Solarna energija je najčišći i najdostupniji obnovljivi izvor energije. Moderna tehnologija može iskoristiti ovu energiju za razne svrhe, uključujući proizvodnju električne energije, osiguravanje svjetla i vode za grijanje za kućnu, komercijalnu ili industrijsku primjenu.
Solarna energija također se može koristiti za zadovoljavanje naših zahtjeva za električnom energijom. Kroz solarne fotonaponske ćelije (SPV), sunčevo zračenje izravno se pretvara u istosmjernu električnu energiju. Ova se električna energija može koristiti takva kakva jest ili se može pohraniti u bateriju. U ovom ćemo članku vidjeti sve o sunčevoj energiji. Pogledajmo korak po korak:
Solarna fotonaponska ćelija (SPV):
Solarna fotonaponska ili solarna ćelija je uređaj koji pomoću fotoelektričnog efekta pretvara svjetlost u električnu struju. SPV se koriste u mnogim aplikacijama kao što su željeznički signali, ulična rasvjeta, kućna rasvjeta i napajanje daljinskih telekomunikacijskih sustava.
Ima p-silicijev sloj smješten u kontaktu sa silicijskim slojem n-tipa, a difuzija elektrona dolazi od materijala n-tipa do materijala p-tipa. U materijalu p-tipa postoje rupe za prihvat elektrona. Materijal n-tipa bogat je elektronima, pa se utjecajem sunčeve energije elektroni premještaju iz materijala tipa n i u spoju p-n kombiniraju se s rupama. To stvara naboj s obje strane p-n spoja kako bi se stvorilo električno polje . Kao rezultat toga, razvija se sustav poput diode koji potiče protok naboja. Ovo je struja zanošenja koja uravnotežuje difuziju elektrona i rupa. Područje u kojem se javlja zanosna struja je zona iscrpljivanja ili područje svemirskog naboja kojem nedostaju mobilni nosači naboja.
Dakle, u mraku se solarna ćelija ponaša poput diode obrnuto pristrane. Kad svjetlost padne na nju, poput diode, solarna ćelija naprijed odstupa i struja teče u jednom smjeru od anode do katode poput diode. Obično je napon otvorenog kruga (bez spajanja baterije) veći od nazivnog napona. Na primjer, ploča od 12 volti daje oko 20 volti na jakom sunčevom svjetlu. Ali kada je baterija spojena na njega, napon pada na 14-15 volti. Solarne fotonaponske stanice (SPV) izrađene su od izvanrednih materijala koji se nazivaju poluvodiči, na primjer silicij, koji je trenutno najčešće korišten. U osnovi, kada svjetlost udari u ćeliju, određeni se dio apsorbira unutar poluvodičkog materijala. To znači da se energija apsorbirane svjetlosti prenosi na poluvodič.
Sve solarne PV stanice također imaju jedno ili više električnih polja koja djeluju prisiljavajući elektrone oslobođene apsorpcijom svjetlosti da teku u određenom smjeru. Ovaj protok elektrona je struja i postavljanjem metalnih kontakata na vrh i dno SPV ćelije, možemo povući tu struju da bi se koristila na daljinu. Napon ćelija definira snagu koju solarna ćelija može proizvesti. Proces pretvaranja svjetlosti u električnu energiju naziva se solarni fotonaponski efekt (SPV). Niz solarnih panela pretvara solarnu energiju u istosmjernu električnu energiju. Istosmjerna struja zatim ulazi u pretvarač. Pretvarač pretvara istosmjernu električnu energiju u izmjeničnu struju od 120 volta potrebnu za kućanske uređaje.
Solarni panel:
Solarni panel je kolekcija solarnih ćelija. Solarna ploča pretvara sunčevu energiju u električnu. Solarni panel koristi omski materijal za međusobne veze, kao i za vanjske terminale. Dakle, elektroni stvoreni u materijalu tipa n prolaze kroz elektrodu do žice spojene na bateriju. Kroz bateriju elektroni dopiru do materijala tipa p. Ovdje se elektroni kombiniraju s rupama. Dakle, kada je solarna ploča spojena na bateriju, ponaša se poput druge baterije, a oba su sustava u seriji, baš kao dvije baterije serijski povezane.
