Сьогодні існує величезний імпульс у виробництві стійких і чистих енергетичних ресурсів для наших подальших потреб, зменшуючи при цьому негативний вплив на навколишнє середовище. Сонячні енергетичні системи також стали одним з перспективних рішень для задоволення цих зростаючих потреб з меншим впливом на навколишнє середовище. У цій детальній статті ми обговоримо основи та принципи роботи сонячної енергетики, зокрема, свинцево-кислотні акумулятори, які відіграють життєво важливу роль у цій динамічній екосистемі.
I. Огляд сонячної енергетичної системи
Сонячні енергетичні системи перетворюють рясну енергію сонця в електрику, вловлюючи її надлишок. Він пропонує стійке, екологічне та відновлюване джерело енергії замість традиційних викопних видів палива. Цей огляд занурює в основи та механіку сонячних енергетичних систем, проливаючи світло на численні переваги та сфери застосування.
A. Основи та робота сонячних енергетичних систем
Сонячні енергетичні системи – це інноваційні пристрої, які збирають і перетворюють сонячне світло на корисну електроенергію або тепло. Він складається з наступних компонентів:
- Фотоелектричні елементи:це основні компоненти будь-якої сонячної енергетичної системи. Більшість з них складаються з фотоелектричних елементів, які поглинають світло і, таким чином, виробляють постійний струм під впливом світла. Зазвичай вони складаються з кремнію і були оптимізовані з урахуванням ефективності для перетворення сонячного світла в електрику.
- Інвертори: Стандартний блок живлення використовує електроенергію змінного струму. Однак сонячні панелі генерують електроенергію постійного струму, яку потрібно перетворити на змінний, якщо вона використовується в домогосподарствах або промисловості. Інвертори беруть на себе цю відповідальність, перетворюючи синтезовану енергію від сонячних панелей на освітлення наших будинків або підприємств.
- Сонячні батареї:надлишок енергії, виробленої протягом дня, можна зберігати в сонячних батареях на ніч або в похмурі дні. Батареї важливі для того, щоб зробити сонячну енергію стабільним і безперервним джерелом живлення.
B. Переваги та сфери застосування сонячних енергетичних систем
Переваги: Переваги
- Відновлювана та стійка:сонячна енергія є щедрою та відновлюваною, тому це чудовий екологічний варіант з меншою залежністю від викопних видів палива.
- Низькі експлуатаційні витрати:після встановлення сонячні панелі потребують низьких експлуатаційних витрат, а також витрат на обслуговування. Отже, вони є економічно ефективними в довгостроковій перспективі.
- Зменшення рахунків за електроенергію:сонячні панелі значно зменшують рахунки за електроенергію, оскільки вони зменшують виробництво безкоштовної електроенергії з сонячного світла, що зменшує рахунок за електроенергію.
- Екологічні переваги: Використання сонячних енергетичних систем не спричиняє шкідливих викидів парникових газів, а отже, значно покращує стан навколишнього середовища.
Додатки
- Житловібудинки:дуже часто використовуються в будинках для виробництва електроенергії та нагрівання води, сонячні панелі забезпечують чистоту.
- Комерційний:сотні компаній користуються перевагами сонячної енергії, таким чином скорочуючи витрати на енергію, яку вони споживають. Це показує, наскільки вони віддані ідеї сталого розвитку.
- Промисловість:Широко використовується в роботі заводів, складів та виробничих підрозділів – сонячна енергія широко використовується.
- Позамережеві рішення:Для електрифікації віддалених районів або районів, що знаходяться поза мережею, сонячна енергія є необхідним товаром. Це покращує постачання у важкодоступних районах.
II. Сонячні модулі
A. Фотоелектричні панелі (сонячні панелі)
Фотоелектричні панелі є важливою частиною процесу перетворення сонячного світла в електрику і тому називаються фотоелектричними панелями. Вони працюють на основі фотоелектричного ефекту, який полягає в тому, що деякі матеріали під впливом сонячного світла випромінюють електрони і, таким чином, утворюють електричний струм.
Функція і принцип:
Більшість сонячних панелей в основному складаються з кремнію. Коли фотони сонячного світла потрапляють на такі клітини, вони збуджують електрони всередині них, щоб вони могли вільно рухатися всередині них. Це утворює електричний рух або струм, який потім збирається і перетворюється інвертором на постійний струм (DC) зі змінного струму (AC) для використання в домашніх умовах.
