نظام توليد الطاقة الكهروضوئية هو جهاز يحول الطاقة الشمسية مباشرة إلى طاقة كهربائية. وفقًا للعلاقة بين النظام الكهروضوئي والشبكة ، يمكن تقسيمها إلى نظام كهروضوئي مستقل عن الشبكة ونظام متصل بالشبكة. يُطلق على النظام الذي يربط الخلية الكهروضوئية بالحمل بدون وجود جهاز تخزين للطاقة في المنتصف نظامًا ضوئيًا مزدوجًا مباشرًا. لا يمكن لهذا النوع من الأنظمة توفير الطاقة أثناء الأيام الممطرة والليل ، وعادة ما يتم إضافة بطارية بينهما. نظرًا لأن النظام الكهروضوئي يتأثر نسبيًا بالعوامل الخارجية ، فمن الضروري عادةً إضافة وحدة تحكم لضبطها للحصول على خرج الطاقة المُقدر ، وإضافة وظائف مثل أنظمة التحكم والحماية.
يشتمل نظام توليد الطاقة الكهروضوئية بشكل أساسي على أربعة أجزاء: الألواح الكهروضوئية ، والمحولات ، وأجهزة تخزين الطاقة ، وأجهزة التحكم. تستخدم أجهزة تخزين الطاقة بشكل عام البطاريات ، ومعظمها يستخدم بطاريات الرصاص الحمضية في التطبيقات العملية.
مقدمة عن الوظائف الرئيسية لكل جزء:
تمتص الخلايا الشمسية الطاقة الشمسية وتحول الطاقة الضوئية إلى كهرباء تيار مباشر.
يتحكم جهاز التحكم في عمق الشحن وتفريغ البطارية ، ويضبط إشارة التحكم في العاكس مع تغير الحمل.
بطارية التخزين -- تخزن الطاقة الكهربائية التي تنتجها الألواح الشمسية ، وعند الضرورة ، توفر طاقة التيار المستمر للتحميل.
العاكس يحول مدخلات الطاقة DC إلى خرج طاقة التيار المتردد.
بالمقارنة مع محطات الطاقة التقليدية واسعة النطاق ذات الجهد العالي والنقل لمسافات طويلة ، فإن المزايا الرئيسية لتوليد الطاقة المستقلة هي: استثمار أقل ، بناء سريع ، مصدر طاقة موثوق به ، وتكاليف تشغيل منخفضة. من المزايا المهمة لمحطة الطاقة المستقلة أنها قريبة من المستخدمين ولا تتطلب نظام نقل طاقة عالي الجهد ، والذي يمكن أن يقلل بشكل كبير من الاستثمار في البنية التحتية. علاوة على ذلك ، من السهل العثور على موقع تركيب مولدات صغيرة ، وفترة التثبيت قصيرة جدًا ، مما يساعد أيضًا على استعادة الاستثمار. نظرًا لأن خسارة النقل أقل بكثير من خسارة نظام الطاقة التقليدي ، فإن تكلفة تشغيل توليد الطاقة المستقل منخفضة نسبيًا.
من حيث موثوقية مصدر الطاقة ، فإن مزايا توليد الطاقة المستقلة واضحة أيضًا. تعتبر مرافق النقل والتوزيع عالية الجهد في أنظمة الطاقة التقليدية عاملاً مهمًا يؤثر على موثوقية مصدر الطاقة. تضررت خطوط الجهد العالي والأبراج بشدة بسبب الكوارث الطبيعية مثل العواصف والجليد والثلج ، ويمكن أن تصل الخسارة إلى مئات المليارات من الدولارات ، وبعض المستخدمين لديهم مصدر طاقة طويل الأجل. توقف. حتى في فصل الصيف عندما لا تكون هناك كوارث طبيعية ، سيكون هناك انقطاع للتيار الكهربائي بسبب أعطال خطوط النقل.
لا يتطلب توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية أي وقود ، ولا تلوث البيئة ، وهو طاقة نظيفة ومتجددة مثالية. لا يتطلب توليد الطاقة الكهروضوئية مساحة كبيرة من الأرض ويمكن تثبيتها على السطح أو على الجدار الخارجي لمبنى شاهق. إنها أسهل طريقة لتحقيق توليد طاقة مستقل. لا يوجد أي جهاز ميكانيكي دوار ولا أي جهاز تفاعل كيميائي في معدات توليد الطاقة الكهروضوئية ، وإدارتها أبسط من طرق توليد الطاقة الأخرى.
