

  • Фотоэлектрическая (PV) панель
  • Инвертор
  • Аккумуляторы энергии
  • Контроллер заряда
  • Компонент балансировки системы

Фотогальваническая (PV) панель

Фотогальваническая панель или фотогальваническая панель является наиболее важным компонентом солнечной электростанции. Он состоит из небольших солнечных батарей. Это устройство, которое используется для преобразования энергии солнечных фотонов в электрическую энергию.

Как правило, кремний используется в качестве полупроводникового материала в солнечных элементах. Типичный рейтинг кремниевых солнечных элементов составляет 0,5 В и 6 ампер. И это эквивалентно мощности 3 Вт. Количество ячеек соединено последовательно или параллельно и составляет модуль. Количество модулей образует солнечную панель.

В зависимости от мощности электростанций монтируется ряд пластин, и группа панелей также известна как фотоэлектрическая (PV) батарея.

Инвертор

Выход солнечной панели в форме постоянного тока. Большая часть нагрузки, подключенной к сети энергосистемы, представлена ​​переменным током. Следовательно, нам нужно преобразовать выходную мощность постоянного тока в мощность переменного тока. Для этого в солнечных электростанциях используется инвертор .

Для крупных сетевых электростанций инвертор соединяется со специальными защитными устройствами. Трансформатор также подключен к инвертору для обеспечения выходного напряжения и частоты в соответствии со стандартной поставкой.

Аккумуляторы энергии

Аккумуляторы используются для хранения электроэнергии, вырабатываемой солнечными электростанциями. Компоненты хранения являются наиболее важным компонентом электростанции для удовлетворения спроса и изменения нагрузки. Этот компонент используется, особенно когда солнечный свет отсутствует в течение нескольких дней.

Емкость батареи показывает, сколько электроэнергии она может хранить. Емкость аккумуляторов измеряется в ампер-часах (Ач).

Например, батарея емкостью 100 Ач может обеспечивать ток 1 А в течение 100 часов или ток 100 А в течение 1 часа.

Чтобы продлить срок службы батареи, никогда не разряжайте ее полностью. А в случае, если батарея полностью разряжена, никогда не держите полностью разряженную батарею в течение длительного времени.

Емкость аккумулятора зависит от температуры. На каждый градус Цельсия при повышении температуры более чем на 25˚ C происходит снижение емкости на 0,6 %.

В солнечной электростанции используются два типа батарей;

  • Свинцово-кислотный аккумулятор
  • Никель-кадмиевая батарея

Контроллер заряда

Контроллер заряда используется для управления зарядкой и разрядкой аккумулятора. Контроллер заряда используется для предотвращения перезарядки аккумулятора. Перезаряд батареи может привести к коррозии и снижению роста пластин. А в худшем состоянии может повредить электролит аккумулятора.

Иногда контроллер заряда называют зарядным устройством для солнечной батареи. Существует множество технологий, используемых для изготовления контроллера заряда. Например, наиболее популярным методом является контроллер заряда MPPT, известный как «отслеживание точки максимальной мощности». Этот алгоритм используется для оптимизации производства фотоэлектрических элементов.

Компонент балансировки системы

Это набор компонентов, используемых для управления, защиты и распределения мощности в системе. Эти устройства гарантируют, что система работает в надлежащем состоянии и использует энергию в правильном направлении. А это обеспечивает максимальную отдачу и безопасность других компонентов солнечной электростанции.

Блокировочный диод

Солнечные фотоэлектрические панели соединены с аккумулятором. И эти панели используются для зарядки аккумулятора при наличии солнечного света. Во время зарядки аккумулятора ток течет от панели к аккумулятору. Но когда солнечный свет недоступен, ток может течь в обратном направлении и может повредить солнечную панель. Итак, 9Блокировочный диод 0005 — это диод, который подключается между батареей и панелью, чтобы избежать обратного тока от батареи к панели.

Регулятор напряжения

Мощность солнечных панелей зависит от солнечного света. И солнечный свет не доступен постоянно. Он постоянно меняется. Точно так же мощность солнечной панели также зависит от солнечного света. Это приводит к колебаниям тока нагрузки. Регуляторы напряжения используются для поддержания колебаний в допустимом диапазоне.