Типи фотоелектричних панелей:
- Монокристалічні панелі:Монокристалічні панелі: Ці панелі виготовляються з монокристалічного кремнію, найефективнішого з точки зору ефективності, чорного кольору. Крім того, вони підходять для інсталяцій з обмеженим простором.
- Полікристалічні панелі:у полікристалічних панелях використовується кілька маленьких кристалів кремнію, що дещо знижує ефективність, але часто є більш бюджетним варіантом.
- Тонкоплівкові панелі:для них тонкі напівпровідникові матеріали наносяться на підкладку. Тонкоплівкові панелі не мають високої ефективності, але можуть бути легкими і гнучкими в деяких застосуваннях, таких як сонячна черепиця і мобільні/портативні панелі.
B. Кронштейни та опори
Правильно встановлена система фотоелектричних панелей повинна забезпечувати довгострокову продуктивність і безпеку. Кронштейни та опорні конструкції служать для закріплення сонячної панелі в одному місці. Розташуйте його таким чином, щоб забезпечити максимальне потрапляння сонячних променів і водночас захистити від несприятливого впливу вітру, снігових навантажень та інших факторів навколишнього середовища, які можуть з’явитися протягом терміну його експлуатації.
Підтримка та стабільність
- Розподіл ваги:сонячні панелі важкі, і рівномірний розподіл ваги на опорні конструкції запобігає пошкодженню конструкції.
- Регулювання кутанахилу:Більшість опорних конструкцій поставляється разом з механізмами регулювання нахилу і орієнтації панелей, щоб правильно нахилити панелі, щоб вони отримували сонячне світло під оптимальним кутом протягом дня.
- Довговічність:Високоякісні матеріали необхідні, оскільки панелі піддаються високим екологічним навантаженням протягом усього терміну служби. Також необхідна хороша конструкція.
C. Сонячний трекер
Сонячні трекери збільшують виробництво енергії, відстежуючи рух сонця і відповідно коригуючи його орієнтацію.
Функція/призначення:
Сонячний трекер постійно переорієнтовує сонячні панелі так, щоб вони були спрямовані прямо на сонце. Це максимізує поглинання світла, перетворюючи його на корисну енергію. Це збільшує загальну продуктивність системи. Датчики та двигуни забезпечують цю функціональність у сонячному трекері.
Типи трекерів:
- Одновісні трекери:у цих трекерах панелі рухаються лише вздовж однієї осі. Він повторює щоденний шлях сонця.
- Двовісні трекери:панелі, які відстежують як по осях схід-захід, так і по осях північ-південь, утворюють двовісні трекери, які ефективно максимізують сонячне опромінення протягом дня і в різні пори року.
III. Акумуляторна система зберігання енергії
A. Акумуляторні системи зберігання енергії (BESS) в енергетичному переході
Акумуляторні системи зберігання енергії (BESS) є ключовим елементом для створення сталої та надійної енергетичної інфраструктури, щоб заповнити перехідний проміжок між непостійними відновлюваними джерелами, такими як сонячна та вітрова енергія, та постійними потребами в електроенергії. BESS виконує різноманітні критичні ролі:
- Стабільність електромережі:сонячні батареї, Окрім стабілізації електромережі шляхом зберігання надлишкової енергії, коли пропозиція перевищує попит, і постачання її в пікові періоди, запобігаючи відключенням і коливанням напруги, можуть збалансувати навантаження на мережу – також використовується для програм реагування на попит.
- Інтеграція відновлюваних джерел енергії: Сонячні батареї дозволяють інтегрувати змінні шляхом включення відновлюваних джерел енергії в мережу, створюючи стабільний потік енергії, навіть якщо погода погана і немає вітру або сонячного світла.
- Часовий зсув енергії:BESS накопичують надлишок енергії в непікові години, коли електроенергія дешевша, і вивільняють її в пікові години, коли ціни вищі, щоб знизити витрати на електроенергію.
- Резервне живлення:вони забезпечують резервне живлення під час збоїв в електромережі, щоб підвищити відмовостійкість критично важливої інфраструктури та житла.