توليد الطاقة الكهروضوئية هو التحويل المباشر لطاقة الإشعاع الشمسي إلى طاقة كهربائية من خلال التأثير الكهروضوئي. الطاقة الشمسية غير مستقرة. تختلف شدة الإشعاع الشمسي في نفس المكان في جميع الأوقات في نفس اليوم. تكون شدة الإشعاع الشمسي عند شروق الشمس وغروبها أقل بكثير مما كانت عليه قبل الظهر. تختلف شدة الإشعاع الشمسي باختلاف المواسم في نفس الموقع. بالنسبة لمناطق خطوط العرض المتوسطة والعليا ، تكون كثافة الإشعاع الشمسي أقوى بشكل ملحوظ في الصيف منها في الشتاء. الطاقة الشمسية متقطعة أيضًا ، وتتغير الطاقة المشعة الشمسية المباشرة بشكل كبير مع تناوب النهار والليل. يتأثر الإشعاع الشمسي أيضًا بشكل كبير بعوامل مثل المناخ والفصل والنهار والليل. لجعل خرج الطاقة لتوليد الطاقة الكهروضوئية مستقرًا ، من الضروري أن تكون مجهزًا بأجهزة تخزين الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن خرج الخلايا الشمسية وأجهزة تخزين الطاقة هو تيار مباشر. للحصول على التيار المتردد ، يجب أن يكون نظام توليد الطاقة الكهروضوئية مزودًا بجهاز تحكم وعاكس. تتلخص مزايا توليد الطاقة الكهروضوئية المستقلة على النحو التالي:
1. موارد متجددة وغير محدودة ، يمكن أن تنتج مباشرة طاقة كهربائية عالية الجودة ، مع خصائص التنمية المستدامة المثالية ؛
2. لا تلوث ، انبعاثات معدومة تمامًا - لا توجد انبعاثات لأي مادة أو صوت أو ضوء أو كهرباء أو مغناطيسية أو ضوضاء ميكانيكية ؛
3. يمكن دمج نظام توليد الطاقة المتنقل والمرن في وحدات حسب الحاجة ، والتي يمكن أن تكون كبيرة أو صغيرة وسهلة التوسع ؛
4. إن عالمية الموارد ليست مقيدة بشكل أساسي بالمنطقة ، ولكن هناك فرق بين المناطق الغنية والمناطق قليلة الوفرة ؛
5. تعدد الاستخدامات وقابلية التخزين ، يمكن بسهولة نقل الطاقة الكهربائية واستخدامها وتخزينها من خلال خطوط النقل ؛
6. تتواجد الموارد وتوليد الطاقة واستهلاك الكهرباء في نفس المنطقة ، مما يوفر بشكل كبير تكلفة الاستثمار في معدات نقل وتحويل الطاقة عن بعد ؛ فترة إنشاء نظام توليد الطاقة الشمسية قصيرة ، نظرًا لأنه مكون من وحدات ، يمكن استخدامه بحجم صغير يصل إلى بضعة ملي واط من حاسبات الطاقة الشمسية. ، محطات طاقة شمسية تصل إلى عشرات ميغاوات؛ يمكن لأنظمة الطاقة الموزعة تحسين سلامة وموثوقية نظام الطاقة بأكمله ، خاصة في المناطق النائية والمناطق الجبلية في الصين ، حيث يعيش السكان مبعثرون للغاية ويتطلبون اتصالات شبكة طويلة من الواضح أنها طريقة اقتصادية وفعالة لاستخدام تكنولوجيا توليد الطاقة الموزعة من أجل إمداد السكان بالطاقة.
علاوة على ذلك ، فإن توليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية له خصائصه الفريدة:
1. لا يوجد خطر استنفاد ؛
2. نظيفة تماما (لا تلوث ، خارج بطارية التخزين) ؛
3. غير مقيد بالتوزيع الجغرافي للموارد.
4. يمكن أن تولد الكهرباء بالقرب من مكان استخدام الكهرباء.
5. جودة عالية للطاقة.
6. من السهل قبول المستخدمين عاطفيا
7. الحصول على الطاقة يستغرق وقتا قصيرا.
8. يعمل نظام الإمداد بالطاقة بشكل موثوق.
