אנרגיה סולארית היא מקור האנרגיה המתחדש הנקי והזמין ביותר. הטכנולוגיה המודרנית יכולה לרתום אנרגיה זו למגוון שימושים, כולל ייצור חשמל, אספקת מים וחימום אור ליישומים ביתיים, מסחריים או תעשייתיים.
ניתן להשתמש באנרגיה סולארית גם כדי לענות על דרישות החשמל שלנו. באמצעות תאים פוטו-וולטאיים סולאריים (SPV), קרינת השמש הופכת לחשמל DC ישירות. ניתן להשתמש בחשמל זה כמו שהוא או לאחסן אותו בסוללה. במאמר זה אנו הולכים לראות הכל על אנרגיית השמש. בואו נראה שלב אחר שלב:
תא פוטו-וולטאי סולארי (SPV):
תא פוטו-וולטאי או שמש הוא מכשיר הממיר אור לזרם חשמלי באמצעות האפקט הפוטואלקטרי. מכשירי SPV משמשים ביישומים רבים כגון אותות רכבת, תאורת רחוב, תאורה ביתית והפעלת מערכות טלקומוניקציה מרוחקות.
יש לו שכבת סיליקון מסוג p הממוקמת במגע עם שכבת סיליקון מסוג n והדיפוזיה של האלקטרונים מתרחשת מחומר מסוג n לחומר מסוג p. בחומר מסוג p ישנם חורים לקבלת האלקטרונים. החומר מסוג n עשיר באלקטרונים, ולכן על ידי השפעת אנרגיית השמש, האלקטרונים נעים מהחומר מסוג n ובצומת ה- p-n, המשלב עם חורים. זה יוצר מטען משני צידי צומת ה- p-n ליצירת שדה חשמלי . כתוצאה מכך מתפתחת מערכת כמו דיודה המקדמת את זרימת המטען. זהו זרם הסחף המאזן את התפשטות האלקטרונים והחורים. האזור בו מתרחש זרם סחף הוא אזור הדלדול או אזור הטעינה בחלל שחסרים את נושאי המטען הניידים.
אז בחושך, התא הסולארי מתנהג כמו דיודה מוטה הפוכה. כאשר האור נופל עליו, כמו דיודה, תא השמש קדימה מוטה והזרם זורם בכיוון אחד מאנודה לקתודה כמו דיודה. בדרך כלל המתח הפתוח (ללא חיבור הסוללה) של פאנל סולארי גבוה מהמתח המדורג שלו. לדוגמא לוח 12 וולט נותן כ -20 וולט באור שמש בוהק. אך כאשר הסוללה מחוברת אליה, המתח יורד ל-14-15 וולט. תאים פוטו-וולטאיים סולאריים (SPV) עשויים מחומרים יוצאי דופן הנקראים מוליכים למחצה למשל סיליקון, שהוא כיום הנפוץ ביותר. בעיקרו של דבר, כאשר האור פוגע בתא, מעט מסוים ממנו נספג בתוך חומר המוליכים למחצה. המשמעות היא שאנרגיית האור הנספג מועברת למוליך למחצה.
לתאי PV סולאריים יש גם שדה חשמלי אחד או יותר הפועלים בכוח לאלץ אלקטרונים המשוחררים על ידי ספיגת האור לזרום לכיוון מסוים. זרם אלקטרונים זה הוא זרם ועל ידי הצבת אנשי קשר מתכתיים בחלק העליון והתחתון של תא ה- SPV, אנו יכולים להסיר את הזרם בכדי להשתמש בו מרחוק. מתח התאים מגדיר את הכוח שתא השמש יכול לייצר. תהליך המרת האור לחשמל נקרא אפקט פוטו-וולטאי סולארי (SPV). מערך של פאנלים סולאריים ממיר אנרגיה סולארית לחשמל DC. לאחר מכן חשמל DC נכנס למהפך. המהפך הופך חשמל DC לחשמל זרם זרם של 120 וולט הדרוש למכשירים ביתיים.
פנל סולארי:
פאנל סולארי הוא אוסף של תאים סולאריים. הפאנל הסולארי ממיר את אנרגיית השמש לאנרגיה חשמלית. הפאנל הסולארי משתמש בחומר אומימי עבור חיבורי גומלין וכן על המסופים החיצוניים. אז האלקטרונים שנוצרו בחומר מסוג n עוברים דרך האלקטרודה לחוט המחובר לסוללה. דרך הסוללה מגיעים האלקטרונים לחומר מסוג p. כאן האלקטרונים משתלבים עם החורים. לכן כאשר הפאנל הסולארי מחובר לסוללה, הוא מתנהג כמו סוללה אחרת, ושתי המערכות הן בסדרה בדיוק כמו שתי סוללות המחוברות סדרתי.
