Über Solarenergie : Solarstromgenerator

Was ist Solarenergie und warum sollten Sie sie nutzen?

Laut Forschern ist die Menge an Sonnenenergie, die die Erde erhält, mehr als das 10000-fache des gegenwärtigen Stromverbrauchs des Menschen.

Wenn wir außerdem 100 % der Sonnenenergie in einer Stunde in Strom umwandeln könnten, würde die durch Solarenergie erzeugte Energie ausreichen, um den gesamten Planeten ein Jahr lang mit Energie zu versorgen.

Die Solarenergieerzeugung ist die effizienteste Form der Stromerzeugung, da sie weniger Schritte (zur Stromerzeugung) erfordert als andere Methoden.

Sonnenlicht kann auf zwei Arten in Strom umgewandelt werden.

In einem Prozess wird Sonnenenergie im Wesentlichen als Wärmequelle genutzt.

Aus dieser Wärme wird dann Dampf erzeugt, der die Dampfturbine antreibt.

Diese Methode der Stromerzeugung wird als solarthermische Stromerzeugung bezeichnet.

Bei der zweiten Methode wird Sonnenstrom mit Hilfe von Solarzellen direkt in elektrische Energie umgewandelt.

Die Solarzelle ist aus Silizium-Halbleitermaterial aufgebaut.

Hier sind einige der Faktoren, die Sie bei der Auswahl der Solarstromerzeugung berücksichtigen sollten:

• Solarenergie ist reichlich vorhanden und effizient und benötigt keine Stromversorgung.

• Photovoltaikanlagen können in wenigen Monaten installiert werden, während konventionelle Stromerzeuger einige Jahre in Anspruch nehmen können.

• Solarenergie ist saubere Energie, weil sie weder die Luft noch das Wasser verschmutzt.

  Außerdem gibt es keine beweglichen Teile, die eine Lärmbelästigung erzeugen.

  Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen erzeugt die Stromerzeugung aus Solarenergie keine giftigen Emissionen in die Umwelt.

• Solarstrom hat niedrigere Betriebskosten.

  Sobald die anfängliche Kapitalinvestition getätigt ist, müssen keine fossilen Brennstoffe mehr gekauft werden, da Solarenergie im Wesentlichen kostenlos ist.

Wie wird Solarenergie durch PV-Zellen erzeugt?

Eine PV-Zelle (auch bekannt als Solarzelle) ist ein Halbleiterbauelement, das Sonnenlichtenergie ohne zusätzliche Energieumwandlungsschritte in Strom umwandelt.

Diese Umwandlung erfolgt durch den photovoltaischen Effekt, weshalb sie als photovoltaische (PV) Zellen bezeichnet werden.

Wenn Sonnenlicht darauf trifft, erzeugt es an seinen Anschlüssen Spannung und Strom.

Die Art und Menge der von einer Solarzelle erzeugten Energie wird durch die einfallende Sonneneinstrahlung bestimmt.

Dazu gehören auch wichtige Aspekte wie die Intensität des Lichts, der Einfallswinkel und die Größe der Zelle.

Je höher die Lichtintensität, desto höher die erzeugte Energie.

Die Fläche der Zelle erhöht die erzeugte Strommenge.

Sie erzeugt die meiste Energie, wenn das darauf einfallende Licht senkrecht zur Vorderseite der Zelle ist.

Solarzellen bestehen aus einem Silizium-Halbleitermaterial, das mit Phosphor und Bor behandelt wurde, um einen dünnen Siliziumwafer zu bilden.

Nach der Dotierung der Waferschichten werden diese zu Solarzellen verbunden.

Besonderheiten des Solarstromgenerators

Unabhängig von der verwendeten Technologie oder dem verwendeten Material verfügt jede Solarzelle über zwei Anschlüsse (positiv und negativ), um einen elektrischen Strom aufzunehmen.

Eine Solarzelle besteht normalerweise aus einem Frontkontakt oben, einem PN-Übergang in der Mitte und einem Rückkontakt unten.

