Слънчева енергийна система

Слънчевата енергия е най-чистият и най-достъпен възобновяем енергиен източник. Съвременната технология може да използва тази енергия за различни цели, включително производство на електричество, осигуряване на светлина и отопление на вода за битови, търговски или промишлени приложения.

Слънчевата енергия също може да се използва, за да отговори на нашите изисквания за електричество. Чрез слънчеви фотоволтаични (SPV) клетки слънчевата радиация се преобразува директно в DC електричество. Това електричество може да се използва такова, каквото е, или да се съхранява в батерията. В тази статия ще видим всичко за слънчевата енергия. Нека да видим стъпка по стъпка:

Слънчева фотоволтаична (SPV) клетка:

Слънчевата фотоволтаична или слънчева клетка е устройство, което преобразува светлината в електрически ток, използвайки фотоелектричния ефект. SPV се използват в много приложения като железопътни сигнали, улично осветление, битово осветление и захранване на отдалечени телекомуникационни системи.

Той има p-тип силициев слой, поставен в контакт с n-тип силициев слой и дифузията на електрони се извършва от n-тип материал към p-тип материал. В материала от тип p има отвори за приемане на електроните. Материалът от тип n е богат на електрони, така че чрез влиянието на слънчевата енергия електроните се движат от материала тип n и в p-n прехода комбинират с дупки. Това създава заряд от двете страни на p-n кръстовището, за да се създаде електрическо поле . В резултат на това се развива диодна подобна система, която насърчава потока на заряда. Това е дрейфовият ток, който балансира дифузията на електрони и дупки. Областта, в която възниква дрейфовият ток, е зоната на изчерпване или областта на космическия заряд, в която липсват мобилните носители на заряд.

Така че в тъмнината слънчевата клетка се държи като диод с обратен наклон. Когато светлината падне върху него, подобно на диод, слънчевата клетка се придвижва напред и токът тече в една посока от анод към катод като диод. Обикновено напрежението на отворената верига (без свързване на батерията) на соларен панел е по-високо от номиналното му напрежение. Например панел от 12 волта дава около 20 волта при ярка слънчева светлина. Но когато батерията е свързана към нея, напрежението пада до 14-15 волта. Слънчевите фотоволтаични (SPV) клетки са направени от необикновени материали, наречени полупроводници, например силиций, който в момента е най-често използван. По същество, когато светлината попадне в клетката, определена част от нея се абсорбира в полупроводниковия материал. Това означава, че енергията на погълнатата светлина се предава към полупроводника.

Всички слънчеви фотоволтаични клетки също имат едно или повече електрически полета, които действат, за да принудят електроните, освободени от поглъщането на светлина, да текат в определена посока. Този поток от електрони е ток и чрез поставяне на метални контакти в горната и долната част на клетката SPV, можем да изтеглим този ток, за да го използваме дистанционно. Напрежението на клетките определя мощността, която слънчевата клетка може да произведе. Процесът на преобразуване на светлината в електричество се нарича слънчев фотоволтаичен ефект (SPV). Множество слънчеви панели преобразуват слънчевата енергия в електричество с постоянен ток. След това постояннотоковото електричество постъпва в инвертор. Инверторът превръща постояннотоковото електричество в 120-волтово променливо електричество, необходимо на домашните уреди.

Слънчев панел:

Слънчевият панел е колекция от слънчеви клетки. Слънчевият панел преобразува слънчевата енергия в електрическа. Слънчевият панел използва омически материал за връзки, както и външните терминали. Така че електроните, създадени в материала от тип n, преминават през електрода към проводника, свързан към батерията. Чрез батерията електроните достигат материала от типа p. Тук електроните се комбинират с дупките. Така че, когато слънчевият панел е свързан към батерията, той се държи като друга батерия и двете системи са последователно точно като две батерии, свързани последователно.

