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Solarenergie - Photovoltaikanlage... Was Ist Das?

Solarenergie - Photovoltaikanlage... was ist das?

Eine isolierte Photovoltaikanlage besteht aus einer Reihe von Photovoltaikmodulen und einer Reihe von Zusatzgeräten, einschließlich Batterien, Laststeuerungen und Wechselrichtern.

Diese Komponenten variieren je nach Anwendung der Photovoltaikanlage:

- Photovoltaikmodule erzeugen Strom im Gleichstrom.

- Batterien speichern den tags√ľber aus Sonnenlicht gewonnenen Strom und erm√∂glichen den Betrieb von Lampen und Elektroger√§ten nachts oder bei Bew√∂lkung.

- Der Laderegler wird zwischen den Modulen und den Batterien installiert, um den Lade- und Entladevorgang der Batterien zu verwalten. Dadurch wird vermieden, dass diese √ľber vorgegebene Grenzen hinaus √ľberladen oder entladen werden, wodurch ihre Lebensdauer verl√§ngert wird.

- Der Wechselrichter wird in einer Photovoltaikanlage ben√∂tigt, wenn wir Lasten mit Wechselstrom versorgen m√ľssen.
Der Wechselrichter wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um und kann daher die herkömmlichen elektronischen Geräte mit Strom versorgen.

Photovoltaikanlagen können in autonome und ans Netz angeschlossene Anlagen eingeteilt werden. Autonom kann in solche unterteilt werden, die nur Gleichstrom liefern, solche, die Wechselstrom liefern, und es gibt immer noch solche, die beide Ströme liefern.

Autonome Systeme erzeugen Strom unabhängig von anderen Energiequellen.
Es gibt autonome Systeme zum Pumpen von Wasser, und Wasser wird im Reservoir gespeichert, um es zum Zeitpunkt des Verbrauchs zu verwenden.

Stand-alone-Systeme mit Lagerung werden dort eingesetzt, wo Lasten nachts oder bei Bewölkung benötigt werden.
Stand-alone-Systeme machen den Großteil der Anwendungen von Photovoltaik-Systemen in abgelegenen Regionen der Welt aus, und die ländliche Elektrifizierung ist am weitesten verbreitet.

Die autonomen Systeme können mit einer anderen Energiequelle (Windgeneratoren, Diesel usw.) zusammenarbeiten.
In bestimmten Situationen können sie bei der Stromversorgung in größeren Einzelprojekten wirtschaftlicher sein als reine Photovoltaikanlagen.

Eine Photovoltaikanlage, die durch eine andere Stromquelle ergänzt wird, benötigt weniger installierte Leistung von Photovoltaikmodulen und -batterien und kann die Gesamtkosten senken.

Die an das Netz angeschlossenen Systeme sind solche, bei denen die Anordnung von Photovoltaikmodulen als ergänzende Energiequelle zu dem elektrischen System dient, an das sie angeschlossen sind.

Diese Systeme verwenden keinen Energiespeicher, da die gesamte tags√ľber erzeugte Energie in das Netz eingespeist wird und nachts oder bei Bew√∂lkung die zur Versorgung der Verbraucher erforderliche Energie entnommen wird.

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Das Photovoltaik-Modul

Die Solarzelle ist das wichtigste Ger√§t der Photovoltaikanlage, da sie f√ľr die Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie zust√§ndig ist.

Eine Solarzelle ist im Grunde ein Sandwich, das ein Metallgitter, eine Klinge, die die Sonnenstrahlen sammelt, eine Photonen absorbierende Klinge und einen Metallkontakt auf der R√ľckseite enth√§lt.

Grundsätzlich wird dieses Sandwich so hergestellt, dass es ein elektrisches Feld enthält, mit dem die vom Licht erzeugten elektrischen Ladungsträger getrennt werden können.

In kristallinen Siliziumsolarzellen wird das interne elektrische Feld durch kontrollierte und selektive Kontamination des Halbleitermaterials erzeugt.

Die am h√§ufigsten verwendeten Verunreinigungen sind Phosphor (in der n-Typ-Halbleitersammelschicht) und Bor (in der p-Typ-Halbleiterabsorptionsschicht), wodurch die gew√ľnschte Potentialbarriere intern aufgebaut werden kann.

Der erzeugte elektrische Strom wird von den Metallkontakten auf den Oberflächen gesammelt.

Solarzellen sind je nach Herstellungsverfahren in der Regel quadratisch oder rund.
Dieser Strom ist abhängig von der Intensität der Sonneneinstrahlung und der beleuchteten Fläche.

Die erzeugte Spannung beträgt nur einen Bruchteil von Volt.
Die am häufigsten verwendete Solarzelle aus kristallinem Silizium hat eine Arbeitsspannung von ca. 0,5 V.

F√ľr den praktischen Gebrauch ist es notwendig, mehrere Zellen in Reihe zu schalten.
Dieser Satz verbundener Zellen wird als Photovoltaikmodul bezeichnet.

In der Regel werden in jedem Modul 30 bis 36 Zellen aus kristallinem Silizium verwendet, je nachdem, wo die Systeme installiert werden (kaltes oder heißes Wetter).

Wenn ein 12-V-Modul der Sonne ausgesetzt ist, erzeugt es daher Gleichstrom mit einer maximalen Spannung zwischen 17 und 21 V. Um eine 12-V-Batterie aufgrund von Kabel- und Diodenverlusten aufzuladen, m√ľssen die Module Gleichstrom erzeugen erzeugen rund 16 V.

Zum Schutz der Solarzellen sind die Module mit Kunststoffmaterialien (E. V. A. oder P. V. B.) vergossen.

