1. Saulės fotovoltinės sistemos sudėtis ir principas
Saulės fotovoltinė sistema susideda iš šių trijų dalių: saulės elementų komponentų; įkrovimo ir iškrovimo valdikliai, inverteriai, bandymo prietaisai ir kompiuterių stebėjimo bei kita galios elektroninė įranga; ir baterijos ar kita energijos kaupimo ir pagalbinė elektros energijos gamybos įranga.
Saulės fotovoltinės sistemos turi šias charakteristikas:
- Jokių besisukančių dalių, jokio triukšmo;
- Nėra oro taršos ir nuotekų išleidimo;
- Nevyksta degimo procesas, nereikia kuro;
- Paprasta priežiūra ir mažos priežiūros išlaidos;
- Geras eksploatacinis patikimumas ir stabilumas;
- Kaip pagrindinis komponentas, saulės elementai turi ilgą tarnavimo laiką, o kristalinio silicio saulės elementų tarnavimo laikas gali siekti daugiau nei 25 metus;
Energijos gamybą galima lengvai padidinti pagal poreikį.
Fotovoltinės sistemos yra plačiai naudojamos. Pagrindines fotovoltinių sistemų taikymo formas galima suskirstyti į dvi kategorijas: nepriklausomas elektros energijos gamybos sistemas ir prie tinklo prijungtas energijos gamybos sistemas. Pagrindinės taikymo sritys daugiausia yra kosminiuose orlaiviuose, ryšių sistemose, mikrobangų perdavimo stotyse, TV diferencialiniuose patefonuose, fotovoltiniuose vandens siurbliuose ir buitiniame maitinimo šaltinyje vietose, kuriose nėra elektros energijos. Tobulėjant technologijoms ir pasaulio ekonomikos tvaraus vystymosi poreikiams, išsivysčiusios šalys ėmė planingai skatinti miesto fotovoltinio tinklo prijungtą elektros energijos gamybą, daugiausia statydamos buitines stogo fotovoltinės energijos gamybos sistemas ir MW lygio centralizuotas didelio masto prie tinklo prijungtos elektros energijos gamybos sistemos. Tuo pačiu metu saulės fotovoltinių sistemų taikymas buvo aktyviai skatinamas transporte ir miesto apšvietime.
Fotovoltinės sistemos turi skirtingus mastelius ir taikymo formas. Pavyzdžiui, sistemos mastas apima platų diapazoną – nuo 0,3 iki 2 W saulės sodo šviestuvų iki MW lygio saulės fotovoltinių elektrinių, tokių kaip 3,75 kWp buitinė ant stogo įrengta elektros energijos gamybos įranga ir Dunhuang 10 MW projektas. Jo paraiškos formos taip pat yra įvairios ir gali būti plačiai naudojamos daugelyje sričių, pavyzdžiui, buityje, transporte, ryšiuose ir kosmose. Nors fotovoltinės sistemos skiriasi dydžiu, jų sudėtis ir veikimo principai iš esmės yra vienodi. Paveikslas 4-1 yra tipinės fotovoltinės sistemos, tiekiančios nuolatinės srovės apkrovas, schema. Jame yra keletas pagrindinių fotovoltinės sistemos komponentų:
Fotovoltinių modulių masyvas: sudarytas iš saulės elementų (taip pat vadinamų fotovoltinių elementų moduliais), sujungtų nuosekliai ir lygiagrečiai pagal sistemos reikalavimus. Saulės šviesoje jis saulės energiją paverčia elektros energija. Tai yra pagrindinė saulės fotovoltinės sistemos sudedamoji dalis.
Baterija: saugo saulės elementų komponentų pagamintą elektros energiją. Kai šviesos nepakanka arba naktį arba apkrovos poreikis yra didesnis už saulės elementų komponentų generuojamą galią, sukaupta elektros energija išleidžiama, kad būtų patenkintas apkrovos energijos poreikis. Tai saulės fotovoltinės sistemos akumuliatorius. funkcinės dalys. Šiuo metu švino-rūgštinės baterijos dažniausiai naudojamos saulės fotovoltinėse sistemose. Sistemoms, kurioms keliami aukštesni reikalavimai, dažniausiai naudojami gilaus iškrovimo vožtuvu reguliuojami sandarūs švino rūgšties akumuliatoriai, gilaus iškrovimo skystį sugeriantys švino rūgšties akumuliatoriai ir kt.
Valdiklis: jis nustato ir kontroliuoja akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo sąlygas, taip pat valdo saulės elementų komponentų ir akumuliatoriaus galią apkrovai pagal apkrovos galios poreikį. Tai pagrindinė visos sistemos valdymo dalis. Tobulėjant saulės fotoelektros pramonei, valdiklių funkcijos tampa vis galingesnės, pastebima tendencija integruoti tradicinę valdymo dalį, keitiklį ir stebėjimo sistemą. Pavyzdžiui, AES SPP ir SMD serijos valdikliai integruoja pirmiau minėtas tris funkcijas.
Inverteris: saulės fotovoltinės energijos tiekimo sistemoje, jei yra kintamosios srovės apkrova, turi būti naudojamas keitiklis, kad saulės elementų komponentų generuojama nuolatinė srovė arba akumuliatoriaus išleidžiama nuolatinė srovė būtų paverčiama kintamosios srovės galia, reikalinga apkrova.
Pagrindinis saulės fotovoltinės energijos tiekimo sistemos veikimo principas yra įkrauti bateriją elektros energija, kurią saulės elementų komponentai generuoja švitinant saulę, arba tiesiogiai tiekti energiją apkrovai, kai tenkinama apkrovos paklausa. Jei saulės šviesos nepakanka arba naktį Akumuliatorius tiekia maitinimą nuolatinės srovės apkrovai, kurią valdo valdiklis. Fotovoltinėse sistemose, kuriose yra kintamosios srovės apkrovos, reikia pridėti keitiklį, kad nuolatinė srovė būtų paversta kintamosios srovės energija. Fotovoltinės sistemos yra įvairių formų, tačiau pagrindiniai principai išlieka tie patys. Kitų tipų fotovoltinių sistemų atveju tik valdymo mechanizmas ir sistemos komponentai skiriasi pagal faktinius poreikius. Įvairių tipų fotovoltinės sistemos bus išsamiai aprašytos toliau.