  • Связанный пост: Тепловая электростанция – типы, компоненты, турбины и работа

Производительность солнечной батареи

Солнечная батарея представляет собой не что иное, как PN-переход. График тока короткого замыкания (ISC) и напряжения холостого хода (VOC) описывает характеристики солнечного элемента. Этот график показан на рисунке ниже.

Как показано на графике выше, первоначально ток короткого замыкания остается постоянным при увеличении напряжения. А дальнейшее увеличение напряжения приводит к быстрому уменьшению тока.

Мощность, развиваемая солнечным элементом, рассчитывается путем умножения тока и напряжения. И исходя из этого, мы можем построить график развиваемой мощности. Как показано на графике развиваемой мощности, в точке Р мощность максимальна. И мы пытаемся управлять панелью в этот момент. Эта точка известна как максимальная PowerPoint. И алгоритм, используемый для отслеживания этой точки, известен как отслеживание точки максимальной мощности (MPPT). Напряжение, при котором мощность максимальна, считается максимальным напряжением (В м ) и максимальный ток (I m ).

Фактор, который используется для описания производительности солнечного элемента, известен как коэффициент заполнения. Значение коэффициента заполнения остается от 0 до 1.

Коэффициент заполнения = V M I M / V OC I SC

V M I3333333333333 MAILN3

V M I 333333333333 M.0003 V M I3333333333. = Коэффициент заполнения × V OC I SC

Эквивалентная схема солнечных элементов показана на рисунке ниже.

Где,

  • I sc = Ток источника, генерируемый солнечным светом
  • I j = ток перехода
  • I = Ток проходит через нагрузку
  • R L = Сопротивление нагрузки

Соотношение между током и напряжением на PN-переходе представлено в виде приведенного ниже уравнения.

Где,

  • I 0 = ток насыщения
  • В = напряжение перехода
  • e = заряд электрона = 1,602×10 -19 Дж/В
  • k = постоянная Больцмана = 1,381×10 -23 Дж/К
  • T = температура (K)

Эффективность солнечных батарей

Солнечные батареи — это устройства, которые используются для преобразования энергии фотонов в электрическую энергию. Эффективность солнечных элементов равна нижеследующей;

 

Квантовая эффективность Q E ,

 

  • По теме: Почему мощность электростанции указана в МВт, а не в кВА?

Факторы, влияющие на эффективность солнечных элементов

Теоретически солнечные элементы используются для работы с максимальной эффективностью. Основные факторы, влияющие на эффективность солнечных батарей, перечислены ниже.

  • Температура
  • Интенсивность солнца
  • Защита от солнца
  • Отражение

Температура

Из-за внутренних характеристик полупроводникового материала на эффективность солнечных элементов сильно влияет температура. Солнечные элементы не могут эффективно работать при более высокой температуре. И эффективность солнечных элементов высока при более низких температурах.

Интенсивность солнца

Интенсивность солнца меняется в течение дня. Во второй половине дня интенсивность солнца максимальна. В это время эффективность солнечных батарей максимальна. В вечернее и утреннее время интенсивность солнца не достигает пикового уровня. Следовательно, в это время эффективность ниже по сравнению с дневным временем.

Солнечная защита

Эффективность солнечных элементов сильно зависит от солнечной защиты. В облачной атмосфере солнечные батареи не способны генерировать больше энергии. В сезон дождей эффективность солнечных батарей снижается из-за затенения.

Отражение

Солнечная батарея собирает фотонную энергию. Но эффективность клеток снизится, если клетки будут отражать свет от поверхности. Необработанная поверхность кремния отражает свет до 30% падающего света. Чтобы избежать этой ситуации, на поверхности солнечных элементов используется антибликовое покрытие. Благодаря этому покрытию солнечные элементы кажутся темно-синими или черными.

Похожие сообщения:

  • Что такое HVDC? Высоковольтная передача постоянного тока
  • Различия между передачей энергии HVAC и HVDC
  • Преимущества передачи энергии HVDC по сравнению с HVAC

Типы солнечных электростанций

Солнечные электростанции делятся на два типа в зависимости от способа подключения нагрузки.

  • Автономная система
  • Система, подключенная к сети

Автономная система

Стендовая система представляет собой автономную силовую установку. Не связан с сеткой. Он напрямую связан с нагрузкой. Этот тип установки используется в местах, где сеть недоступна, например, в лесу, холмистой местности и т. д. для подачи нагрузки. Аккумулятор и контроллер заряда являются дополнительной частью этой системы. Но в большинстве случаев с этой системой используется аккумулятор и контроллер заряда для повышения надежности.

