Saules enerģijas sistēmu klasifikācija

Visā pasaulē cilvēki šobrīd cenšas izmantot atjaunojamos enerģijas avotus, lai apmierinātu savas enerģijas vajadzības. Mūsdienu pasaulē ir daudz piemēru saules enerģijas sistēmu/tehnoloģiju plašai parādīšanai un ieviešanai sabiedrībā. Koledžas studentiem, kas nesen absolvējuši studijas, vai personām, kas vēlas izmantot saules enerģijas tehnoloģijas mājas vai darba vajadzībām, būs jāizglīto par to, kādi saules enerģijas sistēmu veidi pastāv, kā tās darbojas, kā arī par to priekšrocībām un trūkumiem, lai pieņemtu apzinātus pirkšanas lēmumus. Saules enerģijas sistēmas var iedalīt trīs veidos, pamatojoties uz: 1) enerģijas ieguves veidu (tehnoloģijas); 2) kā sistēma savienojas/strādā kopā ar elektrotīklu (konfigurācija); un 3) sistēmas lielums salīdzinājumā ar cita veida sistēmām. Šī raksta mērķis ir sniegt jums vairākus piemērus, kā mēs varam klasificēt saules enerģijas tehnoloģiju sistēmas šajās trīs kategorijās, un sniegt detalizētu katras kategorijas aprakstu.

Saules enerģijas sistēmu visvienkāršākā klasifikācija ir balstīta uz to, kā mēs izmantojam saules enerģiju lietu darbināšanai. Ir tikai divi veidi, kā to izdarīt: izmantojot fotoelementus (PV) vai izmantojot koncentrētu saules enerģiju (CSP); un tad ir saules siltuma sistēmas, kas rada siltuma (vai siltumenerģijas{1}}ražošanas) enerģiju (apkuri).

Fotoelektriskās (PV) sistēmas

Visizplatītākais saules enerģijas izmantošanas veids ir fotoelementu sistēmas. Ar fotoelektriskā efekta palīdzību modernās fotoelektriskās sistēmas pārveido saules starojumu elektroenerģijā, izmantojot pusvadītāju, visbiežāk silīciju, kas ir nozares standarts. Pusvadītāju "uzbudina" saules stari, kas izraisa elektronu straumes kustību un rada tiešo elektrisko strāvu, pretstatā maiņstrāvai, kas plūst divos dažādos virzienos. Lielākajā daļā mājsaimniecību un darba vietu to sauc par līdzstrāvu (DC). Lai to varētu izmantot lielākajā daļā mājsaimniecību un darba vietu, invertors ir nepieciešams, lai pārveidotu šūnas līdzstrāvu (DC) maiņstrāvā (AC). Ņemot vērā fotoelektrisko sistēmu daudzpusību un mērogojamību, mūsdienu komerciālie paneļi ir paredzēti, lai sasniegtu pat 30% efektivitāti. Šīs sistēmas var būt tik mazas kā daži fotoelementu paneļi uz jumta vai tikpat lielas kā lielas komunālās-saules fotoelementu saimniecības.

Koncentrētas saules enerģijas (CSP) sistēmas

CSP (koncentrētās saules enerģijas) procesā tiek izmantoti spoguļi un/vai lēcas, lai savāktu koncentrētu saules enerģiju plašā teritorijā un izmantotu šīs lēcas un spoguļus, lai fokusētu šo enerģiju no liela laukuma uz mazāku laukumu (piemēram, uztvērēja torni vai cauruli). Koncentrētā saules enerģija uzsilda plakano spoguļu (vai lēcu) virsmu, tādējādi radot siltumu, ko var izmantot siltuma pārneses šķidruma (es pats, kausēta sāls, eļļa utt.) uzsildīšanai. Siltums tiks uzglabāts siltuma pārneses šķidrumā līdz brīdim, kad siltumnesēja siltums tiks izmantots, lai radītu tvaiku, kas pēc tam tiks izmantots, lai grieztu turbīnas, kas ir savienotas elektroenerģijas ražošanai. Tiek lēsts, ka CSP tehnoloģijas maksimālā termiskā efektivitāte ir aptuveni 35%, kas ir lieliski salīdzinājumā ar citiem elektroenerģijas ražošanas veidiem, jo ​​tiem ir siltumenerģijas uzglabāšanas elements, kas ļauj nosūtīt elektroenerģiju pēc saulrieta. Kopumā CSP sistēmas ir liela apjoma un sarežģītības ziņā; tādēļ tie galvenokārt ir piemēroti liela mēroga-tīkla lietojumiem, kas atrodas apgabalos, kuros ir daudz tiešu saules staru, piemēram, tuksnešos.

