О солнечной энергии : Генератор солнечной энергии

Что такое солнечная энергия и зачем ее использовать?

По данным исследователей, количество солнечной энергии, которую Земля получает, более чем в 10000 раз превышает текущее потребление энергии человеком.

Более того, если бы мы могли преобразовать 100% солнечной энергии в электричество за один час, энергии, вырабатываемой солнечными батареями, было бы достаточно, чтобы обеспечить всю планету в течение одного года.

Производство солнечной энергии - наиболее эффективная форма производства электроэнергии, поскольку она требует меньшего количества шагов (для выработки электроэнергии), чем другие методы.

Солнечный свет можно преобразовать в электричество двумя способами.

В одном процессе солнечная энергия используется в основном как источник тепла.

Затем это тепло используется для выработки пара, который приводит в действие паровую турбину.

Этот метод производства энергии называется выработкой солнечной тепловой энергии.

Во втором методе солнечная энергия напрямую преобразуется в электрическую с помощью солнечных батарей.

Солнечный элемент изготовлен из кремниевого полупроводникового материала.

Вот некоторые из факторов, которые следует учитывать при выборе производства солнечной энергии:

• Солнечная энергия в изобилии и эффективна, и она не требует источника питания.

• Фотоэлектрические системы могут быть установлены в течение нескольких месяцев, в то время как создание обычных генераторов энергии может занять несколько лет.

• Солнечная энергия - это чистая энергия, потому что она не загрязняет воздух или воду.

  Кроме того, в нем нет движущихся частей, создающих шумовое загрязнение.

  В отличие от ископаемого топлива, производство солнечной энергии не производит токсичных выбросов в окружающую среду.

• Солнечная энергия имеет более низкие эксплуатационные расходы.

  После того, как начальные капитальные вложения сделаны, нет необходимости продолжать покупать ископаемое топливо, потому что солнечная энергия практически бесплатна.

Как солнечная энергия производится фотоэлементами?

Фотоэлемент (также известный как солнечный элемент) - это полупроводниковое устройство, которое преобразует энергию солнечного света в электричество без каких-либо дополнительных шагов преобразования энергии.

Это преобразование осуществляется за счет фотоэлектрического эффекта, поэтому они известны как фотоэлектрические (ФЭ) элементы.

Когда на него падает солнечный свет, он генерирует напряжение и ток на своих выводах.

Тип и количество энергии, производимой солнечным элементом, определяется количеством падающего на него солнечного света.

Это также включает важные аспекты, такие как интенсивность света, угол, под которым свет падает на него, и размер ячейки.

Чем выше интенсивность света, тем выше вырабатываемая энергия.

Площадь ячейки увеличивает количество генерируемой энергии.

Он генерирует наибольшую мощность, когда свет, падающий на него, перпендикулярен лицевой стороне ячейки.

Солнечные элементы сделаны из кремниевого полупроводникового материала, обработанного фосфором и бором, чтобы сформировать тонкую кремниевую пластину.

После легирования пластинчатых слоев они соединяются в солнечные элементы.

Особенности солнечного генератора

Независимо от используемой технологии или материала, каждый солнечный элемент имеет два вывода (положительный и отрицательный) для приема электрического тока.

Солнечный элемент обычно включает передний контакт вверху, PN-переход в середине и задний контакт внизу.

По сути, солнечный свет состоит из пучков фотонов, каждый из которых обладает конечным количеством энергии.

Эти фотоны должны быть поглощены солнечным элементом, чтобы он мог производить электричество.

Энергия фотона и энергия запрещенной зоны полупроводникового материала определяют поглощение фотонов.

Фотоны солнечного света поглощаются полупроводниковым материалом солнечной панели.

В результате на переходе образуются электронно-дырочные пары.

Когда солнечный элемент подключен к нагрузке, электроны и дырки на стыке разделяются, при этом электроны собираются на отрицательном выводе, а дырки - на положительном выводе.

В результате между выводами образуется электрический потенциал, и на нем создается напряжение.

