Aurinkoenergia on puhtain ja saatavilla oleva uusiutuva energialähde. Moderni tekniikka voi hyödyntää tätä energiaa useisiin käyttötarkoituksiin, mukaan lukien sähkön tuottaminen, kevyen ja lämmitysveden tuottaminen kotitalous-, kauppa- tai teollisuuskäyttöön.
Aurinkoenergiaa voidaan käyttää myös sähkövaatimuksiemme täyttämiseen. Aurinkosähkökennojen (SPV) kautta auringon säteily muuttuu suoraan tasasähköksi. Tätä sähköä voidaan joko käyttää sellaisenaan tai se voidaan tallentaa akkuun. Tässä artikkelissa aiomme nähdä kaiken aurinkoenergiasta. Katsotaanpa askel askeleelta:
Aurinkosähkökenno (SPV):
Aurinkosähkö tai aurinkokenno on laite, joka muuntaa valon sähkövirraksi valosähköisen vaikutuksen avulla. SPV: itä käytetään monissa sovelluksissa, kuten rautatieliikenteen signaaleissa, katuvalaistuksessa, kotitalouksien valaistuksessa ja etätietoliikennejärjestelmien virransaannissa.
Siinä on p-tyyppinen piikerros, joka on kosketuksessa n-tyypin piikerroksen kanssa, ja elektronien diffuusio tapahtuu n-tyyppisestä materiaalista p-tyyppiseen materiaaliin. P-tyyppisessä materiaalissa on reikiä elektronien vastaanottamiseksi. N-tyyppisessä materiaalissa on runsaasti elektroneja, joten aurinkoenergian vaikutuksesta elektronit siirtyvät n-tyyppisestä materiaalista ja p-n-liitoksessa yhdistyvät reikiin. Tämä luo varauksen p-n-liitoksen kummallekin puolelle sähkökentän luomiseksi . Tämän seurauksena kehittyy diodin kaltainen järjestelmä, joka edistää varauksen virtausta. Tämä on ajovirta, joka tasapainottaa elektronien ja reikien diffuusion. Alue, jolla ajovirta esiintyy, on tyhjennysvyöhyke tai avaruusvarausalue, josta puuttuvat liikkuvat latauskantajat.
Joten pimeässä aurinkokenno käyttäytyy kuin päinvastoin esijännitetty diodi. Kun valo putoaa siihen, kuten diodi, aurinkokennon esijännitteet ja virta virtaa yhteen suuntaan anodista katodiin kuin diodi. Yleensä aurinkopaneelin avoimen piirin (ilman akkua kytkemättä) jännite on korkeampi kuin sen nimellisjännite. Esimerkiksi 12 voltin paneeli antaa noin 20 volttia kirkkaassa auringonvalossa. Mutta kun akku on kytketty siihen, jännite putoaa 14-15 volttiin. Aurinkosähkökennot (SPV) on valmistettu ylimääräisistä materiaaleista, joita kutsutaan puolijohteiksi, esimerkiksi piiksi, jota käytetään tällä hetkellä yleisimmin. Pohjimmiltaan, kun valo osuu kennoon, tietty osa siitä absorboituu puolijohdemateriaaliin. Tämä tarkoittaa, että absorboidun valon energia siirtyy puolijohteeseen.
Kaikissa aurinkosähkökennoissa on myös yksi tai useampi sähkökenttä, jotka pakottavat valon absorptiosta vapautuneet elektronit virtaamaan tiettyyn suuntaan. Tämä elektronivirta on virta ja sijoittamalla metallikoskettimet SPV-kennon ylä- ja alaosaan voimme vetää kyseisen virran pois käytöstä etäkäyttöä varten. Kennojännite määrittää voiman, jonka aurinkokenno voi tuottaa. Valon muuntamista sähköksi kutsutaan aurinkosähkötehoksi (SPV). Joukko aurinkopaneeleja muuntaa aurinkoenergian tasavirraksi. DC-sähkö tulee sitten invertteriin. Taajuusmuuttaja muuttaa tasavirtasähkön kodinkoneiden tarvitsemaan 120 voltin vaihtovirtaan.
Aurinkopaneeli:
Aurinkopaneeli on kokoelma aurinkokennoja. Aurinkopaneeli muuntaa aurinkoenergian sähköenergiaksi. Aurinkopaneeli käyttää Ohmic-materiaalia yhteenliittämiseen sekä ulkoisiin liittimiin. Joten n-tyyppiseen materiaaliin syntyneet elektronit kulkevat elektrodin läpi paristoon kytkettyyn johtoon. Akun kautta elektronit pääsevät p-tyyppiseen materiaaliin. Tässä elektronit yhdistyvät reikiin. Joten kun aurinkopaneeli on kytketty akkuun, se käyttäytyy kuin toinen akku, ja molemmat järjestelmät ovat sarjaan aivan kuten kaksi sarjaan kytkettyä akkua.