Die Seite, auf der die Strahlung auftrifft, ist mit geh√§rtetem Glas und die R√ľckseite mit Tedlar-Kunststoff bedeckt.

Schlie√ülich wird das Modul mit einer anodisierten Aluminiumstruktur eingerahmt, die ihm Steifheit verleiht und es so vor Witterungseinfl√ľssen sch√ľtzt.

Normalerweise gew√§hren die Hersteller eine Garantie von 10 bis 25 Jahren (eine typische Garantie betr√§gt 25 Jahre f√ľr die Energieerzeugung und 10 Jahre f√ľr Herstellungsfehler). Es wird jedoch eine Lebensdauer der Module aus kristallinem Silizium erwartet h√∂her als das.

Es werden Photovoltaikmodule entwickelt, deren Solarzellen nicht aus Silizium (monokristallines, polykristallines oder hydriertes amorphes Silizium) bestehen, wie beispielsweise Kupfer und Indiumdiselenid (CIS), Cadmiumtellurid (CdTE).

Abh√§ngig von der Menge der zu verbrauchenden elektrischen Energie und der Sonneneinstrahlung des Standorts k√∂nnen eine Reihe von Modulen elektrisch verbunden werden, um die gew√ľnschte Leistung zu erzielen und eine Photovoltaik-Platte zu bilden.

Die Module k√∂nnen je nach gew√ľnschtem Strom und Spannung in Reihe oder parallel geschaltet werden.
Die Reihenschaltung der Photovoltaikmodule erfolgt vom Pluspol eines Moduls zum Minuspol eines anderen Moduls, während die Parallelschaltungen polgleiche Klemmenverbindungen umfassen.

Beispielsweise werden mittelgro√üe Photovoltaikanlagen f√ľr Beleuchtung, TV / Video, K√ľhlung f√ľr den Betrieb mit Spannungen von 12 V oder 24 V angeschlossen.

Wasserpumpensysteme arbeiten normalerweise mit höheren Spannungen.

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Elektrische Eigenschaften von Photovoltaikmodulen

Wenn das Modul der Sonne ausgesetzt ist, erzeugt es abhängig von der Intensität der Sonneneinstrahlung und der Umgebungstemperatur Strom in Gleichstrom.

Die Kapazität eines Photovoltaikmoduls ergibt sich aus der Spitzenleistung in Wp.

Die Standardbedingung f√ľr die Bestimmung dieser Leistung ist f√ľr das Modul definiert, das einer Sonnenstrahlung von 1000 W / m2 (Strahlung, die an einem klaren Tag mittags auf der Erdoberfl√§che empfangen wird) und einer Zelltemperatur von 25¬į C ausgesetzt ist.

Sie können diese Bedingungen mit einem sonnigen, aber sehr kalten Tag am Mittag vergleichen, bei dem die Sonne in Schach gehalten wird, ohne Wolken und milde Temperaturen, was schwierig zu erreichen ist.

Es gibt mehrere andere elektrische Parameter eines Moduls, aber der wichtigste ist die Leistung, die zum Beispiel die F√§higkeit eines Satzes von Modulen widerspiegelt, die Batterien zu laden (zum Versorgen von Lasten wie Lampen, TV / Video usw. in der Nacht oder in der Nacht) Regenzeiten) oder f√ľllen Sie so schnell wie m√∂glich einen Wassertank (falls Wasser gepumpt wird).

Die elektrische Leistung ist die Produktspannung x Strom.
Die Spannungs- und Strommessungen eines Moduls können in einem Diagramm dargestellt werden, das als IxV-Kurve oder Kennlinie des Moduls bezeichnet wird (siehe folgende Abbildung).

Der elektrische Strom h√§ngt von der Sonnenstrahlung ab, die sich mit der √Ąnderung der Lichtintensit√§t erheblich √§ndert.

Die elektrische Spannung wird stark von der Temperatur beeinflusst.
Durch Erhöhen der Intensität des auf das Modul einfallenden Lichts wird die Temperatur der Zellen erhöht, die Spannung des Moduls verringert und folglich dessen Effizienz verringert.

Die Spannung nimmt mit zunehmender Temperatur erheblich ab, während der Strom eine sehr geringe Verringerung erfährt.
Es ist wichtig zu betonen, dass es keine Stromerzeugung f√ľr die Leerlaufbedingungen You (weil der Strom Null ist) und Isc (weil die Spannung Null ist) gibt.

Folglich gibt es nur eine Spannung und einen Strom, f√ľr die die maximale Leistung Pm extrahiert wird.

Der Strom, der der maximalen Leistungsspannung entspricht, wird als maximaler Leistungsstrom (Imp) bezeichnet.

Der maximale Leistungspunkt (Pm) ist der Punkt der IxV-Kurve, an dem die maximale Leistung entnommen wird.
Dieser Punkt entspricht dem Produkt aus maximaler Leistungsspannung (Vmp) und Strom und maximaler Leistung (Imp), gegeben durch: Pm = Imp x Vmp

Die f√ľnf Parameter, mit denen die Hersteller die elektrischen Eigenschaften ihrer Module unter bestimmten Bedingungen wie Sonneneinstrahlung, Umgebungstemperatur und Luftmasse festlegen, sind:

Maximale Leistung (Pm), maximale Spannung und Stromstärke (Vmp, Imp), Leerlaufspannung (Voc) und Kurzschlussstrom (Isc).

Die Effizienz des Moduls ist ebenfalls wichtig.

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Video Redaktionelle: Photovoltaik / Solarenergie / Solaranlage / Solarzellen

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