Informazioni sull'energia solare : Generatore di energia solare

Che cos'è l'energia solare e perché dovresti usarla?

Secondo i ricercatori, la quantità di energia solare che la terra riceve è oltre 10.000 volte quella dell'attuale consumo energetico dell'uomo.

Inoltre, se potessimo convertire il 100% dell'energia solare in elettricità in un'ora, l'energia generata dal solare sarebbe sufficiente per alimentare l'intero pianeta per un anno.

La produzione di energia solare è la forma più efficiente di generazione di energia perché richiede meno passaggi (per la generazione di elettricità) rispetto ad altri metodi.

La luce solare può essere convertita in elettricità in due modi.

In un processo, l'energia solare viene utilizzata essenzialmente come fonte di calore.

Questo calore viene quindi utilizzato per generare vapore, che alimenta la turbina a vapore.

Questo metodo di produzione di energia è indicato come generazione di energia solare termica.

Nel secondo metodo, l'energia solare viene convertita direttamente in energia elettrica utilizzando celle solari.

La cella solare è realizzata in materiale semiconduttore di silicio.

Ecco alcuni dei fattori da considerare quando si seleziona la generazione di energia solare:

• L'energia solare è abbondante ed efficiente e non richiede alimentazione.

• Gli impianti fotovoltaici possono essere installati in pochi mesi, mentre i generatori di corrente convenzionali possono richiedere alcuni anni per essere realizzati.

• L'energia solare è un'energia pulita perché non inquina l'aria o l'acqua.

  Inoltre, non ci sono parti in movimento che generano inquinamento acustico.

  A differenza dei combustibili fossili, la produzione di energia solare non produce emissioni tossiche nell'ambiente.

• L'energia solare ha costi operativi inferiori.

  Una volta effettuato l'investimento di capitale iniziale, non è necessario continuare ad acquistare combustibili fossili perché l'energia solare è essenzialmente gratuita.

Come viene prodotta l'energia solare dalle celle fotovoltaiche?

Una cella FV (nota anche come cella solare) è un dispositivo a semiconduttore che converte l'energia solare in elettricità senza ulteriori passaggi di conversione dell'energia.

Questa conversione si ottiene attraverso l'effetto fotovoltaico, motivo per cui sono conosciute come celle fotovoltaiche (PV).

Quando la luce solare lo colpisce, genera tensione e corrente ai suoi terminali.

Il modo e la quantità di energia prodotta da una cella solare sono determinati dalla quantità di luce solare che la colpisce.

Ciò include anche aspetti importanti come l'intensità della luce, l'angolo con cui la luce la colpisce e le dimensioni della cella.

Maggiore è l'intensità della luce, maggiore è l'energia generata.

L'area della cella aumenta la quantità di energia generata.

Genera la massima potenza quando la luce che lo colpisce è perpendicolare al lato anteriore della cella.

Le celle solari sono costituite da un materiale semiconduttore di silicio che è stato trattato con fosforo e boro per formare un sottile wafer di silicio.

Dopo che gli strati di wafer sono stati drogati, vengono collegati per formare celle solari.

Specifiche del generatore di energia solare

Indipendentemente dalla tecnologia o dal materiale utilizzato, ogni cella solare ha due terminali (positivo e negativo) per ricevere una corrente elettrica.

Una cella solare di solito comprende un contatto anteriore in alto, una giunzione PN al centro e un contatto posteriore in basso.

Essenzialmente, la luce solare è costituita da fasci di fotoni, ciascuno con una quantità finita di energia.

Questi fotoni devono essere assorbiti da una cella solare per produrre elettricità.

L'energia del fotone e l'energia band-gap del materiale semiconduttore determinano l'assorbimento del fotone.

I fotoni della luce solare vengono assorbiti dal materiale semiconduttore del pannello solare.

Di conseguenza, alla giunzione si formano coppie elettrone-lacuna.

Quando la cella solare è collegata a un carico, gli elettroni e i fori alla giunzione vengono separati, con gli elettroni raccolti al terminale negativo e i fori raccolti al terminale positivo.