תפוקת הפאנל הסולארי היא כוחו הנמדד במונחים של וואט או קילו וואט. פאנל סולארי עם דירוגי תפוקה שונים זמין כמו 5 וואט, 10 וואט, 20 וואט, 100 וואט וכו '. לפני שבוחרים את הפאנל הסולארי, יש לברר את הכוח הדרוש לעומס. שעות ואט או שעות קילוואט משמשות לחישוב דרישת ההספק. ככלל, הספק ממוצע שווה ל- 20% מהספק השיא. לכן כל שיא קילו וואט של מערך סולארי נותן הספק תפוקה המתאים לייצור האנרגיה של 4.8kWh ליום. כלומר 24 שעות x 1 קילוואט x 20%.
ביצועי הפאנל הסולארי תלויים במספר גורמים כמו אקלים, תנאי השמיים, כיוון הפאנל, עוצמת אור שמש ומשך חיבורי החיווט שלו. אם אור השמש תקין, לוח 12 וולט של 15 וואט נותן זרם אמפר אחד. אם תוחזק כראוי, פאנל סולארי יחזיק מעמד בסביבות 25 שנה. יש צורך לתכנן את סידור הפאנל הסולארי על גבי הגג. בדרך כלל הוא מסודר לכיוון מזרח בזווית של 45 מעלות. נעשה שימוש גם בסידור מעקב סולארי שמסובב את הפאנל כשהשמש עוברת ממזרח למערב. חיבור חיווט חשוב גם כן. חוט באיכות טובה עם מד מספיק להתמודד עם הזרם יבטיח טעינה תקינה של הסוללה. אם החוט ארוך מדי, זרם הטעינה עשוי להפחית. אז ככלל, הפאנל הסולארי מסודר בגובה של 10-20 מטר מגובה הקרקע. מומלץ לבצע ניקוי נכון של הפאנל הסולרי אחת לחודש. זה כולל ניקוי של המשטח להסרת אבק ולחות וניקוי וחיבור מחדש של המסופים.
פאנל סולארי כולל ארבעה שלבי תהליך עמוסים יתר על המידה, טעון, סוללה נמוכה ומצב פריקה עמוקה, בואו כולם.
מהמעגל שלמטה השתמשנו בפאנל סולארי בהיותו מקור זרם ומשמש לטעינה של הסוללה B1 באמצעות D10. בעוד הסוללה נטענת לחלוטין Q1 מתנהל מפלט של המשווה. התוצאה היא ש- Q2 יוליך ויפנה את כוח השמש דרך D11 ו- Q2 כך שהסוללה לא טעונה יתר על המידה. בזמן שהסוללה טעונה במלואה המתח בנקודת הקתודה של D10 עולה. הזרם מפאנל סולארי עוקף דרך D11 ונקז ומקור MOSFET. בעוד שהעומס משמש את פעולת המתג Q2 בדרך כלל מספק נתיב לשלילי בעוד שהחיובי מחובר ל- DC באמצעות המתג במקרה של עומס. הפעולה הנכונה של העומס במצב רגיל מסומנת על ידי התנהלות ה- MOSFET Q2.
יישום אנרגיה סולארית:
מלמטה מעגל, לשליטה על עוצמת מנורות LED ניתן להאכיל עם מחזור חובה משתנה ממקור DC. הרעיון של בקרת עוצמה מסייע לחיסכון באנרגיה חשמלית. נוריות ה- LED משמשות בשילוב עם טרנזיסטורי נהיגה מתאימים מהמיקרו-בקר שתוכנתו כראוי ליישום מעשי.
על מנת להדגים את אותו הדבר ממקור 12 וולט DC 4 נוריות בסדרה מייצרות מחרוזת עם 8 * 3 = 24 מיתרים מחוברים בסדרה עם MOSFET הפועל כמתג. ה- MOSFET יכול להיות IRF520 או Z44. כל נורית LED היא LED לבן ופועלת ב -2.5 וולט. לכן 4 נוריות LED בסדרה צריכות 10 וולט. לכן נגד מחובר עם 10 אוהם, 10 וואט בסדרה עם נוריות הנורות שבהן מתח האיזון יורד מ 12 וולט על ידי הגבלת הזרם להפעלה בטוחה של נוריות הנוריות.
לדוגמא נורות ה- LED המשמשות למטרת אורות רחוב מופעלות בשעת בין הערביים בעוצמה מלאה עד 23:00 עם מחזור כראוי של 99% עבור הנוריות כלומר מחזור חובה של 1% מהבקר. עם כל שעה שמתקדמת החל מהשעה 23:00 מחזור החובה עבור נוריות נוריות יורד מ- 99% באופן הדרגתי כך שבבוקר מחזור החובה בזמן מופעל מגיע ל- 10% מ- 99% ולבסוף לאפס כלומר האורות כבויים מהבוקר כלומר משחר לדמדומים. הפעולה חוזרת שוב מהדמדומים בעוצמה מלאה עד 23:00 החל מהשעה 18:00 ובשעה 12 באמצע הלילה זהו 80% מחזור חובה, שעון 1'o 70%, 2'o שעון 60%, 3'o שעון 50%, 4'o שעון 40% וכן הלאה עד 10% ולבסוף כבוי עם שחר.
עוצמת ה- LED משתנה בהתאם לאפנון רוחב הדופק כמוצג באיור להלן.