Это приводит к тому, что ток (постоянный ток) направляется на нагрузки постоянного тока, инвертор или цепь зарядки аккумулятора.

Генерируемый ток увеличивается по мере поглощения большего количества фотонов.

Но большая часть солнечного излучения, попадающего на солнечный элемент, не преобразуется в электричество.

Это потому, что свет состоит из фотонов различной длины волны.

Некоторые фотоны ударяются о солнечный элемент и отражаются, не позволяя им попасть в элемент.

Прежде чем попасть в ток, образовавшиеся электроны в некоторых материалах рекомбинируют с другими молекулами.

Точно так же существует множество причин низкой скорости конверсии или низкой производительности.

Эффективность преобразования солнечных панелей, используемых в частных домах, колеблется от 6 до 10%.

Солнечные панели для крупномасштабных установок и генераторы солнечной энергии построены с использованием лучших технологий и материалов для достижения максимальной эффективности в диапазоне от 40 до 60%, но они также являются самыми дорогими.

Под воздействием солнечного света один солнечный элемент площадью 4 см2 генерирует напряжение от 0,5 до 1 В и производит 0,7 Вт энергии.

Лучше всего сконструированная солнечная панель обычно имеет оптимальную производительность 25%.

Эти отдельные элементы соединены, чтобы производить более высокую разность потенциалов или напряжение и больше электричества.

Некоторые ячейки соединены последовательно, а некоторые - параллельно.

Фотоэлектрические модули создаются путем соединения ряда солнечных элементов вместе.

Несколько фотоэлектрических модулей соединены вместе, чтобы сформировать фотоэлектрическую матрицу, которую можно использовать как для малой, так и для мощной генерации.

Компоненты солнечной генераторной системы

Всякий раз, когда вы видите солнечные панели на чьей-то крыше, вы знаете, что этот человек инвестировал в генератор солнечной энергии, но задумывались ли вы когда-нибудь о том, какие еще компоненты требуются для правильной работы системы?

Вот подробное руководство по всем компонентам, необходимым для солнечного генератора.

Солнечные панели

Солнечная панель - самый важный компонент солнечного генератора.

На рынке представлено множество типов солнечных панелей.

Солнечная панель, также известная как солнечный модуль, по сути, представляет собой массив последовательно и параллельно соединенных солнечных элементов.

Разность потенциалов, развиваемая на солнечном элементе, составляет примерно 0,5 вольт, поэтому желаемое количество таких элементов должно быть подключено последовательно, чтобы получить от 14 до 18 вольт для зарядки стандартной 12-вольтовой батареи.

Солнечная батарея состоит из соединенных друг с другом солнечных панелей.

Несколько панелей соединены параллельно и последовательно для достижения оптимального тока и напряжения соответственно.

Контроллер

Перезарядка или недозаряд свинцово-кислотного аккумулятора - не лучшая идея.

Как перезарядка, так и недозарядка могут вызвать серьезное повреждение аккумуляторной системы.

Чтобы избежать любой из этих ситуаций, к системе должен быть подключен контроллер, чтобы поддерживать прохождение тока к батареям и от них.

Батареи

Не каждый солнечный генератор включает батарею, но некоторые системы, вырабатывающие больше электроэнергии, чем требуется для здания, которое они питают, включают батарею для хранения избыточной энергии.

Когда солнечные панели не производят достаточно энергии, например, в пасмурные или дождливые дни, можно использовать накопленную энергию.

Инвертор

Электроэнергия, вырабатываемая солнечной панелью, представляет собой постоянный ток (DC).

Электроэнергия, которую мы получаем от сети, представляет собой переменный ток (AC).

Таким образом, чтобы управлять общим оборудованием как от сети, так и от солнечной системы, необходимо установить инвертор для преобразования постоянного тока солнечной системы в переменный ток того же уровня, что и электросеть.

Инвертор напрямую подключается к клеммам батареи в автономной системе, преобразуя постоянный ток от батарей в переменный ток перед подачей его на оборудование.