Izlazna snaga solarne ploče je snaga koja se mjeri u vatima ili kilovatima. Dostupni su solarni paneli s različitim izlaznim vrijednostima poput 5 vata, 10 vata, 20 vata, 100 vata itd. Dakle, prije odabira solarnog panela, potrebno je saznati snagu potrebnu za opterećenje. Za izračunavanje potrebe za energijom koriste se vat-sati ili kilovat-sati. Općenito je prosječna snaga jednaka 20% vršne snage. Stoga svaki vršni kilovat solarnog polja daje izlaznu snagu koja odgovara proizvodnji energije od 4,8kWh / dan. To je 24 sata x 1 kW x 20%.
Učinak solarne ploče ovisi o brojnim čimbenicima poput klime, uvjeta na nebu, orijentacije panela, intenziteta i trajanja sunčeve svjetlosti i njezinih ožičenih veza. Ako je sunčeva svjetlost normalna, ploča od 12 volti od 15 W daje struju od oko 1 ampera. Ako se pravilno održava, solarni će panel trajati oko 25 godina. Potrebno je osmisliti raspored solarne ploče na krovu. Obično je raspoređen prema istoku pod kutom od 45 stupnjeva. Također se koristi raspored solarnog praćenja koji okreće ploču dok se sunce kreće od istoka prema zapadu. Važna je i veza ožičenja. Kvalitetna žica s dovoljnim mjeračem za podnošenje struje osigurat će pravilno punjenje baterije. Ako je žica predugačka, struja punjenja može se smanjiti. Dakle, u pravilu je solarna ploča postavljena 10-20 metara visine od razine tla. Preporučuje se pravilno čišćenje solarne ploče jednom mjesečno. To uključuje čišćenje površine radi uklanjanja prašine i vlage te čišćenje i ponovno spajanje stezaljki.
Solarna ploča ima ukupno četiri procesna koraka preopterećenja, pod punjenjem, slabom baterijom i dubokim pražnjenjem, neka su svi.
Iz donjeg kruga koristili smo solarnu ploču jer se izvor struje koristi za punjenje baterije B1 putem D10. Dok se baterija potpuno napuni, Q1 izvodi iz izlaza komparatora. To rezultira Q2 za provođenje i preusmjeravanje sunčeve energije kroz D11 i Q2 tako da baterija nije prenapunjena. Dok je baterija potpuno napunjena, napon na katodnoj točki D10 raste. Struja iz solarne ploče zaobilazi se putem D11 i MOSFET odvoda i izvora. Dok se opterećenje koristi pomoću prekidača, Q2 obično pruža put do negativa, dok je pozitivno spojeno na istosmjernu struju preko prekidača u slučaju preopterećenja. Ispravan rad opterećenja u normalnom stanju označava znak dok MOSFET Q2 provodi.
Primjena solarne energije:
Odozdo krug, za kontrolu intenziteta LED žarulje mogu se napajati s različitim radnim ciklusom iz izvora jednosmjerne struje. Koncept kontrole intenziteta pomaže uštedi električne energije. LED se koristi u kombinaciji s prikladnim tranzistorima za upravljanje iz mikrokontrolera koji su programirani za praktičnu primjenu.
Da bi se isto pokazalo iz izvora od 12 v jednosmjerne struje, 4 LED-a u nizu čine niz s 8 * 3 = 24 žice povezane su u seriju s MOSFET-om koji djeluje kao prekidač. MOSFET može biti IRF520 ili Z44. Svaka LED je bijela LED i radi na 2.5v. Tako 4 LED-a u seriji trebaju 10v. Stoga je otpor povezan na 10 ohma, 10 W u seriji sa LED diodama, gdje napon ravnoteže pada s 12 v, ograničavajući struju za siguran rad LED dioda.
Na primjer, LED svjetla koja se koriste za uličnu rasvjetu uključuju se u sumrak punim intenzitetom do 23 sata s 99% urednog ciklusa za LED, tj. 1% radnog ciklusa od regulatora. Sa svakim satom napredovanjem od 23 sata, radni ciklus LED-a postupno se smanjuje sa 99%, tako da do jutra ON-time radni ciklus doseže 10% sa 99% i konačno na nulu, što znači da su svjetla isključena od jutra, tj. u sumrak. Operacija se ponavlja iz sumraka punim intenzitetom do 23:00 od 18:00, a u 12 ponoći je 80% radnog ciklusa, 1 sat 70%, 2 sata 60%, 3 sata 50%, 4 sata sat 40% i tako dalje do 10% i konačno ISKLJUČENO u zoru.
Intenzitet LED-a mijenja se u skladu s modulacijom širine impulsa kao što je prikazano ispod slike.
