Klassificering av solenergisystem

Över hela världen går människor för närvarande mot att använda förnybara energikällor för att uppfylla sina energibehov. I dagens värld finns det många exempel på den storskaliga uppkomsten och implementeringen av solenergisystem/teknologier i samhället. Studenter som nyligen tagit examen eller individer som vill använda solteknik för ändamål hemma eller på jobbet måste utbildas om vilka typer av solsystem som finns, hur de fungerar och deras fördelar och nackdelar, för att kunna fatta välgrundade köpbeslut. Solenergisystem kan klassificeras i tre typer baserat på: 1) hur energi matas ut (teknik); 2) hur systemet ansluter/fungerar i samband med elnätet (konfiguration); och 3) ett systems storlek i jämförelse med andra typer av system. Målet med den här artikeln är att ge dig flera exempel på hur vi kan klassificera solenergisystem i dessa tre kategorier och att ge dig detaljerade beskrivningar av var och en.

Den mest grundläggande klassificeringen av solenergisystem baseras på hur vi använder solens energi för att driva saker. Det finns bara två sätt att göra detta: att använda solceller (PV) eller att använda koncentrerad solenergi (CSP); och sedan finns det solvärmesystem som skapar en uteffekt av termisk (eller värme-producerande) energi (uppvärmning).

Fotovoltaiska (PV) system

Den vanligaste typen av användning av solenergi är fotovoltaiska system. Med hjälp av den solcellseffekten omvandlar moderna solcellssystem solstrålning till elektrisk energi med hjälp av en halvledare, oftast Silicon, som är industristandarden. Halvledaren "exciteras" av solens strålar, vilket gör att en ström av elektroner rör sig och skapar en elektrisk likström, i motsats till en växelström, som flyter i två olika riktningar. I de flesta hushåll och arbetsplatser kallas detta för likström (DC). För att vara tillämpbar i de flesta hushåll och arbetsplatser krävs en växelriktare för att omvandla cellens likström (DC) till en växelström (AC). Med tanke på mångsidigheten och skalbarheten hos solcellssystem är moderna kommersiella paneler designade för att uppnå effektivitet på så hög som 30 %. Dessa system kan vara så små som några få solcellspaneler på ett hustak, eller så stora som stora -energianläggningar för solenergi.

Koncentrerade solenergisystem (CSP).

CSP-processen (Concentrated Solar Power) använder speglar och/eller linser för att samla in koncentrerad solenergi över ett brett område, och använder dessa linser och speglar för att fokusera den energin ner från ett stort område till ett mindre område (som ett mottagartorn eller ett rör). Den koncentrerade solenergin värmer upp ytan på de platta speglarna (eller linserna), vilket skapar värme som kan användas för att värma en värmeöverföringsvätska (jag själv, smält salt, olja, etc). Värmen kommer att lagras i värmeöverföringsvätskan tills värmen i värmeöverföringsvätskan kommer att användas för att skapa ånga som sedan kommer att användas för att snurra turbinerna som är kopplade för att generera elektricitet. Den maximala termiska verkningsgraden för CSP-teknik uppskattas till cirka 35 %, vilket är bra i jämförelse med andra former av elproduktion på grund av deras förmåga att ha ett värmeenergilagringselement som möjliggör sändningsbar el efter solnedgången. Generellt sett är CSP-systemen stora i omfattning och komplexitet; därför är de främst lämpade för storskaliga-nättillämpningar i områden som får höga nivåer av direkt solljus, som öknar.

Solvärmesystem (värme).

Till skillnad från CSP, fångar solvärmeteknik "termisk" (värme) energi för faktisk användning i motsats till att generera elektricitet (som en CSP gör). Exempel på var dessa tekniker ofta används är uppvärmning av varmvatten (t.ex. duschar) och uppvärmning av pooler. Solvärmesystem är i allmänhet mindre komplexa och mer kostnadseffektiva för att möta specifika uppvärmningskrav jämfört med CSP-system.

Ur en installatörs eller husägares perspektiv är den mest praktiska klassificeringen av ett solcellssystem baserad på dess elektriska konfiguration och förhållande till elnätet. Det finns tre huvudtyper: rutnät-bundet (på-nät), off-nät (fristående) och hybridsystem.

På-Grid (Grid-Tied) System
På-nät är system direkt anslutna till det allmänna elnätet och är den vanligaste typen av bostads- och kommersiella installationer över hela världen.