В системе с привязкой к сети солнечная панель подключается непосредственно к инвертору, который подает в сеть то же напряжение и частоту.

Каждый солнечный модуль в современной сетевой системе подключается к сети через отдельный микроинвертор для получения оптимального напряжения переменного тока от каждой солнечной панели.

Компоненты автономного солнечного генератора

В автономном солнечном генераторе электричество, генерируемое солнечной панелью, сначала подается в контроллер солнечной энергии, который затем заряжает аккумуляторную батарею или подает ее непосредственно на низковольтное оборудование постоянного тока, такое как портативные компьютеры и системы светодиодного освещения.

Обычно аккумулятор питается от солнечного контроллера, но он также может питать солнечный контроллер, когда питание от солнечной панели неадекватно.

Таким образом, обеспечивается универсальное питание низковольтных приборов, напрямую подключенных к солнечному контроллеру.

Клеммы батарейных блоков также подключены к инвертору в этой системе.

Инвертор преобразует накопленную в аккумуляторной батарее мощность постоянного тока в высокое напряжение переменного тока в более крупных бытовых приборах, таких как стиральные машины, большие телевизоры, кухонные приборы и т.

Д.

Компоненты солнечного генератора с сеткой

Есть два типа сетевых солнечных систем: с одним макроцентральным инвертором и с несколькими микро-инверторами.

В первом типе солнечной системы солнечные панели и электросеть связаны с общим центральным инвертором, известным как сетевой инвертор.

Инвертор здесь преобразует постоянный ток от солнечной панели в переменный ток на уровне сети, а затем подает его в сеть и распределительную панель пользователя в зависимости от непосредственного спроса системы.

В этом случае сетевой инвертор также контролирует мощность, поставляемую сетью.

Предположим, он обнаруживает отключение электроэнергии в сети.

В этом случае он активирует систему переключения солнечной системы, чтобы отключить ее от сети, гарантируя, что солнечная энергия не будет возвращена в сеть во время отключения электроэнергии.

Один счетчик энергии подключен к основной линии электроснабжения для отслеживания экспорта и импорта энергии из сети.

В системах с несколькими микроинверторами каждый солнечный модуль подключен к своему микроинвертору.

Микроинверторы соединены вместе, чтобы генерировать необходимое высокое напряжение переменного тока.

Отдельные переменные выходные напряжения микроинверторов складываются, чтобы генерировать высокое переменное напряжение.

Поэтапное функционирование солнечного генератора

• Когда панели подключены к аккумуляторному блоку и подвергаются воздействию солнечного света, они вырабатывают мощность постоянного тока, которая направляется на контроллер заряда.

  Генерируемое напряжение может находиться в диапазоне от 12 В до 18 В в зависимости от интенсивности солнечного света и поверхности панели (лучше всего чистая и без царапин).

• Если входящее напряжение превышает 12-13 В, контроллер заряда отправит дополнительную мощность на аккумулятор.

  Сначала он преобразует переменную мощность постоянного тока в более постоянную мощность постоянного тока.

  Когда аккумулятор полностью заряжен, контроллер заряда автоматически отключит передачу энергии от источника энергии.

• Ток контроллера заряда вызовет химическую реакцию внутри батареи, при этом энергия продукта будет сохранена в виде потенциальной химической энергии.

  Когда к батарее подключена нагрузка, обратная химическая реакция позволяет потенциальной химической энергии преобразовываться в электрическую.

  Ток, протекающий от батареи, по-прежнему является постоянным, и в установке требуется инвертор, если рассматриваемая электрическая нагрузка подходит для переменного тока.

• Если оборудование, которое вы пытаетесь подключить к солнечному генератору, имеет постоянный ток и рассчитано на ток 12 В, его можно подключить непосредственно к батарее / панели.

  Это одно из преимуществ солнечной энергии.

  Портативные генераторы обычно включают в себя стойки для выхода 12 В постоянного тока, которые могут использоваться для питания нагрузок постоянного тока.

