Saulės energija yra švariausias ir labiausiai prieinamas atsinaujinančios energijos šaltinis. Šiuolaikinė technologija gali panaudoti šią energiją įvairiems tikslams, įskaitant elektros gamybą, šviesos ir šildymo vandens tiekimą buitiniam, komerciniam ar pramoniniam naudojimui.
Saulės energija taip pat gali būti naudojama mūsų elektros energijos poreikiams patenkinti. Per saulės fotoelektros (SPV) elementus saulės spinduliuotė tiesiogiai paverčiama nuolatine elektros energija. Šią elektrą galima naudoti tokią, kokia ji yra, arba ją galima laikyti akumuliatoriuje. Šiame straipsnyje apžvelgsime viską apie saulės energiją. Pažiūrėkime žingsnis po žingsnio:
Saulės fotoelektros (SPV) elementas:
Saulės fotoelektros arba saulės elementas yra prietaisas, kuris, naudojant fotoelektrinį efektą, paverčia šviesą elektros srove. SPV naudojami daugelyje programų, tokių kaip geležinkelio signalai, gatvių apšvietimas, namų apšvietimas ir nuotolinių telekomunikacijų sistemų maitinimas.
Turi silicio sluoksnio p tipo kontaktą su n tipo silicio sluoksniu ir elektronų difuzija vyksta nuo n tipo medžiagos iki p tipo medžiagos. P tipo medžiagoje yra skylių elektronams priimti. N tipo medžiagoje yra daug elektronų, todėl saulės energijos įtakoje elektronai juda iš n tipo medžiagos ir p-n sankryžoje susijungia su skylėmis. Tai sukuria krūvį abiejose p-n sankryžos pusėse, kad sukurtų elektrinį lauką . Dėl to susidaro panaši į diodus sistema, skatinanti krūvio srautą. Tai yra dreifo srovė, subalansuojanti elektronų ir skylių difuziją. Plotas, kuriame vyksta dreifuojanti srovė, yra išeikvojimo zona arba kosminio įkrovimo sritis, kuriai trūksta mobiliųjų krūvininkų.
Taigi tamsoje saulės elementas elgiasi kaip atvirkštinis šališkas diodas. Kai ant jo patenka šviesa, kaip ir diodas, saulės elementų priekiniai poslinkiai ir srovė teka viena kryptimi nuo anodo iki katodo kaip diodas. Paprastai saulės kolektoriaus atviros grandinės (neprijungus akumuliatoriaus) įtampa yra didesnė už vardinę įtampą. Pavyzdžiui, 12 voltų skydelis suteikia apie 20 voltų esant ryškiai saulės šviesai. Bet kai prie jo prijungiama baterija, įtampa nukrinta iki 14-15 voltų. Saulės fotoelektros (SPV) elementai yra pagaminti iš nepaprastų medžiagų, vadinamų puslaidininkiais, pavyzdžiui, siliciu, kuris šiuo metu yra dažniausiai naudojamas. Iš esmės, kai šviesa patenka į ląstelę, tam tikra jos dalis absorbuojama puslaidininkinėje medžiagoje. Tai reiškia, kad sugertos šviesos energija perduodama puslaidininkiui.
Saulės saulės elementai taip pat turi vieną ar daugiau elektrinių laukų, kurie priverčia šviesos absorbcijos išlaisvintus elektronus tekėti tam tikra kryptimi. Šis elektronų srautas yra srovė ir, uždėdami metalinius kontaktus ant SPV elemento viršaus ir apačios, mes galime ištraukti tą srovę, kad ją būtų galima naudoti nuotoliniu būdu. Ląstelių įtampa apibrėžia galią, kurią gali pagaminti saulės elementas. Šviesos pavertimo elektra procesas vadinamas saulės fotovoltiniu (SPV) efektu. Saulės baterijų masyvas saulės energiją paverčia nuolatine srove. Tada nuolatinė elektros energija patenka į keitiklį. Inverteris nuolatinę elektros energiją paverčia 120 voltų kintama elektros energija, reikalinga buitiniams prietaisams.
Saulės skydelis:
Saulės baterija yra saulės elementų kolekcija. Saulės skydelis saulės energiją paverčia elektros energija. Saulės skydelis sujungimams naudoja „Ohmic“ medžiagą, taip pat išorinius gnybtus. Taigi n tipo medžiagoje sukurti elektronai praeina per elektrodą prie laido, prijungto prie akumuliatoriaus. Per bateriją elektronai pasiekia p tipo medžiagą. Čia elektronai susijungia su skylėmis. Taigi, kai saulės kolektorius yra prijungtas prie akumuliatoriaus, jis elgiasi kaip kita baterija, ir abi sistemos yra nuosekliai, kaip dvi nuosekliai sujungtos baterijos.
