Hvordan fungerer fotovoltaisk energi? Nøkkelelementer ved installasjon

Hva er fotovoltaisk energi?

Før vi forklarer arbeidet, vil vi definere hva fotovoltaisk solenergi er og hvordan den skiller seg fra termisk solenergi.

Begge konseptene bruker solenergi, men ikke til samme formål. Termisk solenergi varmer opp vann med solenergi, passerer vann gjennom det indre av solcellepaneler og med et bredt utvalg av elementer (pumper, feller, ekspansjonstank (). Fotovoltaisk solenergi har ingenting med det å gjøre, fordi det omdanner solenergi til elektrisitet.

Det eneste de har til felles er at de begge bruker paneler og energi fra solen.

Nøkkelelementer i solcelleanlegg

Ved å skille hvert av elementene som utgjør hele en solcelleinstallasjon og rollen som hver av dem spiller, vil arbeidet bli bedre forstått.

Fotovoltaiske celler (solcellepaneler)

Hvis vi utelukkende snakker om transformasjon av lys til elektrisitet, snakker vi om arbeidet som utføres av solcelleceller. De er plassert i et beskyttende hus som, når de legges til andre komponenter, utgjør hele brettet.

Fotovoltaiske celler er sammensatt av materialer av halvledertype. Det mest karakteristiske materialet til fotovoltaiske celler i kommersielle solcellepaneler i dag er silisium. Det finnes andre halvledermaterialer som germanium eller perovskitt.

Halvledere har evnen til å transformere fotoner (lys) som når overflaten deres til elektrisk energi. Dette fenomenet er kjent som den fotoelektriske effekten. Etter å ha mottatt lys, dannes en potensialforskjell (analog med trykkforskjellene som beveger luft) i materialet, som forårsaker bevegelse av elektroner, og skaper en elektrisk strøm.

Denne resulterende strømmen av elektrisitet er representert i form av likestrøm, kjent som bevegelsen av elektroner i samme retning og retning.

På denne måten genererer solcellepaneler likestrøm. De to hovedgruppene av paneler vi kan finne på markedet er monokrystallinske og polykrystallinske. Denne forskjellen refererer utelukkende til atomstrukturen til cellene som utgjør den. Når det gjelder en enkeltkrystall, er det en silisiumkrystall krystallisert ved en homogen temperatur. Polykrystalliner danner forskjellige krystaller med forskjellige orienteringer, noe som resulterer i lavere slutteffektivitet, siden elektronbanen har et høyere energitap. Sistnevnte har en blåaktig tone som skiller dem ut og gjør dem for det meste noe mindre estetiske.

Som en generell regel er enkeltkrystallplater det mest brukte, og middels høye områder på markedet har en effektivitet på omtrent 20 %.

Dette hjelper oss å forstå hvordan vi får kontinuerlig strøm fra sollys. Imidlertid bruker en stor prosentandel av det elektriske utstyret vi bruker hver dag vekselstrøm der elektronene endrer retning syklisk. Derfor er den genererte likestrømmen bare det første trinnet for fotovoltaisk solenergi eget forbruk.

For å transformere energien vi får fra solcellepaneler (likestrøm) til nødvendig elektrisk energi (vekselstrøm), er drift av en solcelleomformer nødvendig.

Solar inverter

Målet med vekselrettere i solcelleanlegg er flere: i tillegg til å konvertere likestrøm til vekselstrømsenergi, har vekselretteren muligheten til å forbedre strømmen som kommer til våre tjenester, og tilby en trygg og kvalitetsforsyning for å unngå mulig forringelse av elektrisk utstyr.

Omformeren har også funksjon som overvåkings- og kontrollenhet for solcelleinstallasjon. Denne har ansvaret for å overvåke alle operasjoner for å se om det er noen problemer eller om et element ikke fungerer som det skal. Dette er det synlige ansiktet til installasjonen vår. Den er vanligvis ledsaget av en smartmåler som lar deg overvåke installasjonen og, gjennom applikasjonen, til enhver tid se hvor mye som produseres fra panelet.

Disse teamene vil, avhengig av størrelsen og kraften til solcelleanlegget, ha en eller annen funksjon, samt at det finnes ulike typer og formater av omformere. De kan deles på mange måter. Det er enfase eller trefase, avhengig av forsyningsspenningen til bygningen der installasjonen skal kobles til. For svært små installasjoner finnes mikroinvertere, tilpasset en eller to moduler. Det finnes også hybridomformere, med kapasitet til å koble til et batteri (se nedenfor).

Det er kjent at hvis panelet er skyggelagt, påvirker det hele installasjonen. Dette har blitt fikset av teknologien som de fleste nåværende omformere har: MPPT (maksimal effektovervåking). Dette tillater for eksempel tilkobling av en serie moduler plassert i forskjellige orienteringer separat i selve omformeren. Hvis en serie er skyggelagt, vil ikke dette påvirke den andre serien, koblet til inngangen til den andre MPPT i omformeren.

