hvordan producerer et solcelleanlæg elektricitet?

som solar professional er det vigtigt at kunne forklare processen med, hvordan et solcelleanlæg producerer elektricitet. Denne proces virker mystisk for mange, og misforståelser bugner blandt dem, der ikke er bekendt med solenergi. I denne artikel kommer vi tilbage til basics med et overblik over, hvordan solinstallationer leverer elektricitet, og hvordan processen fungerer for kunden.

Lad os starte med grundlaget for, hvordan solenergi produceres, og så kommer vi ind i specifikationerne for pv-systemer.

det grundlæggende i et solcelleanlæg

solcelleanlæg er i det væsentlige enhver kombination af solcellepaneler, det nødvendige udstyr til at hjælpe energistrømmen gennem panelerne og omformere.

afhængigt af systemtypen kan de bruge strengomformere, mikroinvertere eller strømoptimeringsapparater til at konvertere energien, men den grundlæggende sammensætning af de fleste solcellesystemer er den samme.

Hvordan fungerer solenergi i et solcelleanlæg?

solpaneler konverterer fotonernes energi (lyspartikler) til elektricitet (som vi diskuterer i Begyndervejledningen til solenergi). Denne proces kaldes den fotovoltaiske effekt.

når en foton rammer en fotovoltaisk (PV) enhed, overføres dens energi fra fotonen til de lokale elektroner i materialet. Disse ophidsede elektroner begynder at strømme og producerer en elektrisk strøm.

solceller (inden for solpaneler) producerer jævnstrøm (DC) elektricitet, som typisk konverteres til vekselstrøm (AC) elektricitet af en inverter. Dette gør det muligt at sende det tilbage til elnettet, der opererer med vekselstrøm, samt bruges til at drive apparater i kundens hjem (eller kommerciel bygning, i tilfælde af kommercielle solinstallationer).

Det er den dybdegående forklaring. Sammenfattende involverer processen med, hvordan solpaneler fungerer, tre primære trin:

1. solceller i solpaneler absorberer lys fra solen, hvilket får en elektrisk strøm til at begynde at strømme.
2. en inverter konverterer jævnstrøm til vekselstrøm.
3. denne elektricitet bruges til at levere aktuelle energibehov i kundens bygning, og overskydende elektricitet ud over, hvad kunden kan bruge, eksporteres til nettet.

Hvad sker der med den energi, et PV-System producerer?

de fleste solcellekunder i USA har netforbundne solcelleanlæg. Deres hjem er forbundet til elnettet, som giver dem mulighed for at bruge energi leveret af deres elværktøj, når de har brug for mere end deres solinstallation producerer (f.eks.

Det betyder også, at når deres solcelleanlæg producerer mere, end de har brug for, kan overskydende energi sendes til nettet, som andre kan bruge.

netmåling

en politik kaldet netmåling, der er almindelig i hele USA, kompenserer solkunder for denne overskydende energi, så de kan udligne omkostningerne ved fremtidig elektricitet, de bruger fra nettet.

netmåling har spillet en væsentlig rolle i at gøre solenergi omkostningseffektiv. Imidlertid, rundt om i landet, vi begynder at se nogle ændringer i, hvordan forsyningsselskaber implementerer netmåling, hvoraf mange reducerer den værdi, som solkunder modtager fra deres solinstallationer.

Feed-in takster

Feed-in takster er en anden måde at kompensere solkunder for den elektricitet, de sender til nettet i nogle områder.

Hvad er dele af et fotovoltaisk System?

et simpelt PV-system indeholder to grundlæggende typer komponenter:

• solcellemoduler: solcellemoduler indeholder solceller, der omdanner sollys til elektricitet.
• Inverter(er): en inverter konverterer jævnstrøm til vekselstrøm. Det kan også udføre andre funktioner, der er gavnlige for elnettet (se vores artikel om smarte invertere, som nu kræves i Californien).

Diagram over et simpelt PV-system. Kilde: Aurora Solar.

BOS-komponenter

Det er almindelig praksis at henvise til alle komponenter i et PV-system udover modulerne som balance mellem systemkomponenter (BOS). Eksempler på BOS komponenter omfatter invertere, Afbryder, reoler, og ledninger.