Нагрузки постоянного тока могут напрямую подключаться к этой установке. Но в случае нагрузки переменного тока инвертор требуется для преобразования мощности постоянного тока в мощность переменного тока. Как правило, этот тип системы не используется для производства электроэнергии в больших количествах. Этот тип установки используется для работы с небольшими нагрузками или только в аварийных условиях.

Блок-схема этой системы показана на рисунке ниже.

Автономные системы можно разделить на следующие категории.

  • Автономная система с прямой связью
  • Автономная система с аккумулятором
  • Автономная система с батареями и контроллером заряда
  • Автономная система с нагрузками переменного и постоянного тока
  • Гибридная автономная система

Автономная система с прямой связью

В системе этого типа солнечные панели напрямую связаны с нагрузкой. Эта система не подходит для нагрузки переменного тока, так как в ней нет инвертора. Таким образом, нагрузки постоянного тока питаются непосредственно от солнечной панели.

Эта система не работает ночью или при отсутствии солнечного света. Как правило, этот тип системы используется в сельском хозяйстве для работы насосных агрегатов и другого сельскохозяйственного вспомогательного оборудования. Блок-схема этой системы показана на рисунке ниже.

  • Связанный пост: Основные компоненты, необходимые для установки системы солнечных батарей

Автономная система с аккумуляторной батареей

Этот тип системы может работать при отсутствии солнечного света. В дневное время, когда есть солнечный свет, солнечная панель используется для зарядки аккумулятора. И батарея используется для подачи питания в ночное время. Эта система дешева, так как не использует контроллер заряда. Но в этой системе аккумулятор может перезаряжаться или полностью разряжаться, что сокращает срок службы аккумулятора. Блок-схема этой системы показана на рисунке ниже.

Автономная система с аккумулятором и контроллером заряда

Контроллер заряда используется для управления зарядкой и разрядкой аккумулятора. Стоимость этой системы высока. Но, жизнь этой системы высока. За счет контроллера заряда батарея работает эффективнее по сравнению с автономной системой без контроллера заряда. Блок-схема этой системы показана на рисунке ниже.

Автономная система с нагрузками переменного и постоянного тока

Солнечная панель вырабатывает энергию постоянного тока. Следовательно, нагрузка постоянного тока может напрямую подключаться к солнечной системе. Но если вам нужно подключить нагрузку переменного тока, инвертор необходим для преобразования мощности постоянного тока в мощность переменного тока. Как правило, эта установка также связана с другими источниками переменного тока. И этот источник используется для зарядки аккумулятора, когда солнечный свет недоступен. Блок-схема этой системы показана на рисунке ниже.

Гибридная автономная система

В системе этого типа к нагрузке подключено более одного источника. Этими источниками могут быть дизель-генератор, небольшие водяные турбины, топливные элементы и т. д. Это повысит надежность системы и уменьшит емкость аккумулятора. Блок-схема гибридной автономной системы показана на рисунке ниже.

  • Запись по теме: Параметры солнечной батареи и характеристики фотоэлектрической панели

Система, подключенная к сети

Этот тип системы используется для выработки большой мощности и передачи ее на нагрузку по сети. Следовательно, эта станция известна как электростанция, подключенная к сети. В этой системе для выработки большего количества энергии используется большее количество солнечных панелей. А для строительства электростанции требуется большая площадь.

Электроэнергия в сети представлена ​​переменным током. И если нам нужно подавать энергию в сеть, нам нужна мощность солнечных электростанций, аналогичная мощности сети. В этой системе наиболее важным условием является соответствие выходной частоты и напряжения частоте и напряжению сети. Кроме того, качество электроэнергии соответствует стандарту сети. Блок-схема этой системы показана на рисунке ниже.

 

  • Сообщение по теме: Как спроектировать и установить солнечную фотоэлектрическую систему? С решенным примером

Типы солнечных панелей

Солнечные панели подразделяются на три основных типа;

  • Монокристаллические солнечные панели
  • Поликристаллические солнечные панели
  • Тонкопленочные солнечные панели

Монокристаллические солнечные панели

Это самый старый тип солнечных панелей. Монокристаллическая солнечная панель является наиболее развитым и очень эффективным типом панелей. КПД новейшей монокристаллической панели достигает 20%.

