Päikeseenergiasüsteemide klassifikatsioon

Kogu maailmas liiguvad inimesed praegu oma energiavajaduste täitmiseks taastuvate energiaallikate kasutamise poole. Tänapäeva maailmas on palju näiteid päikeseenergia süsteemide/tehnoloogiate ulatuslikust-tekkimisest ja juurutamisest ühiskonnas. Hiljuti kooli lõpetanud kolledži üliõpilased või üksikisikud, kes soovivad kasutada päikeseenergia tehnoloogiaid kodus või tööl, peavad olema teadlikud, mis tüüpi päikesesüsteemid eksisteerivad, kuidas need töötavad ning nende eelised ja puudused, et teha teadlikke ostuotsuseid. Päikeseenergiasüsteemid võib liigitada kolme tüüpi, lähtudes: 1) energia väljastamise viisist (tehnoloogia); 2) kuidas süsteem ühendub/töötab koos elektrivõrguga (konfiguratsioon); ja 3) süsteemi suurus võrreldes teist tüüpi süsteemidega. Selle artikli eesmärk on pakkuda teile mitmeid näiteid selle kohta, kuidas saame liigitada päikeseenergia tehnoloogiasüsteeme nendesse kolme kategooriasse, ja anda teile igaühe üksikasjalik kirjeldus.

Päikeseenergiasüsteemide kõige põhilisem klassifikatsioon põhineb sellel, kuidas me kasutame päikeseenergiat asjade toiteks. Selleks on ainult kaks võimalust: fotogalvaanika (PV) või kontsentreeritud päikeseenergia (CSP) kasutamine; ja siis on päikesesoojussüsteemid, mis loovad soojusenergiat (või soojust -tootvat) energiat (kütet).

Fotogalvaanilised (PV) süsteemid

Kõige tavalisem päikeseenergia tootmise tüüp on fotogalvaanilised süsteemid. Kaasaegsed fotogalvaanilised süsteemid muudavad fotogalvaanilise efekti abil päikesekiirguse elektrienergiaks, kasutades pooljuhti, kõige sagedamini räni, mis on tööstusstandard. Pooljuht on päikesekiirte poolt "ergastatud", mis paneb elektronide voo liikuma ja loob alalisvoolu, mitte vahelduvvoolu, mis voolab kahes erinevas suunas. Enamikus majapidamistes ja töökohtades nimetatakse seda alalisvooluks (DC). Enamikus majapidamistes ja töökohtades kasutamiseks on vaja inverterit, mis muundab elemendi alalisvoolu vahelduvvooluks (AC). Arvestades fotogalvaaniliste süsteemide mitmekülgsust ja mastaapsust, on kaasaegsed kaubanduslikud paneelid kavandatud saavutama kuni 30% efektiivsust. Need süsteemid võivad olla nii väikesed kui mõned katusel olevad fotogalvaanilised paneelid või suured fotogalvaanilised päikeseenergiafarmid.

Kontsentreeritud päikeseenergia (CSP) süsteemid

CSP (kontsentreeritud päikeseenergia) protsess​ kasutab peegleid ja/või läätsi kontsentreeritud päikeseenergia kogumiseks suurel alal ning nende läätsede ja peeglite abil, et suunata see energia suurelt alalt alla väiksemale alale (näiteks vastuvõtja torni või toru). Kontsentreeritud päikeseenergia soojendab tasapinnaliste peeglite (või läätsede) pinda, tekitades seeläbi soojust, mida saab kasutada soojusülekandevedeliku (mina ise, sulasool, õli jne) soojendamiseks. Soojust hoitakse soojusülekandevedelikus seni, kuni soojusülekandevedelikus olevat soojust kasutatakse auru tekitamiseks, mida seejärel kasutatakse elektri tootmiseks ühendatud turbiinide pöörlemiseks. CSP-tehnoloogia maksimaalne soojustõhusus on hinnanguliselt umbes 35%, mis on teiste elektritootmisviisidega võrreldes suurepärane, kuna neil on soojusenergia salvestamise element, mis võimaldab pärast päikeseloojangut elektrit edastada. Üldiselt on CSP-süsteemid ulatuslikud ja keerukad; seetõttu sobivad need peamiselt suuremahuliste-võrgurakenduste jaoks, mis asuvad piirkondades, kus on palju otsest päikesevalgust, näiteks kõrbetes.

Päikese soojusenergia (kütte) süsteemid

Erinevalt CSP-st kogub päikeseenergia tehnoloogia "soojus" (soojus)energiat tegelikuks kasutamiseks, mitte elektri tootmiseks (nagu CSP teeb). Neid tehnoloogiaid tavaliselt kasutatakse näiteks sooja tarbevee soojendamise (nt dušikabiinide) ja basseini soojendamise kohta. Päikeseenergiasüsteemid on üldiselt vähem keerukad ja kuluefektiivsemad, et täita konkreetseid küttenõudeid võrreldes CSP-süsteemidega.

Paigaldaja või majaomaniku vaatenurgast lähtub kõige praktilisem PV-süsteemi klassifikatsioon selle elektrilisest konfiguratsioonist ja suhetest tehnovõrguga. Seal on kolm peamist tüüpi: võrk-seotud (-võrgus), off-võrk (eraldi) ja hübriidsüsteemid.

-Võrgustik (võrk-seotud) süsteemides
On-võrgusüsteemid on otse ühendatud avaliku elektrivõrguga ja on maailmas kõige levinumad elamu- ja äripaigaldised.