Das Sonnenlicht besteht im Wesentlichen aus Bündeln von Photonen mit jeweils einer endlichen Energiemenge.

Diese Photonen müssen von einer Solarzelle absorbiert werden, damit sie Strom erzeugen kann.

Die Photonenenergie und die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmen die Photonenabsorption.

Die Photonen des Sonnenlichts werden vom Halbleitermaterial des Solarpanels absorbiert.

Als Ergebnis werden am Übergang Elektron-Loch-Paare gebildet.

Wenn die Solarzelle an eine Last angeschlossen wird, werden Elektronen und Löcher am Übergang getrennt, wobei Elektronen am negativen Anschluss gesammelt werden und Löcher am positiven Anschluss gesammelt werden.

Als Ergebnis wird zwischen den Anschlüssen ein elektrisches Potential gebildet und eine Spannung darüber erzeugt.

Dadurch wird der Strom (DC) an die DC-Lasten, den Wechselrichter oder den Batterieladekreis geleitet.

Der erzeugte Strom steigt, wenn mehr Photonen absorbiert werden.

Ein Großteil der Sonnenstrahlung, die auf die Solarzelle trifft, wird jedoch nicht in Strom umgewandelt.

Dies liegt daran, dass Licht aus Photonen unterschiedlicher Wellenlänge besteht.

Einige Photonen treffen auf die Solarzelle und werden reflektiert, wodurch sie daran gehindert werden, in die Zelle einzudringen.

Bevor sie in den Strom gezogen werden, rekombinieren die in einigen Materialien erzeugten Elektronen mit anderen Molekülen.

Ebenso gibt es zahlreiche Gründe für eine niedrige Conversion-Rate oder Leistung.

Der Umwandlungswirkungsgrad von Sonnenkollektoren, die in einzelnen Wohnungen verwendet werden, liegt zwischen 6 und 10 %.

Sonnenkollektoren für Großanlagen und Solarstromgeneratoren werden mit den besten Technologien und Materialien gebaut, um einen maximalen Wirkungsgrad von 40 bis 60 % zu erreichen, aber sie sind auch die teuersten.

Bei Sonneneinstrahlung erzeugt eine einzelne 4 cm2 Solarzelle eine Spannung von 0,5 bis 1 V und eine Leistung von 0,7 W.

Das am besten ausgelegte Solarmodul hat normalerweise eine optimale Leistung von 25 %.

Diese einzelnen Zellen werden verbunden, um eine höhere Potenzialdifferenz oder Spannung und mehr Strom zu erzeugen.

Einige Zellen sind in Reihe geschaltet und einige sind parallel geschaltet.

PV-Module werden hergestellt, indem eine Reihe von Solarzellen miteinander verbunden werden.

Und mehrere PV-Module werden zu einem PV-Generator verbunden, der sowohl für Anwendungen mit geringer als auch mit hoher Stromerzeugung verwendet werden kann.

Komponenten eines Solarstromgeneratorsystems

Wann immer Sie Sonnenkollektoren auf dem Dach einer Person sehen, wissen Sie, dass diese Person in einen Solarstromgenerator investiert hat, aber haben Sie jemals darüber nachgedacht, welche anderen Komponenten für eine ordnungsgemäße Funktion einer Anlage erforderlich sind?

Hier finden Sie eine umfassende Anleitung zu allen Komponenten, die für einen Solarstromgenerator erforderlich sind.

Solarplatten

Das Solarpanel ist der wichtigste Bestandteil eines Solarstromgenerators.

Es gibt zahlreiche Arten von Solarmodulen auf dem Markt.

Ein Solarpanel, auch bekannt als Solarmodul, ist im Wesentlichen eine Anordnung von in Reihe und parallel geschalteten Solarzellen.

