Nguyên lý làm việc của tấm pin năng lượng mặt trời

Trong hệ thống phát điện quang điện bằng năng lượng mặt trời, quang năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng. Điều này làm cho hệ thống thuận tiện và nhỏ gọn hơn so với các phương pháp nhiệt chuyển đổi năng lượng mặt trời.

Công nghệ pin mặt trời là công nghệ sản xuất điện phát triển nhanh nhất trên thế giới. Do đó, pin mặt trời với hiệu suất chuyển đổi vượt quá 40% trở nên khả dụng.

Tế bào quang điện còn được gọi là pin mặt trời. Nó là một thiết bị bán dẫn sử dụng hiệu ứng quang điện để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành dòng điện một chiều. Hầu như tất cả các tế bào năng lượng mặt trời đều là điốt quang làm bằng vật liệu bán dẫn như silicon.

Pin mặt trời hoạt động theo ba bước:

1. Các photon từ ánh sáng mặt trời chiếu vào pin mặt trời và bị vật liệu bán dẫn hấp thụ.
2. Các electron mang điện tích âm tách ra khỏi nguyên tử của chúng và bắt đầu chuyển động cùng chiều để tạo ra dòng điện.
3. Một pin mặt trời silicon điển hình có thể tạo ra điện áp lên đến 0,5 V và dòng điện lên đến 6 A. Do đó, công suất cực đại của nó là 3 W.

Vì sản lượng của một pin mặt trời duy nhất là rất nhỏ, một số lượng lớn pin mặt trời được kết nối với nhau để tạo thành mô-đun năng lượng mặt trời, sự kết hợp của các mô-đun năng lượng mặt trời được gọi là bảng điều khiển và sự kết hợp của các tấm pin được gọi là mảng pin mặt trời . Điều này được thực hiện để có được sản lượng điện mong muốn từ hệ thống quang điện.

Khi các tế bào năng lượng mặt trời được mắc nối tiếp, điện áp của chúng sẽ tăng lên tương đương với số lượng các tế bào được mắc nối tiếp.

Khi các tế bào được kết nối song song, điện áp không đổi, giống như một tế bào, nhưng dòng điện được nhân lên. Pin, mô-đun hoặc bảng chỉ có thể được kết nối song song nếu chúng có cùng điện áp.

Các thành phần chính của hệ thống quang điện mặt trời

Diode chặn

Mảng SPV được kết nối với pin. Trong những giờ nắng, các tấm pin tạo ra điện để sạc pin. Nhưng khi không có ánh sáng mặt trời hoặc vào ban đêm, dòng điện sẽ cố gắng chạy theo hướng ngược lại, tức là từ ô sang mảng. Điều này có thể làm hỏng mảng. Do đó, để tránh dòng điện ngược dòng này, người ta sử dụng các điốt chặn.

Chất ổn định

Hiệu điện thế của tấm quang điện thay đổi tùy theo cường độ ánh sáng mặt trời. Điều này gây ra sự dao động của dòng tải. Bộ điều chỉnh điện áp sẽ đảm bảo rằng dao động điện áp được giữ trong giới hạn quy định.

Biến tần

Vì điện năng được tạo ra bởi mảng PV là dòng điện một chiều, một bộ biến tần được sử dụng để chuyển đổi nó thành dòng điện xoay chiều để chúng ta có thể sử dụng nó một cách dễ dàng. Các tổ máy biến tần được lắp đặt với các thiết bị bảo vệ khác nhau đảm bảo an toàn cho hệ thống và tự động chuyển tải và nguồn điện khả dụng.

Ắc quy

Chúng được sử dụng để lưu trữ năng lượng mặt trời. Chúng là những thành phần quan trọng nhất của hệ thống quang điện mặt trời. Sự thành công của một hệ thống quang điện mặt trời phần lớn phụ thuộc vào hệ thống lưu trữ pin.

Bộ điều khiển pin

Đây là những thiết bị đảm bảo việc sạc pin được thực hiện đúng cách. Chúng kiểm soát dòng điện sạc và bảo vệ pin không bị sạc quá mức. Điều này được thực hiện bằng cách liên tục theo dõi dòng điện, điện áp và nhiệt độ của pin.

Các loại hệ thống quang điện mặt trời

Hệ thống độc lập

Trong hệ thống này, nguồn điện được cung cấp cho phụ tải mà không cần sử dụng lưới điện công cộng hoặc kết nối với bất kỳ hệ thống nào khác và có thể hoạt động tự chủ và độc lập. Nó được sử dụng cho nguồn điện dự phòng, rất tốn kém khi kết nối với lưới điện. Nó có thể được sử dụng để cấp nguồn cho tải một chiều hoặc nó có thể được sử dụng để cấp nguồn cho tải xoay chiều bằng cách sử dụng biến tần.

Có nhiều loại hệ thống độc lập khác nhau. Nhưng phổ biến nhất được sử dụng là các hệ thống độc lập lai. Trong một hệ thống độc lập kết hợp, một hoặc nhiều nguồn được sử dụng ngoài các tấm PV. Các nguồn như máy phát điện, pin nhiên liệu, nguồn AC có thể được sử dụng kết hợp với các mảng quang điện. Do đó giảm sự phụ thuộc vào bất kỳ nguồn duy nhất nào. Điều này cũng làm giảm dung lượng lưu trữ pin và kích thước của mảng quang điện.

Hệ thống hòa lưới

Trong hệ thống này, năng lượng điện do dãy quang điện tạo ra được cung cấp trực tiếp cho lưới điện hoặc cho tải xoay chiều. Khi sản lượng điện vượt quá nhu cầu của phụ tải, nó sẽ được cung cấp cho lưới điện thương mại. Do đó, hệ thống trở thành một phần của mạng lớn hơn. Trong hệ thống này, nguồn điện được cấp vào lưới điện khi công suất do mảng PV tạo ra vượt quá yêu cầu phụ tải cục bộ. Một đồng hồ đo năng lượng được sử dụng để theo dõi năng lượng được cung cấp.

>>>>>> Làm thế nào để duy trì hệ thống điện mặt trời?