Saulės skydelio galia yra jos galia, matuojama vatais arba kilo vatais. Saulės skydelis su skirtingomis galios normomis yra 5 vatai, 10 vatų, 20 vatų, 100 vatų ir tt Taigi, prieš pasirinkdami saulės kolektorių, turite sužinoti galios, reikalingos apkrovai. Galios poreikiui apskaičiuoti naudojamos vatos valandos arba kilovatvalandės. Paprastai vidutinė galia lygi 20% didžiausios galios. Todėl kiekvienas didžiausias saulės matricos kilovatvatas suteikia išėjimo galią, atitinkančią 4,8 kWh paros energijos gamybą. Tai yra 24 valandos x 1 kW x 20%.
Saulės skydelio veikimas priklauso nuo daugelio veiksnių, tokių kaip klimatas, dangaus sąlygos, skydelio orientacija, saulės šviesos intensyvumas ir trukmė bei laidų jungtys. Jei saulės šviesa yra normali, 12 voltų 15 vatų skydelis suteikia maždaug 1 ampero srovę. Tinkamai prižiūrint saulės baterija tarnaus maždaug 25 metus. Būtina suprojektuoti saulės kolektoriaus išdėstymą ant stogo viršaus. Paprastai jis yra išdėstytas į rytus 45 laipsnių kampu. Taip pat naudojama saulės sekimo sistema, kuri sukasi skydelį saulei judant iš rytų į vakarus. Taip pat svarbu prijungti laidus. Geros kokybės viela su pakankamu matuokliu srovei užtikrinti užtikrins tinkamą akumuliatoriaus įkrovimą. Jei laidas per ilgas, įkrovimo srovė gali sumažėti. Taigi, saulės kolektorius yra išdėstytas 10-20 pėdų aukštyje nuo žemės lygio. Rekomenduojama tinkamai išvalyti saulės kolektorių kartą per mėnesį. Tai apima paviršiaus valymą, kad būtų pašalintos dulkės ir drėgmė, taip pat gnybtų valymą ir pakartotinį prijungimą.
Saulės skydelyje yra visi keturi proceso etapai, perkrovos, įkraunamos, išsenkančios baterijos ir giliai iškraunamos.
Iš žemiau pateiktos grandinės mes naudojome saulės kolektorių, nes srovės šaltinis naudojamas akumuliatoriui B1 įkrauti per D10. Kol akumuliatorius visiškai įkraunamas, Q1 vyksta iš komparatoriaus išvesties. Dėl to Q2 saulės energiją perduoda ir nukreipia per D11 ir Q2 taip, kad baterija nebūtų per daug įkrauta. Kol baterija visiškai įkrauta, įtampa katodo taške D10 padidėja. Srovė iš saulės kolektoriaus apeinama per D11 ir MOSFET kanalizaciją ir šaltinį. Nors apkrova naudojama perjungimo operacijoje, Q2 paprastai suteikia kelią į neigiamą, o teigiamas yra prijungtas prie nuolatinės srovės per jungiklį, jei įvyksta per didelė apkrova. Teisingą apkrovos veikimą normaliomis sąlygomis rodo, kol MOSFET Q2 diriguoja.
Saulės energijos naudojimas:
Apatinėje grandinėje intensyvumui valdyti LED lempos gali būti tiekiamos įvairiu darbo ciklu iš nuolatinės srovės šaltinio. Intensyvumo valdymo koncepcija padeda taupyti elektros energiją. Šviesos diodai naudojami kartu su tinkamais mikrovaldiklio tranzistoriais, tinkamai užprogramuotais praktiniam naudojimui.
Kad tą patį pademonstruotų iš 12v nuolatinės srovės šaltinio, 4 nuosekliai šviesos diodai eilutę su 8 * 3 = 24 stygomis sujungia nuosekliai su MOSFET, veikiančiu kaip jungiklis. MOSFET gali būti IRF520 arba Z44. Kiekvienas šviesos diodas yra baltas šviesos diodas ir veikia esant 2,5 V įtampai. Taigi 4 serijos šviesos diodams reikia 10v. Todėl rezistorius yra sujungtas su 10 omų, 10 vatų nuosekliai su šviesos diodais, kur balanso įtampa nukrinta nuo 12 V, ribojant srovę, kad šviesos diodai veiktų saugiai.
Pvz., Gatvių žibintams naudojami LED žibintai sutemus įsijungia visu intensyvumu iki 23 val., 99% tinkamai valdant LED, t. Y. 1% veikimo ciklą. Kiekvieną valandą nuo 23 val. Šviesos diodų veikimo ciklas palaipsniui mažėja nuo 99%, taigi iki ryto įjungimo laiko ciklas pasiekia 10% nuo 99% ir galiausiai iki nulio, o tai reiškia, kad žiburiai išjungiami nuo ryto, ty nuo aušros iki sutemų. Operacija vėl kartojasi nuo sutemų visu intensyvumu iki 23:00 nuo 18:00, o 12 vidurnaktį tai yra 80% darbo ciklas, 1'o laikrodis 70%, 2'o laikrodis 60%, 3'o laikrodis 50%, 4'o laikrodis 40% ir taip toliau iki 10% ir galiausiai išjungtas aušros metu.
Šviesos diodo intensyvumas kinta priklausomai nuo impulso pločio moduliacijos, kaip parodyta žemiau pav.