Die über einer Solarzelle entwickelte Potentialdifferenz beträgt ungefähr 0,5 Volt, daher sollte die gewünschte Anzahl solcher Zellen in Reihe geschaltet werden, um 14 bis 18 Volt zum Laden einer Standard-12-Volt-Batterie zu erreichen.

Eine Solaranlage besteht aus Sonnenkollektoren, die miteinander verbunden sind.

Mehrere Panels werden parallel und in Reihe geschaltet, um jeweils optimale Strom- und Spannungswerte zu erreichen.

Regler

Über- und Unterladen einer Blei-Säure-Batterie ist keine gute Idee.

Sowohl Über- als auch Unterladung können das Batteriesystem ernsthaft beschädigen.

Um eine dieser Situationen zu vermeiden, muss ein Controller an das System angeschlossen werden, um den Stromfluss zu und von den Batterien aufrechtzuerhalten.

Die Batterien

Nicht jeder Solarstromgenerator enthält eine Batterieanordnung, aber einige Systeme, die mehr Strom erzeugen, als für das von ihnen betriebene Gebäude benötigt wird, enthalten eine Batterie, um die überschüssige Energie zu speichern.

Wenn die Sonnenkollektoren nicht genügend Strom produzieren, beispielsweise an bewölkten oder regnerischen Tagen, kann die gespeicherte Energie genutzt werden.

Wandler

Der von einem Solarpanel erzeugte Strom ist Gleichstrom (DC).

Der Strom, den wir aus dem Netz beziehen, ist Wechselstrom (AC).

Um gemeinsame Geräte sowohl vom Netz als auch vom Solarsystem zu betreiben, muss ein Wechselrichter installiert werden, der den Gleichstrom des Solarsystems in Wechselstrom auf dem gleichen Niveau wie die Netzversorgung umwandelt.

Der Wechselrichter ist in einem Off-Grid-System direkt über die Batterieklemmen angeschlossen und wandelt den Gleichstrom von den Batterien in Wechselstrom um, bevor er an die Geräte gespeist wird.

In einem netzgebundenen System ist das Solarpanel direkt mit einem Wechselrichter verbunden, der die gleiche Spannung und Frequenz in das Netz einspeist.

Jedes Solarmodul in einem modernen Grid-Tie-System ist über einen einzelnen Mikro-Wechselrichter mit dem Netz verbunden, um von jedem Solarmodul eine optimale Wechselspannung zu erhalten.

Komponenten des eigenständigen Solarstromgenerators

Bei einem autarken Solarstromgenerator wird der vom Solarpanel erzeugte Strom zunächst in den Solarregler eingespeist, der dann die Batteriebank auflädt oder ihn direkt an Niederspannungs-DC-Geräte wie Laptops und LED-Beleuchtungssysteme liefert.

Normalerweise wird die Batterie vom Solarregler gespeist, kann aber auch den Solarregler speisen, wenn die Stromversorgung vom Solarpanel nicht ausreicht.

Die Versorgung der direkt an den Solarregler angeschlossenen Niederspannungsverbraucher wird somit universell aufrechterhalten.

Auch bei diesem System sind die Klemmen der Batteriebänke über einen Wechselrichter verbunden.

Der Wechselrichter wandelt den gespeicherten Gleichstrom der Batteriebank in Hochspannungs-Wechselstrom in größeren Haushaltsgeräten wie Waschmaschinen, größeren Fernsehern, Küchengeräten usw.

Komponenten des netzgebundenen Solarstromgenerators

Es gibt zwei Arten von netzgekoppelten Solaranlagen: solche mit einem einzigen Makro-Zentralwechselrichter und solche mit mehreren Mikro-Wechselrichtern.

Beim ersten Solarsystemtyp sind die Solarmodule und die Netzversorgung mit einem gemeinsamen Zentralwechselrichter, dem sogenannten Netzwechselrichter, verbunden.

Der Wechselrichter wandelt hier den Gleichstrom vom Solarpanel in netznahen Wechselstrom um und speist ihn dann basierend auf dem unmittelbaren Bedarf der Anlage in das Netz und die Verteilerplatte des Benutzers ein.