Kuidas see toimib:Päikesepaneelid toodavad päeval elektrit. Seda võimsust kasutatakse hoone koormuste juhtimiseks. Kui süsteem toodab rohkem energiat kui vaja, suunatakse ülejääk tagasi kommunaalvõrku. Öösel või vähese tootmisvõimsusega perioodidel saab hoone elektrit võrgust.

Põhikomponent:Need süsteemid ei vaja akupankasid. Võrk ise toimib liigse energia virtuaalse salvestussüsteemina.

Eelised:Need on akude puudumise tõttu kõige kuluefektiivsemad-ja kõige lihtsamini paigaldatavad. Need võimaldavad ka netomõõtmist, kus majaomanikud saavad võrku tarnitud liigse võimsuse eest krediiti.

Puudus:Peamine puudus on see, et süsteem lülitub võrgu elektrikatkestuse ajal välja ohutuse huvides (et vältida liinitöötajate elektri tagasi-andmist), mis tähendab, et see ei saa varutoidet pakkuda.

Väljas-võrk (eraldi)süsteemid

Väljas{0}}võrgusüsteemid töötavad elektrivõrgust sõltumatult. Need sobivad ideaalselt kasutamiseks kaugetes piirkondades, kus puudub praktiline võrguühendus või kus võrguühenduse kulud on liiga suured.

Toimimine:Päikesepaneelid võimaldavad akupanga laadimist kasutada öösel või päikesepaistelise ilmaga. Inverter toimib lüüsina, mis muudab patareide toodetud alalisvoolu vahelduvvooluks, nagu seda kasutatakse kodus.

Keskne funktsioon:Väljalülitatud{0}}võrgusüsteemi peamine funktsioon on akupank, mis suudab pakkuda väljalülitatud{0}}võrgusüsteemi toetamiseks mitu päeva ilma laadimist vajamata. Kui ilmastikutingimused takistavad laadimist, on paljudel{3}}võrguühenduseta kodudel ka varugeneraator, mis annab pikemaks ajaks enam kui piisavalt energiat.

Eelised:Elades elektrivõrgust täiesti sõltumatult ja omades ligipääsu elektrile kõrvalises piirkonnas, mis ei saa elektrivõrgust elektrit.

Puudused:Need süsteemid on akukulude tõttu oluliselt kallimad. Need nõuavad ka keerukamat disaini ja hoolsat energiahaldust kasutaja poolt, et vältida akude tühjenemist.

Hübriidsüsteemid
Hübriidsüsteemides on ühendatud on{0}}grid ja off{1}}grid tehnoloogia parimad elemendid.

Mis on hübriidsüsteem:Hübriidsüsteem ühendub kommunaalvõrguga, täpselt nagu võrguga{0}}seotud süsteem, kuid sellel on süsteemis ka akupank. Toodetud päikeseenergiat kasutatakse esmalt kodu elektrikoormuse toiteks, seejärel akude laadimiseks. Alles pärast akude täielikku laadimist saadetakse järelejäänud toodetud päikeseenergia tagasi võrku. Võrgu katkestusest tingitud elektrikatkestuse ajal on hübriidsüsteemil võimalus end võrgust eraldada ja jätkata kodu varustamist akupanga ja päikesepaneelide kaudu.

Hübriidsüsteemi põhikomponent:Hübriidmuundur või akukontrolleriga seotud inverter - see komponent juhib hübriidsüsteemi paljusid erinevaid komponente.

Hübriidsüsteemi eelised:Varutoite usaldusväärsus, võimalus säästa{0}}ise toodetud energiat, et seda kasutada elektrienergia tipptasemel, ja võimalik, et väiksem akupank, võrreldes ainult võrgust väljas oleva-rakendusega.

Hübriidsüsteemi puudused:Täiendavad akukulud muudavad kogukulu suuremaks kui standardse{0}}võrguga seotud süsteemi puhul.

Lisaks süsteemi tüübile liigitatakse päikesepatareipaigaldised ka nende suuruse ja seose alusel kasutatava elektrikoormusega.

Hajutatud tootmine (DG): need on väiksemad süsteemid, mis asuvad tarbimiskohale kõige lähemal. Sellesse kategooriasse kuuluvad enamik süsteeme elamute katustel ja ärihoonetel. Need on tavaliselt integreeritud madalpinge jaotusvõrku ja võimaldavad tarbijatel oma elektriarveid säästa.

Tsentraliseeritud tootmine (utiliidi{0}}skaala): need on suured päikeseelektrijaamad, mis asuvad tavaliselt sadadel aakritel ja mis toodavad elektrit, mis seejärel edastatakse kõrgepingeliinide kaudu kaugele-kaugetele-lõppkasutajatele. Sellesse kategooriasse kuuluvad nii suuremahulised-PV päikeseenergiafarmid kui ka CSP tehased. Üldiselt on päikeseenergiasüsteemide klassifikatsioon keeruline. Olenemata sellest, kas klassifitseeritakse kasutatava tehnoloogia (PV vs. CSP), töökonfiguratsiooni (-võrgus, väljaspool-võrgus või hübriidsüsteemis) või kasutusastme järgi, on igal klassifikatsioonil maailma energiasüsteemis oluline funktsioon. Nende erinevuste tundmine on aluseks neile, kes soovivad päikeseenergiat kasutada.