Saules termiskās (apkures) sistēmas

Atšķirībā no CSP, saules siltuma tehnoloģija uztver "siltuma" (siltuma) enerģiju faktiskai lietošanai, nevis elektroenerģijas ražošanai (kā to dara CSP). Šīs tehnoloģijas parasti tiek izmantotas, piemēram, karstā ūdens sildīšana (piemēram, dušas) un peldbaseina apkure. Saules siltuma sistēmas parasti ir mazāk sarežģītas un rentablākas, lai apmierinātu īpašas apkures prasības, salīdzinot ar CSP sistēmām.

No uzstādītāja vai mājas īpašnieka viedokļa vispraktiskākā PV sistēmas klasifikācija ir balstīta uz tās elektrisko konfigurāciju un saistību ar komunālo tīklu. Ir trīs galvenie veidi: režģis-saistīts (ieslēgts-režģis), izslēgts-režģis (savrupa) un hibrīda sistēmas.

-Režģa (tīkla-saistītās) sistēmās
On-tīkla sistēmas ir tieši savienotas ar publisko elektroenerģijas tīklu un ir visizplatītākais dzīvojamo un komerciālo instalāciju veids visā pasaulē.

Kā tas darbojas:Saules paneļi dienas laikā ražo elektrību. Šī jauda tiek izmantota, lai darbinātu ēkas slodzi. Ja sistēma saražo vairāk enerģijas nekā nepieciešams, pārpalikums tiek padots atpakaļ komunālajā tīklā. Naktīs vai zemas ražošanas periodos ēka saņem enerģiju no tīkla.

Galvenā sastāvdaļa:Šīm sistēmām nav nepieciešamas akumulatoru bankas. Pats tīkls darbojas kā virtuāla liekās enerģijas uzglabāšanas sistēma.

Priekšrocības:Tie ir visrentablākie-un visvienkāršāk uzstādāmi bateriju trūkuma dēļ. Tie nodrošina arī neto uzskaiti, kur māju īpašnieki saņem kredītu par pārpalikušo jaudu, ko viņi piegādā tīklam.

Trūkums:Galvenais trūkums ir tāds, ka sistēma izslēdzas tīkla strāvas padeves pārtraukuma laikā drošības apsvērumu dēļ (lai novērstu elektrības padevi līnijas darbiniekiem), kas nozīmē, ka tā nevar nodrošināt rezerves strāvu.

Izslēgtas-režģa (savrupas) sistēmas

Izslēgtas{0}}tīkla sistēmas darbojas neatkarīgi no elektrotīkla. Tie ir ideāli piemēroti izmantošanai attālos apgabalos, kur nav praktiska tīkla savienojuma vai kur tīkla savienojuma izmaksas ir pārāk augstas.

Darbība:Saules paneļi nodrošina bateriju bankas uzlādi lietošanai nakts laikā vai tad, kad nav saulains laiks. Invertors darbojas kā vārteja, lai pārveidotu akumulatoru radīto līdzstrāvu maiņstrāvā, kā to izmanto mājās.

Centrālā iezīme:Akumulatora banka, kas var nodrošināt pietiekami daudz enerģijas, lai atbalstītu{0}}izslēgtu tīkla sistēmu vairākas dienas bez nepieciešamības to uzlādēt, ir galvenā izslēgtās-tīkla sistēmas funkcija. Ja laikapstākļi neļauj uzlādēt, daudzām mājām, kas ir izslēgtas no-tīkla, būs arī rezerves ģenerators, lai nodrošinātu vairāk nekā pietiekami daudz enerģijas ilgākam laika periodam.