In diesem Fall überwacht der Netzwechselrichter auch die vom Netz gelieferte Leistung.

Angenommen, es erkennt einen Stromausfall im Netz.

In diesem Fall aktiviert es die Schaltanlage der Solaranlage, um diese vom Netz zu trennen, so dass bei einem Stromausfall keine Solarenergie ins Netz zurückgespeist wird.

Ein Energiezähler ist an die Hauptnetzversorgungsleitung angeschlossen, um den Energieexport und -import aus dem Netz zu verfolgen.

Bei Systemen mit mehreren Mikrowechselrichtern wird jedes Solarmodul mit seinem Mikrowechselrichter verbunden.

Die Mikro-Wechselrichter sind miteinander verbunden, um die erforderliche hohe Wechselspannung zu erzeugen.

Die einzelnen Ausgangswechselspannungen von Mikrowechselrichtern werden zu einer hohen Wechselspannung addiert.

Schrittweise Funktionsweise eines Solarstromgenerators

• Wenn die Panels an die Batterieeinheit angeschlossen und dem Sonnenlicht ausgesetzt sind, erzeugen sie Gleichstrom, der zum Laderegler geleitet wird.

  Die erzeugte Spannung kann je nach Intensität des Sonnenlichts und der Paneloberfläche zwischen 12V und 18V liegen (am besten sauber und kratzfrei).

• Wenn die Eingangsspannung 12-13 V überschreitet, sendet der Laderegler die zusätzliche Leistung an die Batterie.

  Es wird zuerst die variable Gleichstromleistung in eine konstantere Gleichstromleistung umwandeln.

  Wenn der Akku vollständig geladen ist, schaltet der Laderegler automatisch die Energieübertragung von der Energiequelle ab.

• Der Strom des Ladereglers löst eine chemische Reaktion innerhalb der Batterie aus, wobei das Produkt als potentielle chemische Energie gespeichert wird.

  Wenn eine Last an die Batterie angeschlossen wird, ermöglicht eine umgekehrte chemische Reaktion, dass die potenzielle chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird.

  Der aus der Batterie fließende Strom ist immer noch Gleichstrom, und ein Wechselrichter ist im Setup erforderlich, wenn die jeweilige elektrische Last für Wechselstrom geeignet ist.

• Wenn das Gerät, das Sie mit dem Solargenerator betreiben möchten, Gleichstrom ist und für 12 V Strom ausgelegt ist, können sie direkt an die Batterie / das Panel angeschlossen werden.

  Dies ist einer der Vorteile der Solarenergie.

  Tragbare Generatoren enthalten in der Regel Pfosten für einen 12-V-Gleichstromausgang, die zur Stromversorgung von Gleichstromlasten verwendet werden können.

  Nehmen die Geräte nur Wechselstrom (AC) an, wird der Strom zur Wandlung an einen Wechselrichter geleitet.

• Ein Wechselrichter ändert die 12-V-Gleichspannung von der Batterie, um wechselstromunterstützende Geräte wie Laptops, die auf einem Campingausflug mitgenommen werden, mit Strom zu versorgen.

  Dieser Strom wird in 110-120 V AC umgewandelt, ähnlich wie bei einem Steckdosenstecker.

  Jeder tragbare Solargenerator hat einen ähnlichen Ausgangsstecker, der 120 V AC an seinem Gehäuse anzeigt.

  Geräte wie Laptops und Minikühlschränke können wie in einem Haushalt direkt über diesen Stecker mit Strom versorgt werden.

  Die Verwendung von AC-Geräten macht Solargeneratoren so vielseitig wie Backup-Generatoren.

Tipps und Tricks, wie Sie Ihren Solarstromgenerator optimal nutzen können

Solarenergie wird weltweit immer beliebter.

Es wächst mit einer jährlichen Rate von 2 %, und wenn sich die aktuellen Trends fortsetzen, wird es weltweit die bevorzugte Energiequelle sein.