Dette er selvfølgelig kun et grundlæggende overblik over delene af en solinstallation og hvordan de passer sammen. Udforsk nogle af vores relaterede artikler for en dybere dykke ned i de måder, hvorpå solpaneler og omformere kan kobles sammen (snor) og nogle alternativer til traditionelle omformere, kendt som modulniveau effektelektronik (mlpe).

hvilke faktorer påvirker Solcellesystemets effektivitet

Det er vigtigt at bemærke, at processen med at producere elektricitet fra solenergi ikke er 100% effektiv. Miljøfaktorer—såsom temperatur, snavs og skygge-samt tab i de elektriske komponenter kan påvirke effektiviteten af et PV-system. Typiske tabskategorier inkluderer:

• temperatur: solcellepanelets effektivitet varierer med temperaturen. Høje temperaturer har en negativ indvirkning på ydeevnen.
• tilsmudsning: Materiale, der akkumuleres på overfladen af PV-paneler, kan blokere lys fra at nå solcellerne og derved reducere den genererede effekt. Strømtabet på grund af tilsmudsning er meget variabelt afhængigt af typen af tilsmudsning (såsom støv eller sne), og hvor ofte panelet rengøres.

tilsmudsning, såsom støv, på solcellemoduler reducerer effekt.

• skygge: skygge er hindringen af bestråling på grund af træer, bygninger, terræn og andre genstande i miljøet. Effekten af skygge på effekten af en solinstallation er meget variabel. (For at lære mere om årsagerne og konsekvenserne af skygge er denne artikel og dette afsnit af vores PV-systemtabsserier store ressourcer.)
• ledninger og forbindelser: modstand i de elektriske forbindelser i en solinstallation resulterer typisk i energitab på nogle få procent.
• Mismatch: på grund af produktionsvariationer kan moduler af samme type have lidt forskellige elektriske egenskaber. Denne uoverensstemmelse mellem moduler kan føre til et ydelsestab.
• Invertereffektivitet: konvertering af DC til vekselstrøm via en inverter er typisk omkring 96-97% effektiv. Invertere har typisk højere effektivitet, når DC-indgangseffekten er høj. Konverteringseffektiviteten tager et stort hit, når indgangseffekten er meget mindre end omformerens nominelle effekt.
• alder: solpaneler producerer mindre energi, jo ældre de bliver. Typisk antages faldet i ydeevne at være omkring 0,5% om året.

For en dyb dykke på disse tab se vores PV system tab serie.

typiske soleffektivitetsværdier for forskellige typer tab af solcelleanlæg.

System Derate Factor

ovenstående faktorer kombineres i en koefficient kaldet system derate factor for at repræsentere de samlede tab af en solinstallation. For eksempel bruger en NREL understøttet PV-system energiproduktionsberegner en standard system derate faktor på 86%.

afhængig af systemdesign eller miljøforhold kan denne værdi dog være højere eller lavere. Avancerede solcelledesignprogrammer som Aurora kan sikre, at du nøjagtigt bestemmer tab af solcelleanlæg og hvor meget energi dit solcelleanlæg vil producere.

solcellepaneleffektivitet (modul) angiver, hvilken del af bestrålingen et modul omdanner til elektricitet under standardprøvningsbetingelser (STC; bestråling på 1000v/m2, omgivelsestemperatur på 25 liter C). Som en generel tommelfingerregel kan du estimere et PV-systems effektivitet ved konvertering af bestråling til elektricitet (under STC) ved hjælp af følgende formel:

$ $ \tekst{samlet systemeffektivitet} = \ tekst{Moduleffektivitet} \gange \ tekst{Derate Factor}$$

Det er vigtigt at bemærke, at disse kun er back-of-the-envelope beregninger. For at få en omfattende energiproduktionsanalyse har du brug for et program, såsom Aurora, der inkorporerer alle et SOLCELLESYSTEMS miljømæssige, mekaniske og elektriske egenskaber.

om Solar PV Education 101

hvordan et solcelleanlæg producerer elektricitet er en del af Solar PV Education 101, En serie med seks artikler, der fungerer som en introduktionsprimer på fundamentet for solar PV for begyndere.

Artikel 1: Begyndervejledningen til solenergi
artikel 2: Hvordan et solcelleanlæg producerer elektricitet
artikel 3: læsning af din elregning: en Begyndervejledning
artikel 4: Sådan Størrelse et solcelleanlæg fra en elregning
artikel 5: skygge tab for solcelleanlæg og teknikker til at afbøde dem
artikel 6: De grundlæggende principper, der styrer PV – systemomkostninger

Christian brun