Ячейки сделаны из чистого силикона и представляют собой чистейшую форму солнечной панели. Эти панели выглядят однотонными в темном цвете. Форма ячеек этой панели – округлый угол (овальной формы). И узнает по внешнему виду. Этот тип панели имеет большую выходную мощность и занимает меньше места по сравнению с поликристаллической панелью. Но стоимость этих панелей высока.

Основным преимуществом этой панели является то, что она несколько меньше реагирует при высоких температурах по сравнению с поликристаллической панелью.

Поликристаллические солнечные панели

В поликристаллических панелях используется расплавленный кремний. Этот процесс быстрее и дешевле по сравнению с монокристаллическими панелями. Форма солнечного элемента прямоугольная с острым углом. Как правило, эта панель имеет синий цвет из-за примесей, добавленных в кремний.

Эффективность этого типа панели немного меньше по сравнению с монокристаллической панелью. КПД составляет около 15%. И срок службы этой панели также меньше по сравнению с монокристаллической панелью.

Тонкопленочные солнечные панели

Солнечные панели этого типа изготавливаются из одной или нескольких пленок фотогальванического материала. Поликристаллическая панель дешевле, так как процесс изготовления этой панели прост. Основным преимуществом этой панели является то, что это гибкая панель. Как следует из названия, тонкопленочные панели, такие панели примерно в 350 раз тоньше по сравнению с монокристаллическими и поликристаллическими панелями.

Основным недостатком этой панели является то, что она требует больше места. И эта проблема делает эту панель непригодной для жилых помещений. Срок службы этой панели короток по сравнению с монокристаллическими и поликристаллическими панелями.

  • Связанный пост: Пошаговое руководство по установке солнечной панели с инвертором/ИБП, батареями и нагрузками переменного/постоянного тока

Преимущества и недостатки солнечной электростанции

Преимущества

Преимущества солнечных электростанций перечислены ниже.

  • Солнечная энергия – это чистый и возобновляемый источник энергии, который является неисчерпаемым источником энергии.
  • После установки солнечная электростанция производит электроэнергию практически без затрат.
  • Срок службы солнечной электростанции очень высок. Солнечные панели могут работать до 25 лет.
  • Это растение не загрязняет окружающую среду.
  • В солнечных элементах нет движущихся частей. Таким образом, для поддержания работоспособности солнечной электростанции не требуется техническое обслуживание.
  • Не шумит.
  • Для массовой генерации этот завод можно установить на любой земле. Таким образом, нет никаких конкретных критериев выбора площадки, таких как тепловые и гидроэлектростанции.
  • Солнечная электростанция может быть установлена ​​в доме или квартире. Таким образом, это снижает стоимость передачи, поскольку генерирует энергию вблизи центра нагрузки.
  • На электростанции, подключенной к сети, вырабатываемая электроэнергия может напрямую передаваться в сеть, что снизит нагрузку на обычные электростанции.

Недостатки

Недостатки солнечных электростанций перечислены ниже.

  • Первоначальная стоимость солнечной панели очень высока.
  • Для производства электроэнергии в больших количествах требуется большая земля.
  • Солнечная электростанция устанавливается только в странах, где есть доступ к солнечному свету.
  • В пасмурную погоду солнечная электростанция не может работать эффективно.
  • Эффективность солнечной панели очень низкая.
  • Это растение вырабатывает электроэнергию при наличии солнечного света. Ночью эта установка не может вырабатывать электроэнергию. Следовательно, если вам нужно использовать электроэнергию ночью, вы должны установить аккумулятор и контроллер заряда. Это увеличивает стоимость и техническое обслуживание установки, поскольку срок службы батареи очень короткий.
  • На сетевой электростанции требуется инвертор, который является дорогостоящим и требует квалифицированной рабочей силы и новых технологий для синхронизации с качеством электроэнергии в сети.