Di conseguenza, si forma un potenziale elettrico tra i terminali e viene generata una tensione attraverso di esso.

Ciò fa sì che la corrente (CC) venga diretta ai carichi CC, all'inverter o al circuito di carica della batteria.

La corrente generata aumenta man mano che vengono assorbiti più fotoni.

Ma gran parte della radiazione solare che colpisce la cella solare non viene convertita in elettricità.

Questo perché la luce è composta da fotoni di lunghezze d'onda variabili.

Alcuni fotoni colpiscono la cella solare e vengono riflessi, impedendo loro di entrare nella cella.

Prima di essere trascinati nella corrente, gli elettroni prodotti in alcuni materiali si ricombinano con altre molecole.

Allo stesso modo, ci sono numerose ragioni per un basso tasso di conversione o prestazioni.

L'efficienza di conversione dei pannelli solari utilizzati nelle singole residenze varia tra il 6 e il 10%.

Pannelli solari per grandi installazioni e generatori solari sono costruiti con le migliori tecnologie e materiali per realizzare la massima efficienza che va dal 40 al 60%, ma sono anche i più costosi.

Quando esposta alla luce solare, una singola cella solare da 4 cm2 genera una tensione da 0,5 a 1 V e produce 0,7 W di potenza.

Il pannello solare meglio progettato normalmente ha una prestazione ottimale del 25%.

Queste singole celle sono collegate per produrre una maggiore differenza di potenziale o tensione e più elettricità.

Alcune celle sono collegate in serie e altre sono collegate in parallelo.

I moduli fotovoltaici vengono creati collegando insieme una serie di celle solari.

E diversi moduli fotovoltaici sono collegati tra loro per formare un array fotovoltaico che può essere utilizzato per applicazioni di generazione sia a bassa che ad alta potenza.

Componenti di un sistema di generazione di energia solare

Ogni volta che vedi i pannelli solari sul tetto di qualcuno, sai che quella persona ha investito in un generatore di energia solare, ma hai mai considerato quali altri componenti sono necessari per il corretto funzionamento di un sistema?

Ecco una guida completa a tutti i componenti necessari per un generatore di energia solare.

Pannelli solari

Il pannello solare è il componente più importante di un generatore di energia solare.

Sul mercato sono presenti numerosi tipi di pannelli solari.

Un pannello solare, noto anche come modulo solare, è essenzialmente una serie di celle solari collegate in serie e in parallelo.

La differenza di potenziale sviluppata attraverso una cella solare è di circa 0,5 volt, quindi il numero desiderato di tali celle dovrebbe essere collegato in serie per ottenere da 14 a 18 volt per caricare una batteria standard da 12 volt.

Un pannello solare è costituito da pannelli solari collegati tra loro.

Più pannelli sono collegati in parallelo e in serie per ottenere rispettivamente corrente e tensione ottimali.

Controllore

Sovraccaricare e sottocaricare una batteria al piombo non è una buona idea.

Sia il sovraccarico che il sottocaricamento possono causare gravi danni al sistema della batteria.

Per evitare una di queste situazioni, è necessario collegare un controller al sistema per mantenere il flusso di corrente da e verso le batterie.

Le batterie

Non tutti i generatori di energia solare includono un array di batterie, ma alcuni sistemi che generano più elettricità di quella necessaria per l'edificio che stanno alimentando includono una batteria per immagazzinare l'energia in eccesso.

Quando i pannelli solari non producono energia sufficiente, come nei giorni nuvolosi o piovosi, è possibile utilizzare l'energia immagazzinata.

Invertitore

L'elettricità generata da un pannello solare è in corrente continua (DC).

L'elettricità che otteniamo dalla rete è una corrente alternata (AC).

Quindi, per far funzionare apparecchiature comuni sia dalla rete che dal sistema solare, è necessario installare un inverter per convertire la corrente continua del sistema solare in corrente alternata dello stesso livello dell'alimentazione di rete.

L'inverter è collegato direttamente ai terminali della batteria in un sistema off-grid, convertendo la CC dalle batterie in CA prima di alimentarla all'apparecchiatura.