Изходната мощност на слънчевия панел е неговата мощност, която се измерва във ватове или кило ватове. Предлагат се слънчеви панели с различни мощности като 5 вата, 10 вата, 20 вата, 100 вата и т.н. Така че, преди да изберете слънчевия панел, е необходимо да откриете необходимата мощност за товара. За изчисляване на необходимата мощност се използват ват часове или киловат часове. Като общо правило средната мощност е равна на 20% от върховата мощност. Следователно всеки пиков киловат ват слънчева решетка дава изходна мощност, която съответства на производството на енергия от 4.8kWh / ден. Това е 24 часа x 1 kW x 20%.

Ефективността на слънчевия панел зависи от редица фактори като климат, условия на небето, ориентация на панела, интензивност и продължителност на слънчевата светлина и нейните кабелни връзки. Ако слънчевата светлина е нормална, 12 волта 15 вата панел дава около 1 ампер ток. Ако се поддържа правилно, слънчевият панел ще продължи около 25 години. Необходимо е да се проектира подредбата на соларния панел на покрива. Обикновено той е подреден с лице на изток под ъгъл от 45 градуса. Използва се и слънчева система за проследяване, която завърта панела, докато слънцето се движи от изток на запад. Свързването на окабеляването също е важно. Качественият проводник с достатъчен манометър за справяне с тока ще осигури правилното зареждане на батерията. Ако проводникът е твърде дълъг, токът на зареждане може да намалее. Така че като правило слънчевият панел е разположен на височина 10-20 фута от нивото на земята. Препоръчва се правилно почистване на соларния панел веднъж месечно. Това включва почистване на повърхността за отстраняване на прах и влага и почистване и повторно свързване на клемите.

Слънчевият панел има общо четири стъпки от процеса на претоварване, под зареждане, ниско ниво на батерията и дълбоко разреждане, нека всички те.

От веригата по-долу използвахме слънчев панел, тъй като източникът на ток се използва за зареждане на батерията B1 чрез D10. Докато батерията се зарежда напълно, Q1 провежда от изхода на компаратора. Това води до Q2 за провеждане и пренасочване на слънчевата енергия през D11 и Q2, така че батерията да не е презаредена. Докато батерията е напълно заредена, напрежението в катодната точка на D10 се покачва. Токът от слънчевия панел се байпасира чрез D11 и MOSFET дренаж и източник. Докато натоварването се използва от операцията на превключвателя, Q2 обикновено осигурява път към отрицателното, докато положителното е свързано към постояннотока чрез превключвателя в случай на претоварване. Правилното функциониране на товара в нормално състояние се показва от докато MOSFET Q2 провежда.

Приложение на слънчевата енергия:

Отдолу верига, за управление на интензивността LED лампите могат да се подават с различен работен цикъл от източник на постоянен ток. Концепцията за контрол на интензивността спомага за спестяване на електрическа енергия. Светодиодът се използва в комбинация с подходящи задвижващи транзистори от микроконтролера, надлежно програмиран за практическо приложение.

За да се демонстрира същото от 12v DC източник, 4 светодиода последователно правят низ с 8 * 3 = 24 струни са свързани последователно с MOSFET, действащ като превключвател. MOSFET може да бъде IRF520 или Z44. Всеки светодиод е бял светодиод и работи при 2.5v. По този начин 4 светодиода в серия се нуждаят от 10v. Следователно резистор е свързан с 10ohms, 10watts последователно с LED, където напрежението на баланса пада от 12v чрез ограничаване на тока за безопасна работа на LED's.

Например LED светлините, използвани за целите на уличното осветление, се включват по здрач с пълна интензивност до 23:00 ч. С 99% надлежен цикъл за led, т.е. 1% работен цикъл от контролера. С всеки час напредване от 23:00 нататък работният цикъл на светодиодите намалява постепенно от 99%, така че до сутринта работният цикъл на включване достига 10% от 99% и накрая до нула, което означава, че светлините са изключени от сутринта, т.е. до здрач. Операцията се повтаря отново от здрача с пълна интензивност до 23:00 от 18:00 и в 12 полунощ е 80% работен цикъл, 1'o часовник 70%, 2'o часовник 60%, 3'o часовник 50%, 4'o часовник 40% и така до 10% и накрая ИЗКЛЮЧЕН в зората.

Интензитетът на светодиода се променя в зависимост от модулацията на широчината на импулса, както е показано на фиг.