  Если приборы принимают только переменный ток (AC), мощность направляется на инвертор для преобразования.

• Инвертор изменяет мощность 12 В постоянного тока от батареи для питания устройств, поддерживающих переменный ток, таких как ноутбуки, взятые в поход.

  Эта мощность преобразуется в 110–120 В переменного тока, как в вилке домашней розетки.

  Любой портативный солнечный генератор имеет аналогичную выходную вилку, которая показывает на корпусе 120 В переменного тока.

  Такие устройства, как ноутбуки и мини-холодильники, могут получать питание напрямую через эту вилку, как в домашних условиях.

  Возможность использования приборов переменного тока делает солнечные генераторы столь же универсальными, как и резервные генераторы.

Советы и хитрости о том, как максимально эффективно использовать солнечный генератор

Солнечная энергия стремительно набирает популярность во всем мире.

Он растет со скоростью 2% в год, и, если текущие тенденции сохранятся, он станет предпочтительным источником энергии во всем мире.

Большинство современных стран поощряют людей полагаться на этот возобновляемый ресурс, чтобы сэкономить больше денег и помочь сохранить окружающую среду.

При хорошем поддержании эта тенденция может приносить пользу еще десятилетия.

Вот еще несколько советов и приемов:

Место нахождения

Прежде всего, рассмотрите свое текущее местоположение.

Много облачности, много дождя или снега?

Сколько естественного света вы получаете каждый день?

Некоторые места идеально подходят для установки панелей солнечных батарей, тогда как другие могут получить больше пользы от источника электричества или батареи.

Системы солнечной энергии могут быть полезны в областях, которые получают как минимум 4-6 часов солнечного света в день.

Определите угол наклона солнца, чтобы определить наилучшее место для установки.

Ресурс

Есть ли поблизости хозяйственный магазин, где продаются детали, необходимые для установки вашей солнечной энергетической системы?

Заказывать онлайн просто и удобно?

Есть ли агентства или профессионалы, которые могут предоставить надежные и качественные услуги по установке и обслуживанию солнечных батарей?

Доступны ли материалы по разумной цене и высокого качества?

Вот некоторые из вопросов, которые вам следует задать, чтобы получить лучшие предложения.

Ваше местоположение и способ передвижения определяют удобство заказа онлайн.

Если вы считаете, что установка и обслуживание системы будет сложной задачей, вы можете подождать, пока технология станет более доступной в вашем регионе.

Бюджет

Поначалу системы солнечных батарей обычно дороги.

Позже вы заметите, что затраты начинают снижаться, потому что энергия, получаемая от солнца, бесплатна и доступна в любое время.

Определив площадь, которую необходимо покрыть солнечными батареями, вы можете учитывать свой бюджет.

Составление бюджета очень важно, чтобы вы не тратили большие средства на то, что вам действительно не нужно.

Также стоит подумать о гаджетах и устройствах, которые будут питаться от солнечной энергии.

Долголетие

Хорошо обслуживаемая солнечная энергетическая система может прослужить 30 лет.

Другие установки могут длиться всего несколько месяцев или недель, если внешние условия чрезвычайно суровы или могут легко повредить материал.

Вы можете сделать свои собственные солнечные элементы или купить их в магазине.

Долговечность установки будет зависеть от качества материала, использования и применения.

Цена не всегда означает качество или долговечность.

Вы должны больше узнать о различных брендах и увидеть любые различия в функциях, которые в конечном итоге увеличат срок службы.

Обратитесь за советом к друзьям и другим людям, которые использовали эту установку.

По мере развития технологий в солнечной отрасли генераторы солнечной энергии будут становиться меньше, легче, проще в использовании и дешевле, поскольку стоимость солнечных батарей продолжает падать.

При выборе генератора на солнечной энергии очень важно выбрать тот, который соответствует вашим потребностям с точки зрения размера и мощности, а также от известного бренда с долгим сроком службы солнечных панелей.

Наконец, перед покупкой обязательно ознакомьтесь с некоторыми надежными отзывами о солнечных генераторах.