B. Роль сонячних батарей в оптимізації системи
Свинцево-кислотні акумулятори є основним фактором оптимізації сонячних електростанцій. Вдень вони накопичують надлишкову енергію, вироблену фотоелектричними елементами, і вивільняють її, коли сонячного світла недостатньо – вночі або в похмурий день. Це гарантує безперебійне постачання стабільної енергії від сонячної системи та меншу залежність від електромережі. Надійність підвищується завдяки зростанню продуктивності.
Додавання цього підзаголовка дає зрозуміти, яку функцію виконують сонячні батареї в загальному контексті акумуляторних систем зберігання енергії.
C. Різні типи технологій зберігання енергії
Літій-іонна батарея:
Щільність енергії літій-іонних акумуляторів є максимальною серед усіх технологій зберігання енергії завдяки їхній ефективності та відносно низьким вимогам до обслуговування. Вони також є одним з найпопулярніших типів технологій зберігання енергії, що застосовуються в електромобілях і домашніх накопичувачах енергії, серед багатьох інших застосувань. Наші літій-іонні акумулятори JYC неймовірно ефективні.
Свинцево-кислотні акумулятори:
Завдяки своїй надійності він використовується вже десятки років. Він має вищу частоту використання з джерелом безперебійного живлення (ДБЖ). Однак його щільність енергії нижча, ніж у літій-іонних батарей, оскільки він забезпечує меншу кількість циклів.
Сірчано-натрієва батарея:
Натрій-сірчані акумулятори – це високотемпературні батареї, які зберігають енергію у вигляді розплавленого натрію або сірки. Таким чином, такий тип акумуляторів має широке застосування в масштабах мережі з набагато вищою щільністю енергії та ефективністю на ринку.
D. Система керування та інвертор
Системи керування є основним елементом систем зберігання енергії, на який покладено відповідальність за нагляд, контроль, оптимізацію або управління продуктивністю акумуляторів з метою забезпечення безпечної та ефективної роботи акумуляторів. Вони забезпечують безпечну та ефективну роботу батарей. Не менш важливими є інвертори, які перетворюють постійний струм, що зберігається в акумуляторах, на змінний, який можна використовувати для дому, бізнесу або в електромережі. Інвертори допомагають підтримувати високу якість електроенергії, що постачається, залишаючись при цьому сумісними з мережею.
Інтеграція системи керування/інвертора відіграє важливу роль у досягненні BESS:
- Управління станом заряду (SOC): Моніторинг циклів заряду/розряду для запобігання деградації на ранній стадії.
- Інтеграція з енергосистемою:координація з енергосистемою для зменшення коливань попиту шляхом повернення надлишкової енергії в енергосистему.
- Безпека та захист: Переконатися, що батареї працюють в межах температурного діапазону та граничних значень напруги, і відключити їх у разі несправності.
IV. Системи передачі та розподілу електроенергії
A. Лінія електропередач
Лінії електропередач є невід’ємною частиною безперебійної та безпечної передачі електроенергії, виробленої сонячними енергетичними системами. Він може передавати обидва типи, тобто DC (постійний струм) або AC (змінний струм).
Передача постійного струму:
Він позначає рух електрики постійним потоком в одному напрямку: електричний заряд через односторонні з’єднання. Іноді використовується для постачання електроенергії, виробленої на віддалених сонячних електростанціях, на великі відстані до міст, має менше втрат, ніж передача змінного струму, а отже, є більш ефективною.
AC Transmission:
Передача змінного струму, якою б екстремальною вона не була, використовує реверсивні струми, оскільки напрямок струму періодично змінюється на протилежний. Найпоширенішим є розподіл змінного струму, який використовується в більшості будинків і офісів. Він може бути легко модифікований для різних рівнів напруги, щоб ефективно подавати живлення на короткі та середні відстані.
B. Інвертор
Інвертори є важливими компонентами сонячних енергетичних систем, які перетворюють постійний струм.
Функція і принцип:
Інвертори – це пристрої, що перетворюють постійний струм від сонячних панелей в змінний, який використовується в побуті та бізнесі. Їх обов’язок – це функція, подібна до сумісності з мережею, узгоджена з виробленою електроенергією, щоб вона могла бути використана безпосередньо або повернута назад в мережу.