Die meisten modernen Nationen ermutigen die Menschen, sich auf diese erneuerbare Ressource zu verlassen, um mehr Geld zu sparen und die Umwelt zu schonen.

Bei guter Pflege kann der Trend auch in den kommenden Jahrzehnten Vorteile bringen.

Hier noch ein paar Tipps und Tricks:

Standort

Berücksichtigen Sie in erster Linie Ihren aktuellen Standort.

Gibt es viel Bewölkung oder regnet oder schneit es viel?

Wie viel natürliches Licht bekommen Sie täglich?

Einige Standorte sind ideal für die Installation von Solarzellenmodulen, während andere mehr von einer Strom- oder Batteriequelle profitieren können.

Solarenergiesysteme können in Gebieten von Vorteil sein, die mindestens 4 bis 6 Stunden Sonnenlicht pro Tag erhalten.

Bestimmen Sie den Sonnenstand, um die besten Standorte für die Installation zu bestimmen.

Ressource

Gibt es in der Nähe einen Baumarkt, der die Teile verkauft, die Sie zum Aufbau Ihrer Solaranlage benötigen?

Ist die Online-Bestellung einfach und bequem?

Gibt es Agenturen oder Fachleute, die zuverlässige und qualitativ hochwertige Dienstleistungen für die Installation und Wartung von Solarmodulen anbieten können?

Sind die Materialien preiswert und hochwertig?

Dies sind einige der Fragen, die Sie sich stellen sollten, um die besten Angebote zu erhalten.

Ihr Standort und Ihr Transportmittel bestimmen die Bequemlichkeit der Online-Bestellung.

Wenn Sie der Meinung sind, dass die Einrichtung und Wartung des Systems schwierig sein wird, sollten Sie warten, bis die Technologie in Ihrer Nähe breiter verfügbar ist.

Budget

Solarzellensysteme sind in der Regel zunächst teuer.

Später werden Sie feststellen, dass die Kosten sinken, denn die Sonnenenergie ist kostenlos und jederzeit verfügbar.

Durch die Bestimmung der Fläche, die mit Sonnenkollektoren abgedeckt werden muss, können Sie Ihr Budget berücksichtigen.

Budgetierung ist wichtig, damit Sie nicht viel Geld für Dinge ausgeben, die Sie nicht wirklich brauchen.

Sie sollten auch an die Geräte und Geräte denken, die mit Solarenergie betrieben werden.

Langlebigkeit

Eine gut gewartete Solarstromanlage kann 30 Jahre halten.

Andere Aufbauten halten möglicherweise nur wenige Monate oder Wochen, wenn die äußeren Bedingungen extrem rau sind oder das Material leicht beschädigen können.

Sie können entweder Ihre eigenen Solarzellen herstellen oder in einem Geschäft kaufen.

Die Langlebigkeit des Setups wird durch die Materialqualität, den Einsatz und die Anwendungen bestimmt.

Der Preis bedeutet nicht immer Qualität oder Langlebigkeit.

Sie sollten mehr über die verschiedenen Marken erfahren und Unterschiede in Bezug auf Funktionen sehen, die letztendlich die Lebensdauer erhöhen.

Suchen Sie Rat bei Freunden und anderen, die das Setup verwendet haben.

Da sich die Technologie in der Solarindustrie weiterentwickelt, werden Solarstromgeneratoren kleiner, leichter, einfacher zu bedienen und kostengünstiger, da die Kosten für Solarmodule weiter sinken.

Bei der Auswahl eines solarbetriebenen Generators ist es wichtig, einen zu wählen, der Ihren Anforderungen in Bezug auf Größe und Kapazität entspricht, sowie eine seriöse Marke mit einer langen Lebensdauer der Solarmodule.

Bevor Sie einen Kauf tätigen, lesen Sie schließlich einige zuverlässige Bewertungen von Solargeneratoren.