In un sistema grid-tie, il pannello solare è collegato direttamente a un inverter, che fornisce alla rete la stessa potenza di tensione e frequenza.

Ogni modulo solare in un moderno sistema grid-tie è collegato alla rete tramite un singolo micro-inverter per ottenere una tensione CA ottimale da ogni pannello solare.

Componenti del generatore di energia solare autonomo

In un generatore di energia solare autonomo, l'elettricità generata dal pannello solare viene prima immessa nel controller solare, che quindi carica il banco batterie o lo fornisce direttamente ad apparecchiature CC a bassa tensione come computer portatili e sistemi di illuminazione a LED.

Normalmente, la batteria è alimentata dal controller solare, ma può anche alimentare il controller solare quando l'alimentazione dal pannello solare è inadeguata.

L'alimentazione viene così mantenuta universalmente agli apparecchi a bassa tensione direttamente collegati al regolatore solare.

Anche i terminali dei banchi di batterie sono collegati tramite un inverter in questo sistema.

L'inverter converte l'alimentazione CC immagazzinata nel banco batterie in CA ad alta tensione in elettrodomestici più grandi come lavatrici, televisori più grandi, elettrodomestici da cucina, ecc.

Componenti del generatore di energia solare grid-tie

Esistono due tipologie di impianti solari collegati alla rete: quelli con un singolo macro inverter centrale e quelli con più micro inverter.

Nel primo tipo di impianto solare, i pannelli solari e l'alimentazione di rete sono collegati a un inverter centrale comune noto come inverter di collegamento alla rete.

L'inverter qui converte la CC dal pannello solare in CA a livello di rete e quindi la alimenta alla rete e al pannello di distribuzione dell'utente in base alla richiesta immediata del sistema.

In questo caso, l'inverter connesso alla rete monitora anche la potenza fornita dalla rete.

Supponiamo che rilevi un'interruzione di corrente nella rete.

In tal caso, attiva il sistema di commutazione del sistema solare per disconnetterlo dalla rete, assicurando che l'energia solare non venga reimmessa nella rete durante un'interruzione di corrente.

Un contatore di energia è collegato alla linea di alimentazione principale della rete per monitorare l'esportazione e le importazioni di energia dalla rete.

Nei sistemi con più microinverter, ogni modulo solare è collegato al proprio microinverter.

I micro-inverter sono collegati tra loro per generare l'alta tensione CA richiesta.

La singola tensione di uscita alternata dei microinverter viene sommata per generare un'elevata tensione alternata.

Funzionamento passo dopo passo di un generatore di energia solare

• Quando i pannelli sono collegati all'unità batteria ed esposti alla luce solare, generano corrente continua, che viene indirizzata al controller di carica.

  La tensione generata può variare tra 12V e 18V a seconda dell'intensità della luce solare e della superficie del pannello (la cosa migliore è pulita e senza graffi).

• Se la tensione in ingresso supera i 12-13V, il regolatore di carica invierà la potenza extra alla batteria.

  Prima convertirà la potenza CC variabile in una potenza CC più costante.

  Quando la batteria è completamente carica, il controller di carica disattiverà automaticamente il trasferimento di energia dalla fonte di energia.

• La corrente del controller di carica causerà una reazione chimica all'interno della batteria, con il prodotto che viene immagazzinato come energia chimica potenziale.

  Quando un carico è collegato alla batteria, una reazione chimica inversa consente all'energia chimica potenziale di convertirsi in energia elettrica.

  La corrente che fluisce dalla batteria è ancora corrente continua ed è necessario un inverter nella configurazione se il carico elettrico in questione è adatto per CA.

• Se l'apparecchiatura che stai cercando di alimentare con il generatore solare è a corrente continua e valutata per una corrente di 12 V, possono essere collegati direttamente alla batteria/pannello.

  Questo è uno dei vantaggi dell'energia solare.

  I generatori portatili in genere includono pali per l'uscita a 12 V CC, che possono essere utilizzati per alimentare carichi CC.

  Se gli apparecchi accettano solo corrente alternata (AC), l'alimentazione viene indirizzata a un inverter per la conversione.

