Sončna energija je najčistejši in najbolj razpoložljiv obnovljiv vir energije. Sodobna tehnologija lahko to energijo izkoristi za različne namene, vključno s proizvodnjo električne energije, oskrbo s svetlobo in ogrevalno vodo za gospodinjstvo, trgovino ali industrijo.
Sončno energijo lahko uporabimo tudi za izpolnitev naših potreb po električni energiji. Preko sončnih fotovoltaičnih celic (SPV) se sončno sevanje neposredno pretvori v enosmerno električno energijo. To električno energijo lahko uporabljate tako, kot je, ali pa jo shranite v baterijo. V tem članku bomo videli vse o sončni energiji. Poglejmo korak za korakom:
Sončna fotonapetostna celica (SPV):
Sončna fotonapetostna ali sončna celica je naprava, ki s pomočjo fotoelektričnega učinka pretvori svetlobo v električni tok. SPV se uporabljajo v številnih aplikacijah, kot so železniški signali, ulična razsvetljava, domača razsvetljava in napajanje daljinskih telekomunikacijskih sistemov.
Ima p-vrsto silicijeve plasti, ki je v stiku s silicijevo plastjo n-tipa, difuzija elektronov pa poteka od materiala n-tipa do materiala p-tipa. V materialu tipa p so luknje za sprejem elektronov. Material tipa n je bogat z elektroni, zato se z vplivom sončne energije elektroni premaknejo iz materiala tipa n in v p-n spoju združijo z luknjami. To ustvari naboj na obeh straneh p-n križišča, da ustvari električno polje . Kot rezultat tega se razvije sistem, podoben diodi, ki spodbuja pretok naboja. To je viseči tok, ki uravnava difuzijo elektronov in lukenj. Območje, na katerem se pojavi odnašanje toka, je območje izpraznitve ali območje vesoljskega naboja, v katerem ni mobilnih nosilcev naboja.
Sončna celica se torej v temi obnaša kot obrnjena dioda. Ko nanjo pade svetloba, sončna celica kot dioda odkloni naprej in tok teče v eni smeri od anode do katode kot dioda. Običajno je napetost odprtega kroga (brez priključitve baterije) višja od nazivne napetosti. Na primer 12-voltna plošča daje približno 20 voltov pri močni sončni svetlobi. Ko pa je nanjo priključena baterija, napetost pade na 14-15 voltov. Sončne fotovoltaične celice (SPV) so narejene iz izjemnih materialov, imenovanih polprevodniki, na primer silicij, ki je trenutno najpogosteje uporabljen. Ko svetloba udari v celico, se del nje absorbira znotraj polprevodniškega materiala. To pomeni, da se energija absorbirane svetlobe prenese v polprevodnik.
Vse sončne PV celice imajo tudi eno ali več električnih polj, ki silijo elektrone, sproščene z absorpcijo svetlobe, da tečejo v določeno smer. Ta tok elektronov je tok in z namestitvijo kovinskih kontaktov na vrh in dno celice SPV lahko ta tok izvlečemo in uporabimo na daljavo. Napetost celic določa moč, ki jo lahko proizvede sončna celica. Proces pretvorbe svetlobe v elektriko imenujemo sončni fotonapetostni učinek (SPV). Niz sončnih kolektorjev pretvarja sončno energijo v enosmerno električno energijo. Nato enosmerna elektrika vstopi v pretvornik. Pretvornik pretvori enosmerno elektriko v 120-voltno izmenično elektriko, ki jo potrebujejo gospodinjski aparati.
Sončna celica:
Sončna plošča je zbirka sončnih celic. Sončna plošča pretvarja sončno energijo v električno energijo. Sončna plošča uporablja ohmični material za medsebojne povezave in zunanje terminale. Torej elektroni, ustvarjeni v materialu tipa n, prehajajo skozi elektrodo do žice, povezane z baterijo. Skozi baterijo elektroni dosežejo material tipa p. Tu se elektroni kombinirajo z luknjami. Ko je torej solarna plošča priključena na akumulator, se obnaša kot druga baterija in oba sistema sta zaporedoma tako kot dve serijsko povezani bateriji.