Типи та функції:
- Послідовні інвертори: Найбільш поширені для домашніх систем, де кілька сонячних панелей з’єднуються послідовно. Вони економічно вигідні та ідеально підходять для невеликих інсталяцій.
- Мікроінвертори:встановлення мікроінверторів на кожній панелі максимізує ефективність кожної окремої панелі з покращеними можливостями моніторингу.
- Центральні інвертори:Центральні інвертори добре працюють у великих сонячних електростанціях, оскільки вони обробляють великі обсяги потужної електроенергії від декількох панелей.
C. Система розподілу
Система розподілу дозволяє безпечно та ефективно розподіляти електроенергію, вироблену сонячними панелями, між будинками, підприємствами та мережею.
Розподільні щити та захисні пристрої:
Розподільчий щит виконує роль розподільчого центру: Електроенергія від інвертора спрямовується до різних навантажень, забезпечуючи при цьому належний захист ланцюга. Електромагнітні пристрої захисних пристроїв, таких як автоматичні вимикачі та запобіжники, захищають людей від перевантажень та коротких замикань відповідно.
Вимоги до безпеки та відповідності:
При дотриманні законодавства необхідно дотримуватися електротехнічних норм і стандартів; безпека і надійність розподіленої сонячної енергії вимагає, щоб установки відповідали місцевим і національним нормам. Крім регулярного технічного обслуговування, підтримка системи в безпеці та відповідності вимогам.
V. Система моніторингу та контролю
A. Система відеоспостереження
Збір даних моніторингу займає важливе місце в роботі будь-якої сонячної електростанції. Він передбачає збір та аналіз даних для оптимальної роботи системи. Моніторинг та збір даних:
Системи моніторингу збирають дані про різні параметри сонячної енергетичної системи, такі як потужність сонячних панелей, продуктивність інвертора, стан акумулятора (за наявності) та умови навколишнього середовища. Уся ця інформація дає кращу картину для оцінки здоров’я та ефективності системи.
Важливість дистанційного моніторингу:
Віддалений моніторинг надає миттєвий доступ до даних системи з будь-якого місця, а отже, оператори можуть виявляти проблеми, як тільки вони виникають. Це допомагає усувати несправності, оптимізувати продуктивність і рано попереджати про потенційні проблеми, а отже, виробляти максимально можливу кількість енергії.
B. Система управління
Система керування сонячною енергетичною системою має автоматичне керування разом з функціями оптимізації, що дозволяє підвищити її загальну ефективність та потужність.
Автоматичне керування та оптимізація:
Системи керування використовують автоматику для управління інверторами, а також акумуляторними системами, забезпечуючи їх оптимальну роботу. Вони змінюють налаштування відповідно до вхідних даних у режимі реального часу, а також погодних умов і налаштованих користувачем параметрів, щоб максимізувати виробництво та зберігання енергії.
Стратегії та алгоритми управління:
Серед деяких стратегій та алгоритмів управління, що використовуються, є такі:
Відстеження точки максимальної потужності (MPPT):
Це оптимізує вихідну потужність сонячних панелей, змушуючи навантаження шукати точки максимальної потужності.
Контроль взаємодії з мережею:
Це забезпечує безперебійну подачу електроенергії в мережу з урахуванням напруги та частоти.
Управління зберіганням енергії:
Алгоритми керування акумуляторними системами диктують, чи потрібно заряджати батареї, враховуючи попит у мережі та ціну на енергію.
Підсумок
По суті, вся система – це інженерне диво поєднання наукових основ та інновацій. У цьому процесі важлива кожна окрема частина, від збору сонячних променів до зберігання чистої енергії та її розподілу для використання. Сталий розвиток, на якому сьогодні всі зосереджені, змушує сонячні енергетичні системи революціонізувати наш світовий енергетичний ландшафт. Оскільки ми продовжуємо використовувати сонячну енергію, це майбутнє буде світлішим, чистішим і зеленішим, ніж будь-коли раніше. Приєднуйтесь до сонячної революції і дозвольте сонцю живити ваш світ.
Для отримання додаткової інформації про акумулятори ви можете відвідати веб-сайт JYC Battery за посиланням