• Un inverter modifica l'alimentazione a 12 V CC dalla batteria per alimentare dispositivi che supportano CA, come i laptop portati in campeggio.

  Questa alimentazione viene convertita in 110-120 V CA, simile a una presa domestica.

  Qualsiasi generatore solare portatile ha una spina di uscita simile che legge 120 V CA sul suo involucro.

  Elettrodomestici come laptop e mini-frigoriferi possono essere alimentati direttamente tramite questa presa, proprio come farebbero in una casa.

  Consentire l'utilizzo di apparecchi CA rende i generatori solari versatili quanto i generatori di riserva.

Suggerimenti e trucchi su come ottenere il massimo dal tuo generatore di energia solare

L'energia solare sta rapidamente guadagnando popolarità in tutto il mondo.

Sta crescendo a un tasso annuo del 2% e, se le tendenze attuali continueranno, sarà la fonte di energia preferita a livello globale.

La maggior parte delle nazioni moderne incoraggia le persone a fare affidamento su questa risorsa rinnovabile per risparmiare più denaro e aiutare a salvare l'ambiente.

Se ben mantenuto, la tendenza può continuare a fornire benefici per i decenni a venire.

Ecco alcuni altri suggerimenti e trucchi:

Posizione

Innanzitutto, considera la tua posizione attuale.

C'è molta nuvolosità o piove o nevica molto?

Quanta luce naturale ricevi ogni giorno?

Alcune posizioni sono ideali per l'installazione di pannelli a celle solari, mentre altre possono beneficiare maggiormente di una fonte elettrica o a batteria.

I sistemi di energia solare possono essere utili in aree che ricevono almeno 4-6 ore di luce solare al giorno.

Determinare l'angolo del sole per determinare le posizioni migliori per l'installazione.

Risorsa

C'è un negozio di ferramenta nelle vicinanze che vende le parti necessarie per configurare il tuo sistema di energia solare?

Ordinare online è semplice e conveniente?

Esistono agenzie o professionisti in grado di fornire servizi affidabili e di alta qualità per l'installazione e la manutenzione dei pannelli solari?

I materiali hanno un prezzo ragionevole e di alta qualità?

Queste sono alcune delle domande che dovresti porti per ottenere le migliori offerte.

La tua posizione e la modalità di trasporto determinano la comodità di ordinare online.

Se ritieni che la configurazione e la manutenzione del sistema sarà difficile, potresti voler aspettare che la tecnologia sia più ampiamente disponibile nella tua zona.

Budget

I sistemi a celle solari sono in genere costosi all'inizio.

In seguito noterete che i costi iniziano a diminuire perché l'energia derivata dal sole è gratuita e disponibile in ogni momento.

Determinando l'area che deve essere coperta con pannelli solari, puoi considerare il tuo budget.

Il budget è essenziale in modo da non spendere molto per cose di cui non hai veramente bisogno.

Dovresti anche pensare ai gadget e ai dispositivi che saranno alimentati dall'energia solare.

Longevità

Un impianto solare ben tenuto può durare 30 anni.

Altre configurazioni possono durare solo pochi mesi o settimane se le condizioni esterne sono estremamente dure o possono facilmente danneggiare il materiale.

Puoi creare le tue celle solari o acquistarle in un negozio.

La longevità della configurazione sarà determinata dalla qualità del materiale, dall'uso e dalle applicazioni.

Il prezzo non sempre implica qualità o longevità.

Dovresti saperne di più sui vari marchi e vedere eventuali differenze in termini di funzionalità che alla fine aumenteranno la durata della vita.

Chiedi consiglio ad amici e altri che hanno utilizzato la configurazione.

Con l'evoluzione della tecnologia nell'industria solare, i generatori di energia solare diventeranno più piccoli, più leggeri, più facili da usare e meno costosi poiché i costi dei pannelli solari continuano a diminuire.

Quando si seleziona un generatore a energia solare, è fondamentale sceglierne uno che soddisfi le proprie esigenze in termini di dimensioni e capacità, nonché un marchio affidabile con una lunga durata del pannello solare.

Infine, prima di effettuare un acquisto, assicurati di leggere alcune recensioni affidabili sui generatori solari.