Hur det fungerar:Solpaneler genererar el under dagen. Denna kraft används för att driva byggnadens laster. Om systemet producerar mer ström än vad som behövs, matas överskottet tillbaka till elnätet. På natten eller under perioder med låg produktion hämtar byggnaden ström från nätet.

Nyckelkomponent:Dessa system kräver inga batteribanker. Själva nätet fungerar som ett virtuellt lagringssystem för överskottsenergi.

Fördelar:De är de mest kostnadseffektiva-och enklaste att installera på grund av bristen på batterier. De möjliggör också nettomätning, där husägare får kredit för den överskottsström de levererar till nätet.

Nackdel:Den primära nackdelen är att systemet stängs av under ett strömavbrott i nätet av säkerhetsskäl (för att förhindra att-återmata el till linjearbetare), vilket innebär att det inte kan tillhandahålla reservkraft.

Av-Grid (fristående) system

Off-nätsystem fungerar oberoende av elnätet. De är idealiska för användning i avlägsna områden utan praktisk nätanslutning eller där nätanslutningskostnaderna är för höga.

Drift:Solpaneler ger laddning av en batteribank för användning under natten eller när det inte är soligt. En växelriktare fungerar som en gateway för att omvandla den likström som batterierna producerar till växelström när den används i ett hem.

Central funktion:En batteribank som kan ge tillräckligt med ström för att stödja systemet utanför-nätet i flera dagar utan att behöva laddas om, är huvudfunktionen hos ett-nätsystem. För när väderförhållandena förhindrar uppladdning kommer många hem-av nät också att ha en reservgenerator för att ge mer än tillräckligt med ström under längre tidsperioder.

Fördelar:Bor helt oberoende av elnätet och har tillgång till el i ett avlägset område som inte får el från elnätet.

Nackdelar:Dessa system är betydligt dyrare på grund av batterikostnaderna. De kräver också mer komplex design och noggrann energihantering av användaren för att undvika att batterierna töms.

Hybridsystem
Hybridsystem kombinerar de bästa delarna av-nät och utanför-nätteknik.

Vad är ett hybridsystem:Ett hybridsystem ansluter till elnätet, precis som ett-nätkopplat system, men det har också en batteribank inkluderad i systemet. Solenergin som produceras används för att först driva hemmets elektriska laster, sedan för att ladda batterierna. Först efter att batterierna är fulladdade kommer den återstående solel som produceras att skickas tillbaka till elnätet. Under ett strömavbrott på grund av ett nätavbrott har ett hybridsystem förmågan att isolera sig från nätet och fortsätta att leverera ström till hemmet genom batteribanken och genom solpanelerna.

Nyckelkomponent i ett hybridsystem:Hybridväxelriktare eller en växelriktare parad med en batteristyrenhet - denna komponent styr de många olika komponenterna i ett hybridsystem.

Fördelar med att ha ett hybridsystem:Tillförlitlighet för reservkraft, möjligheten att spara själv-genererad energi för användning under högst elektricitetsnivåer och möjligen en mindre batteribank jämfört med en app som endast används utanför-nätet.

Nackdelen med att ha ett hybridsystem:De extra batterikostnaderna gör den totala kostnaden mer än ett standard{0}}nätkopplat system.

Bortsett från systemtyp, kategoriseras solcellsanläggningar också utifrån deras storlek och deras relation till den elektriska belastningen de betjänar.

Distributed Generation (DG): Dessa är mindre system som är belägna närmast konsumtionsstället. De flesta system på hustak och de på kommersiella byggnader är i denna kategori. De är vanligtvis integrerade i lågspänningsnätet och kan göra det möjligt för konsumenter att spara på sina elräkningar.

Centraliserad generering (nytto-skala): Det här är stora solkraftsanläggningar, vanligtvis utspridda över hundratals hektar, som producerar elektricitet som sedan levereras via högspänningsledningar till slutanvändare- som är långt borta-. Både storskaliga -solcellsanläggningar och CSP-anläggningar är i denna kategori. Sammantaget är klassificeringen av solenergisystem komplex. Oavsett om de klassificeras av den involverade tekniken (PV vs. CSP), den operativa konfigurationen (på-nät, utanför-nät eller hybrid), eller graden av utbyggnad, har varje klassificering en viktig funktion i världens energisystem. Att känna till dessa skillnader är grunden för dem som vill använda solenergi.