Похожие сообщения:

  • Что такое электричество? Типы, источники и производство электроэнергии
  • Что такое электроэнергия? Виды электроэнергии и их единицы
  • Калькулятор потребления энергии и мощности – Калькулятор кВтч
  • FACTS — Гибкая система передачи переменного тока — Типы контроллеров и устройств FACTS
  • Почему передача электроэнергии кратна 11, т. е. 11 кВ, 22 кВ, 66 кВ и т. д.?
  • Эффект короны и разряд в линиях электропередачи и энергосистеме
  • Почему кабели и линии электропередачи не закреплены на опорах и опорах ЛЭП?
  • Разница между системой передачи переменного и постоянного тока и линиями электропередач
  • Проектирование и монтаж подстанций СВН/СВН и СВН/ВН

Солнечная электростанция – основные компоненты, работа, преимущества и недостатки

Содержание

Введение

Зная тот факт, что ископаемое топливо не будет вечным, кажется, что солнечная энергия лидирует в производстве чистой и возобновляемой энергии среди всех других возобновляемых источников энергии. Почти каждый дом начал полагаться на батареи для резервного питания. Китай, который когда-то казался крупнейшим в мире загрязнителем, теперь разработал крупнейшую солнечную электростанцию. Кроме того, к 2020 году Индия намерена производить 100 000 МВт электроэнергии только на солнечных электростанциях.

Тесла взял на себя инициативу обеспечить электроэнергией остров Кауаи на Гавайях только с помощью солнечной электростанции. Tesla поставляет свои промышленные аккумуляторные батареи для хранения солнечной энергии, которую можно использовать ночью. Они гарантируют, что смогут освещать весь остров без солнечного света в течение 3 дней. И заряжается всего за 7 часов солнечного света, разве это не удивительно!

Эффективное производство энергии из солнечного света является ведущей темой исследований по всему миру. Давайте просто выясним, что нужно для преобразования солнечного света в электричество.

Как солнечная панель преобразует солнечный свет в электричество?

Источник изображения

Кремний — широко известный полупроводник, обладающий свойствами как металлов, так и неметаллов. Чтобы сделать солнечную панель, этот кремний легируется пятивалентной примесью, превращающей кремний в кремний положительного типа, также известный как кремний p-типа. И точно так же другая часть преобразуется в отрицательный или кремний n-типа. Как следует из названия, p-тип имеет избыток дырок (положительный заряд), а n-тип имеет избыточное количество электронов. Затем эти два объединяются друг с другом до атомарного уровня. Из-за их контакта и наличия противоположного заряда электроны перетекают из n-типа в p-тип, а дырки перемещаются из p-типа в n-тип, создавая между ними тонкий потенциальный барьер. Ток, возникающий в результате этого движения зарядов, называется диффузионным током. Но нам нужно понять еще одну вещь, связанную с этим потенциальным барьером, порождающим электрическое поле, которое вытекает из положительного заряда вблизи n-типа и отрицательного заряда вблизи p-перехода (область, где генерируется потенциал, или область встречи р и n тип). Из-за этого электрического поля электроны от p-типа начинают течь к n-типу, а дырки от n-типа к p-типу, вызывая ток, называемый дрейфовым током. Первоначально диффузионный ток больше дрейфового тока, но по мере увеличения разности потенциалов из-за диффузии он одновременно увеличивает дрейфовый ток. Ток перестает течь, когда дрейфовый ток становится равным диффузионному току.

Солнечный свет распространяется на Землю в виде частиц небольшой энергии, называемых фотонами. Этот фотон попадает в область р-типа и передает свою энергию паре дырки и электрона, тем самым возбуждая электрон и удаляясь от дырки. Электрическое поле, которое мы имеем из-за разности потенциалов на p-n переходе, заставляет его электрон перемещаться в область n-типа, вызывая тем самым протекание тока.

Но нужно знать еще кое-что, чтобы сделать это электрическое поле достаточно сильным, чтобы оно перемещалось в область n-типа и не рекомбинировало с дырой, из которой оно было отделено. Чтобы сделать это электрическое поле сильным, области n-типа и p-типа подключаются к отрицательным и положительным клеммам батареи, этот процесс известен как условие обратного смещения. Это увеличивает вероятность того, что электрон пройдет весь путь до области n-типа после отделения от дырки. Таким образом, повышается эффективность солнечной панели.

Читайте также:

  • Как работает угольная электростанция? — Вы знаете?
  • Как работает гидроэлектростанция? – Полное объяснение
  • Атомная электростанция – принцип работы, преимущества, недостатки со схемой

Принцип работы

Принцип работы заключается в том, что мы используем энергию фотонов, чтобы заставить дрейфовый ток течь в цепи, используя обратное смещение p-n переходной диод (комбинация кремния p-типа и n-типа).