Aurinkopaneelin teho on sen teho, joka mitataan watteina tai kilovatteina. Erilaisia lähtöarvoja sisältävää aurinkopaneelia on saatavana, kuten 5 wattia, 10 wattia, 20 wattia, 100 wattia jne. Joten ennen aurinkopaneelin valitsemista on selvitettävä kuormalle tarvittava teho. Tehotarpeen laskemisessa käytetään wattituntia tai kilowattituntia, ja keskimääräinen teho on yleensä 20% huipputehosta. Siksi kukin aurinkokennon kilokilon huippu tuottaa lähtötehon, joka vastaa energiantuotantoa 4,8 kWh / päivä. Se on 24 tuntia x 1 kW x 20%.
Aurinkopaneelin suorituskyky riippuu useista tekijöistä, kuten ilmasto, taivaan olosuhteet, paneelin suunta, auringonvalon voimakkuus ja kesto sekä sen johdotusliitännät. Jos auringonvalo on normaalia, 12 voltin 15 watin paneeli antaa noin 1 ampeerin virran. Oikein huollettuaan aurinkopaneeli kestää noin 25 vuotta. On tarpeen suunnitella aurinkopaneelin sijoitus katon päähän. Yleensä se on järjestetty itään päin 45 asteen kulmassa. Käytetään myös aurinkoseurannan järjestelyä, joka kiertää paneelia, kun aurinko liikkuu idästä länteen. Johdotus on myös tärkeä. Hyvälaatuinen lanka, jonka ulottuma on riittävä virran käsittelemiseksi, varmistaa akun asianmukaisen lataamisen. Jos johto on liian pitkä, latausvirta voi pienentyä. Joten aurinkopaneeli on yleensä järjestetty 10-20 jalan korkeuteen maanpinnasta. Suosittelemme aurinkopaneelin asianmukaista puhdistamista kerran kuukaudessa. Tähän sisältyy pinnan puhdistaminen pölyn ja kosteuden poistamiseksi sekä liittimien puhdistaminen ja liittäminen uudelleen.
Aurinkopaneelissa on kaikkiaan neljä prosessivaihetta ylikuormitettu, ladattu, alhainen akku ja syväpurkaustila.
Alla olevasta piiristä käytimme aurinkopaneelia, koska virtalähdettä käytetään akun B1 lataamiseen D10: n kautta. Kun akku latautuu täyteen, Q1 johtaa vertailulähdöstä. Tämän seurauksena Q2 johtaa ja ohjaa aurinkovoimaa D11: n ja Q2: n läpi siten, että akkua ei ole ladattu liikaa. Kun akku on ladattu täyteen, jännite katodipisteessä D10 nousee. Aurinkopaneelin virta ohitetaan D11: n ja MOSFET-viemärin ja lähteen kautta. Vaikka kytkintä käytetään kuormitukseen, Q2 tarjoaa tavallisesti polun negatiiviseen, kun taas positiivinen on kytketty tasavirtaan kytkimen kautta ylikuormituksen sattuessa. Kuorman oikea toiminta normaaleissa olosuhteissa ilmaistaan, kun MOSFET Q2 johtaa.
Aurinkoenergian käyttö:
Alhaalta Piiri, intensiteetin säätämiseksi LED-lamput voidaan syöttää vaihtelevalla käyttöjaksolla tasavirtalähteestä. Intensiteetin hallinnan käsite auttaa säästämään sähköenergiaa. LEDejä käytetään yhdessä sopivien mikrokontrollerin ajotransistoreiden kanssa, jotka on ohjelmoitu käytännön sovelluksiin.
Saman osoittamiseksi 12 V: n tasavirtalähteestä 4 sarjassa olevaa LEDiä tekee sarjaan 8 * 3 = 24 merkkijonon sarjana kytkimenä toimivan MOSFETin kanssa. MOSFET voi olla IRF520 tai Z44. Jokainen LED on valkoinen LED ja toimii 2.5v. Neljä sarjassa olevaa LEDiä tarvitsee siis 10 V: n virran. Siksi vastus kytketään 10 ohmiin, 10 wattia sarjaan LEDien kanssa, joissa tasapainojännite pudotetaan 12 voltista rajoittamalla virtaa LEDien turvalliseen käyttöön.
Esimerkiksi katuvalojen tarkoitukseen käytettävät LED-valot kytketään päälle hämärässä täydellä voimakkuudella kello 23.00 asti 99%: n asianmukaisella jaksolla ledin eli 1%: n käyttöjaksolle säätimeltä. Jokaisen tunnin edetessä kello 23: stä LEDien käyttöjakso laskee asteittain 99%: sta siten, että aamuun mennessä ON-käyttöjakso saavuttaa 10%: n 99%: sta ja lopulta nollaan, mikä tarkoittaa, että valot sammuvat aamusta eli aamusta hämärään. Toiminto toistuu jälleen hämärästä täyteen voimakkuuteen klo 23 asti klo 18.00 ja keskiyöllä kello 12 on 80% käyttöjakso, 1'o kello 70%, 2'o kello 60%, 3'o kello 50%, 4'o kello 40% ja niin edelleen 10% asti ja lopulta pois päältä aamunkoitteessa.
LED-intensiteetti muuttuu pulssinleveyden moduloinnin mukaan, kuten alla olevassa kuvassa on esitetty.