Izhodna moč sončne celice je njena moč, ki se meri v vatih ali kilo vatih. Na voljo je sončna plošča z različnimi močmi, na primer 5 vatov, 10 vatov, 20 vatov, 100 vatov itd. Pred izbiro sončne celice morate torej ugotoviti moč, ki jo zahteva obremenitev. Za izračun potrebe po moči se uporabljajo vatne ure ali kilovatne ure. Praviloma je povprečna moč enaka 20% največje moči. Zato vsak največji kilovat sončne mreže daje izhodno moč, ki ustreza proizvodnji energije 4,8kWh / dan. To je 24 ur x 1 kW x 20%.
Učinkovitost sončne celice je odvisna od številnih dejavnikov, kot so podnebje, razmere na nebu, usmerjenost plošče, jakost in trajanje sončne svetlobe ter njene ožične povezave. Če je sončna svetloba normalna, 12-voltna plošča s 15 vati daje približno 1 amper tok. Če je sončna plošča pravilno vzdrževana, bo trajala približno 25 let. Oblikovati je treba razporeditev sončne celice na strehi. Običajno je razporejen proti vzhodu pod kotom 45 stopinj. Uporablja se tudi sončna naprava za sledenje, ki zasuka ploščo, ko se sonce premika od vzhoda proti zahodu. Pomembna je tudi povezava ožičenja. Kakovostna žica z zadostnim merilnikom za prenašanje toka bo zagotovila pravilno polnjenje baterije. Če je žica predolga, se lahko polnilni tok zmanjša. Torej je sončna plošča praviloma razporejena 10-20 čevljev od tal. Priporočljivo je pravilno čiščenje sončne celice enkrat na mesec. To vključuje čiščenje površine za odstranjevanje prahu in vlage ter čiščenje in ponovno povezavo sponk.
Sončna plošča ima v celoti štiri procesne stopnje preobremenitve, pod polnjenjem, prazen akumulator in stanje globokega praznjenja, pustimo vse.
Iz spodnjega vezja smo uporabili sončno ploščo, ki je vir toka, ki se uporablja za polnjenje baterije B1 prek D10. Medtem ko se baterija popolnoma napolni, Q1 vodi iz izhoda primerjalnika. Rezultat tega je, da Q2 vodi in preusmeri sončno energijo skozi D11 in Q2, tako da baterija ni preveč napolnjena. Medtem ko je baterija popolnoma napolnjena, napetost na katodni točki D10 naraste. Tok iz sončne celice se obide prek D11 ter odtoka in vira MOSFET. Medtem ko obremenitev uporablja stikalna operacija, Q2 ponavadi zagotavlja pot do negativa, medtem ko je pozitivna povezava na enosmerni tok prek stikala v primeru preobremenitve. Pravilno delovanje obremenitve v normalnem stanju je označeno z, medtem ko MOSFET Q2 deluje.
Uporaba sončne energije:
Od spodaj Circuit, za nadzor intenzitete LED žarnice se lahko napajajo z različnim delovnim ciklom iz vira enosmernega toka. Koncept nadzora intenzivnosti pomaga pri varčevanju z električno energijo. LED se uporablja v kombinaciji z ustreznimi pogonskimi tranzistorji mikrokrmilnika, ki so pravilno programirani za praktično uporabo.
Za prikaz istega iz 12v enosmernega vira 4 LED-ji zaporedoma naredijo niz z 8 * 3 = 24 nizi, ki so zaporedno povezani z MOSFET-om, ki deluje kot stikalo. MOSFET je lahko IRF520 ali Z44. Vsaka LED je bela LED in deluje na 2.5v. Tako 4 LED-ji v seriji potrebujejo 10v. Zato je upor povezan z 10 ohmi, 10 vatov zaporedno z LED diodami, pri katerih napetost ravnotežja pade z 12 v z omejitvijo toka za varno delovanje LED.
Na primer, LED luči, ki se uporabljajo za ulične luči, se v mraku vklopijo s polno svetilnostjo do 23. ure z 99% pravilnim ciklom za led, tj. Z vsako uro napredovanja od 23. ure naprej se delovni cikel za diode postopoma zniža z 99%, tako da do jutra časovni cikel vklopa doseže 10% z 99% in končno na nič, kar pomeni, da luči ugasnejo od jutra, tj. Od zore do mraka. Operacija se ponovi iz mraka s polno intenzivnostjo do 23. ure od 18.00 in ob 12. uri ponoči je 80% delovni cikel, 1 ura 70%, 2 ura 60%, 3 ura 50%, 4 ura ura 40% in tako naprej do 10% in končno IZKLOPLJENA ob zori.
Intenzivnost LED se spreminja glede na impulzno modulacijo širine, kot je prikazano na spodnji sliki.