Основные компоненты

1. Панели солнечных батарей

Это сердце солнечной электростанции. Солнечные панели состоят из нескольких солнечных элементов. У нас около 35 солнечных элементов в одной панели. Энергия, вырабатываемая каждым солнечным элементом, очень мала, но, объединив энергию 35 из них, мы получим энергию, достаточную для зарядки 12-вольтовой батареи.

2. Солнечные элементы

Это устройство для выработки энергии, состоящее из кремниевых полупроводников p-типа и n-типа. Это сердце солнечной электростанции.

3. Аккумулятор

Аккумуляторы используются для выработки электроэнергии или хранения избыточной энергии, произведенной в течение дня, для подачи в ночное время.

4. Преобразователь постоянного тока в переменный (инвертор)

Солнечные панели производят постоянный ток, который необходимо преобразовать в переменный ток для подачи в дома или в электросеть.

Работа солнечной электростанции

Когда солнечный свет падает на солнечные элементы, большое количество фотонов попадает в область p-типа кремния. Пара электронов и дырок разделится после поглощения энергии фотона. Электрон перемещается из области p-типа в область n-типа за счет действия электрического поля на p-n-переход. Кроме того, диод смещается в обратном направлении, чтобы увеличить это электрическое поле. Таким образом, этот ток начинает течь в цепи индивидуального солнечного элемента. Мы объединяем ток всех солнечных элементов солнечной панели, чтобы получить значительный выход.

Солнечная электростанция имеет большое количество солнечных панелей, соединенных друг с другом для получения большого выходного напряжения. Электрическая энергия, поступающая от объединенных усилий солнечных батарей, хранится в ионно-литиевых батареях для питания в ночное время, когда нет солнечного света.

Хранение энергии

Хранение энергии, вырабатываемой солнечными панелями, является важным вопросом. Иногда неиспользованная энергия, вырабатываемая в дневное время, используется для перекачки воды на некоторую высоту, чтобы ее можно было использовать для выработки электроэнергии, используя ее потенциальную энергию, когда это необходимо или в основном в ночное время.

В настоящее время Тесла предоставляет свой промышленный блок питания для хранения энергии, и в настоящее время он освещает целый остров. Tesla также сделала предложение Австралии, что она может предоставить свой аккумулятор для аварийного отключения электроэнергии.

Стоимость производства солнечных панелей быстро снизилась за последние несколько лет, то же самое относится и к промышленным источникам энергии (литий-ионным батареям), поскольку производство и спрос увеличиваются, их стоимость будет снижаться в ближайшие несколько лет. .

Читайте также:

  • Как работает ветряная электростанция? Полное объяснение
  • Как работает геотермальная электростанция – объяснение?
  • Конструкция паровой электростанции, работа, преимущества и недостатки со схемой

Что насчет загрязнения солнечными панелями?

Загрязнение, возникающее при производстве солнечных панелей, колеблется от нуля до значительного диапазона в зависимости от того, кто их производит. В производстве электрических панелей используются гидроксид натрия, плавиковая кислота и четырехокись углерода. Эти химические вещества в основном используются в цепочке поставок, где обрабатывается сырье. Это реальная опасность для рабочих, производящих панели, но если используются превентивные меры и надлежащее оборудование, производство панелей считается безопасным.

Но тогда у нас есть Китай как ведущий производитель солнечных панелей, трудно сказать, используют ли они правильное рабочее место и надлежащую рабочую среду, поскольку один из производителей солнечных панелей в Китае был пойман на сбросе солнечных отходов в близлежащую реку. .

Преимущества солнечной энергии

  • Самый чистый и возобновляемый источник энергии.
  • Он доступен в изобилии и бесконечен.
  • Предоставляет электроэнергию по низкой цене, так как топливо бесплатно.
  • Благодаря новым исследованиям в этой области у нас теперь есть хорошее решение для хранения энергии.
  • Принимая во внимание загрязнение и стоимость ископаемого топлива, оно становится самым надежным источником экологически чистой энергии.
    Схема солнечной электростанции: Схема подключения солнечных батарей: сборка системы с аккумулятором