Det finnes også omformere som støtter innebygde strømoptimaliserere. Disse optimererne søker maksimal ytelse på alle brett, til enhver tid, noe som gjør at de opererer uavhengig av de andre. På denne måten er installasjonen til enhver tid optimalisert. De er mer typiske i installasjoner der det forventes skygger.

I prosessen med å designe en solcelleinstallasjon er det nødvendig å ha eksperter på systemberegninger for å riktig justere inverterutstyret basert på dimensjoneringen av den fremtidige installasjonen, da dette utstyret har driftsspennings- og intensitetsområder, avhengig av hvor mange paneler det er. og hvordan elektrisk tilkoblet.

Batterier (valgfritt)

I tilfelle du ønsker å akkumulere energi, kan det skje at det i solcelleanlegget av eget forbruk er batterier for å lagre strøm. De fungerer i likestrøm, så omformeren ville fungere senere. Denne typen elementer er typiske for installasjoner hvor nattforbruk er viktig; Et eksempel på dette er industrilagre med kjøleskap.

Strøm måler

Energien som til slutt konverteres til forbruk (AC-energi) går gjennom måleren for å kvantifisere energiforbruket til installasjonen.

Fotovoltaiske energimodaliteter

I utgangspunktet er solcelleenergi delt inn i tre grupper, avhengig av hvordan energien som produseres behandles. Med vårt eget forbruk mener vi skapelse av energi for å konsumere den umiddelbart. Når det ikke konsumeres, produseres overskudd.

Den første gruppen omhandler eget forbruk uten å frigjøre overskudd, hvor det plasseres et element som hindrer at den produserte energien som ikke forbrukes slippes ut i nettet (kalt anti-utladning eller nullutladning). Denne har ingen effektbegrensninger, dvs. hver installasjon av sitt eget forbruk kan være uten utslipp av overskudd.

Den andre gruppen er eget forbruk med overskuddserstatning, der det ikke finnes en slik enhet som kalles anti-spill, og hvor overskuddet som genereres av vår installasjon ved utgangen av hver måned refunderer selgeren til avtalt pris (vanligvis ca. 6 øre per kWh sluppet ut i nettet). Grensen for disse overskuddene er forbruket i seg selv. Den vil med andre ord aldri refundere deg for mer sluppet kWh ut enn kWh som er forbruket ditt. Hvis ditt månedlige forbruk er 700 kWh og du slipper 800 inn på nettet, vil 700 bli refundert og 100 går tapt. I tillegg vil strømregningen din alltid ha en betegnelse på strøm, du vil aldri (foreløpig) se en gratis strømregning i dette systemet.

Denne gruppen har en 100 kW effektomformergrense. Derfra blir ikke overskuddet refundert, men solgt. Eieren av anlegget må registrere seg som produsent, noe som forsinker prosedyrene i anlegget kraftig.

Den tredje gruppen inkluderer store installasjoner og til og med solcelleparker. Dette er salgsanlegg i nettet, der målet rett og slett er å selge den produserte energien for umiddelbar fortjeneste.

Med fokus på eget forbruk vil installasjonen kreve et ingeniørprosjekt når den overstiger 10 kW invertereffekt, for å bli legalisert i bransjen. Det skal fremlegges installasjonsattest, ferdigattest (hvis større enn 10 kW), prosjekt (hvis større enn 10 kW) eller teknisk rapport. I noen lokalsamfunn må installasjonen bestå en innledende inspeksjon av OCA (Autorisert kontrollorgan) hvis den overstiger 25 kW effekt.

Når det gjelder oppstart av arbeider, gjøres det et skritt slik at de kan utføres med fremleggelse av ansvarserklæring for arbeidene når det gjelder egenforbruksanlegg på private tak. I enkelte kommuner kreves det fortsatt byggetillatelse.

Endelig krever behandling av den utledede energien (overskudd i eget forbruk) tillatelse til å koble seg til distribusjonsselskapets nett dersom installasjonen overstiger 15 kW vekselrettereffekt. Denne prosedyren er å fjerne noen industrianlegg fra bruk av overskuddsavgifter, og tvinge dem til antidumping, noe som gjør alt lettere på legaliseringsnivå i bransjen, siden kraftbransjen ikke har noe å gjøre og alt går mer. Rask.

Om fotovoltaisk energi ser det ut til at nesten alt allerede er kjent, men gitt graden av fremgang i å oppdage de ulike fordelene som tilbys av intervensjonselementer, og en rekke studier åpnet av produsenter, er det mulig at fotovoltaisk energi, som vi vet, har oppnådd nedtelling. en rekke forbedringer.