Apraksts
Pēdējo 10 gadu laikā pieprasījums pēc atjaunojamās enerģijas ir dramatiski pieaudzis. Tāpēc V-TAC ir spēris soli ceļā uz fotoelektrisko paneļu izplatīšanu. V-TAC galvenokārt koncentrēsies uz sistēmām, kas paredzētas mājsaimniecībām.
Kas ir fotoelektriskais panelis un kā tas darbojas?
Fotoelektriskos paneļus veido atsevišķas šūnas, kas sasietas grupās virknē vai paralēli atkarībā no vajadzības (skat. 1. attēlu). PV paneļu darbības princips, kā izriet no nosaukuma, ir fotoelementu efekts (skat. 2. attēlu). Šis efekts rodas, kad fotoni (saules enerģija) saskaras ar silīcija pusvadītāju un izspiež atomus no to parastās trajektorijas. Pēc šīs pārvietošanas tiek atbrīvoti elektroni un caurumi (pozitīvi un negatīvi lādētas daļiņas), tādējādi radot potenciālu starpību un strāvas plūsmu.
Fotoelementu panelis sastāv no plānām šūnām, kas izgatavotas no trausla materiāla. Tie ir novietoti uz pamatnes, kas izgatavota no īpaša materiāla, priekšpuse ir pārklāta ar stiklu un visa konstrukcija pārklāta ar alumīnija rāmi (skat. 3. attēlu). Atsevišķas moduļa šūnas ir savienotas virknē. Katrai šūnai ir pievienotas ligzdas, ar kurām tā ir savienota ar citu šūnu, šīs ligzdas tiek izvilktas paneļa aizmugurē tā sauktajā sadales kārbā. Šajā lodziņā ir pievienoti arī paneļa pozitīvā un negatīvā saules kabeļi.
Fotoelektrisko paneļu veidi.
Galvenie fotoelektrisko paneļu veidi ir 3. Monokristāliski, Polikristāliski, Plānā plēve.
Monokristāliskās šūnas aizņem lielāko tirgus daļu. Tie ir visefektīvākie 16-22% apmērā, taču uz tā rēķina to ražošana ir darbietilpīgākā, kas savukārt sadārdzina. Monokristāliskās šūnas sastāv no viena silīcija kristāla. Lai iegūtu šo kristālu, tiek izmantots Czochralski process, kurā silīcijs tiek izkausēts vannā, kas atrodas vakuuma vidē (sk. 4. attēlu). "Dīglis" tiek iegremdēts vannā pie izkausētā silīcija un izņemts, un izņemšanas laikā silīcijs tiek atdzesēts, lai iegūtu monokristālu silīcija.
Pēc tam kristāls tiek veidots un sagriezts vafelēs (atsevišķās šūnās), tiek piestiprināti kontakti un šūna ir gatava montāžai uz paneļa.
Polikristāliskās šūnas ieņem otro lielāko tirgus daļu. To efektivitāte ir no 13 līdz 16%, jo tie nesastāv no viena kristāla. Ražošanas process ir daudz lētāks nekā monokristālisko elementu ražošanas process, kā rezultātā to galīgās izmaksas ir zemākas. Silīcijs tiek izkausēts un izliets veidnēs, pēc tam sagriež vafelēs, tiek atkārtoti uzklātas kontakta vafeles un tas ir gatavs uzstādīšanai uz paneļa.
Plānas plēves saules bateriju ražošanas pamatā ir viena vai vairāku fotoelektriskā materiāla slāņu novietošana uz virsmas. Salīdzinājumam, klasiskajās silīcija šūnās fotoelementa biezums ir 0,2 mm vai 200 mikrometri, savukārt plānslāņa šūnās tas ir tikai daži mikrometri. Atkarībā no tehnoloģijas plānslāņa moduļu prototipi ir sasnieguši 7-13% efektivitāti. Galvenie darbojas aptuveni 9%. Paredzams, ka nākotnē efektivitāte pieaugs līdz aptuveni 10-16%.
Invertori
Invertors ir ierīce, kas pārvērš līdzstrāvas spriegumu vai strāvu maiņstrāvas spriegumos vai strāvās. Vēl viens nosaukums ir DC/AC pārveidotājs. Atkarībā no invertora darbības principa tos iedala divās galvenajās grupās invertori ar iebūvētu transformatoru un beztransformatora invertori. Transformatoru invertoriem ir 2-3% zudumi transformatora klātbūtnes dēļ, un tāpēc tos pārsvarā izmanto PV fermās virs 1MWp. Pārējos gadījumos tiek izmantoti beztransformatora invertori, kuru efektivitāte ir aptuveni 98%. Papildus darbības principam invertori tiek sadalīti arī ārpus tīkla un tīkla pieslēgtos.
Atsevišķos invertoros ir iebūvēts 50Hz ģenerators, tāpēc tos izmanto vietās, kur nav tīkla vai nav izdevīgi to izveidot (skat. 5. attēlu)
Atsevišķām saules baterijām jābūt pieslēgtām baterijām.
Tīklam pieslēgtiem invertoriem nav 50Hz ģeneratora. Tie ņem vērā ārējā barošanas avota formu un frekvenci, skatiet 6. attēlu)
Galvenās invertoru pielietojuma jomas ir šādas:
- Maiņstrāvas padeve
- Maiņstrāvas patērētāju liekā barošana
- Piegādājot tīklam elektroenerģiju, kas saražota no fotoelektriskajām stacijām vai citiem atjaunojamiem avotiem
Hibrīda saules sistēma
Baterijas. Kur un kāpēc tie tiek izmantoti.
Fotoelementu jauda ir neregulāra un nevar nodrošināt nepieciešamo jaudu 24 stundas diennaktī, 365 dienas gadā bez pārtraukuma. Tāpēc ir jāuzglabā atjaunojamo energoresursu radītā enerģija, lai to vajadzības gadījumā nodotu patērētājam.
Galvenie mūsdienās pieejamie uzlādējamo elektroķīmisko bateriju veidi ir:
- Svins-skābe (Pb-skābe).
- Niķeļa kadmijs (NiCd).
- Litija joni (Li-ion).
- Litija polimērs (Li-poly).
Gandrīz visas PV, vēja un hibrīda rezerves enerģijas sistēmas izmanto svina-skābes akumulatorus elektroenerģijas uzglabāšanai (sk. 7. attēlu). Tas galvenokārt ir saistīts ar to zemajām izmaksām, neskatoties uz to zemāko ietilpību attiecībā pret svaru
Svina-skābes akumulatoru veidi. Tos klasificē divos veidos, atkarībā no paredzētā lietojuma un konstrukcijas (izgatavošanas veida). Pēc mērķa tos izmanto automašīnās un tajās, kas paredzētas dziļai izlādei (vilcei). Tos, kas paredzēti dziļai izlādei, izmanto: fotoelementu vai hibrīdsistēmām; avārijas energosistēmas; karavānas un laivas. Dziļās izlādes akumulatori ir izstrādāti tā, lai nodrošinātu 80% no to maksimālās enerģijas, un tiem ir biezas elektrodu plāksnes, atšķirībā no startera akumulatoriem, kuriem ir porainas struktūras elektrodi. Galvenie svina skābes akumulatoru veidi pēc konstrukcijas ir šķidrais elektrolīts, gēla elektrolīts vai AGM (Absorbed Glass Mat). AGM ir pazīstami kā sauso elementu akumulatori, jo stikla šķiedra ir tikai 95% piesūcināta ar skābi, neradot elektrolīta izšļakstīšanās risku pat tad, ja akumulators ir mehāniski bojāts.