Priekšrocības:Dzīvošana pilnīgi neatkarīgi no elektrotīkla un piekļuve elektrībai attālā vietā, kas nesaņem elektroenerģiju no elektrotīkla.

Trūkumi:Šīs sistēmas ir ievērojami dārgākas akumulatora izmaksu dēļ. Tiem ir nepieciešama arī sarežģītāka konstrukcija un rūpīgāka lietotāja enerģijas pārvaldība, lai izvairītos no bateriju iztukšošanās.

Hibrīdsistēmas
Hibrīdsistēmas apvieno labākos on{0}}grid un off{1}}tīkla tehnoloģiju elementus.

Kas ir hibrīdsistēma:Hibrīda sistēma tiek savienota ar komunālo tīklu, tāpat kā ar režģi{0}}saistīta sistēma, taču tajā ir iekļauta arī akumulatora banka. Saražotā saules enerģija vispirms tiek izmantota mājas elektriskās slodzes barošanai, pēc tam akumulatoru uzlādēšanai. Tikai pēc tam, kad baterijas būs pilnībā uzlādētas, atlikušā saules enerģija tiks nosūtīta atpakaļ uz tīklu. Strāvas padeves pārtraukuma laikā tīkla pārtraukuma dēļ hibrīdsistēmai ir iespēja atdalīties no tīkla un turpināt piegādāt mājoklim enerģiju, izmantojot akumulatora banku un saules paneļus.

Hibrīdsistēmas galvenā sastāvdaļa:Hibrīda invertors vai invertors, kas savienots pārī ar akumulatora kontrolieri - šis komponents kontrolē daudzus dažādus komponentus hibrīda sistēmā.

Hibrīdsistēmas priekšrocības:Rezerves barošanas uzticamība, iespēja ietaupīt -pašražoto enerģiju, lai to izmantotu maksimālās elektroenerģijas patēriņa laikā, un, iespējams, mazāka akumulatora banka, salīdzinot ar lietojumprogrammu, kas darbojas tikai ārpus-tīkla.

Hibrīdsistēmas trūkums:Papildu akumulatora izmaksas palielina kopējās izmaksas nekā standarta{0}}tīkla sistēma.

Neatkarīgi no sistēmas veida saules enerģijas iekārtas tiek klasificētas arī pēc to izmēra un attiecības ar elektrisko slodzi, ko tās apkalpo.

Sadalītā paaudze (DG): tās ir mazākas sistēmas, kas atrodas vistuvāk patēriņa vietai. Šajā kategorijā ietilpst lielākā daļa sistēmu uz dzīvojamo māju jumtiem un komerciālām ēkām. Tie parasti ir integrēti zemsprieguma sadales tīklā un ļauj patērētājiem ietaupīt elektrības rēķinus.

Centralizēta ģenerācija (utilītu{0}}mērogs): tās ir lielas saules elektrostacijas, kas parasti atrodas simtiem akru platībā un kas ražo elektroenerģiju, kas pēc tam tiek piegādāta pa augstsprieguma pārvades līnijām tālu-gala{2}}lietotājiem. Šajā kategorijā ietilpst gan liela mēroga -PV saules enerģijas saimniecības, gan CSP rūpnīcas. Kopumā saules enerģijas sistēmu klasifikācija ir sarežģīta. Neatkarīgi no tā, vai katra klasifikācija tiek klasificēta pēc iesaistītās tehnoloģijas (PV pret CSP), darbības konfigurācijas (ieslēgts-tīklā, izslēgts-tīkls vai hibrīds) vai izvietošanas pakāpes, katrai klasifikācijai ir svarīga funkcija pasaules enerģētikas sistēmā. Šo atšķirību zināšana ir pamats tiem, kas vēlas izmantot saules enerģiju.