hur producerar ett PV-System El?

som solcellspersonal är det viktigt att kunna förklara processen för hur ett solcellssystem producerar el. Denna process verkar mystisk för många och missuppfattningar finns i överflöd bland dem som inte känner till solenergi. I den här artikeln kommer vi tillbaka till grunderna med en översikt över hur solinstallationer ger el och hur processen fungerar för kunden.

Låt oss börja med grunden för hur solenergi produceras och sedan kommer vi in i detaljerna i pv-system.

grunderna i ett solcellssystem

solcellssystem är i huvudsak en kombination av solpaneler, hårdvaran som behövs för att hjälpa energiflödet genom panelerna och växelriktare.

beroende på vilken typ av system de kan använda strängomvandlare, mikroinverterare eller effektoptimerare för att omvandla energin, men den grundläggande sminken hos de flesta PV-system är densamma.

Hur fungerar solenergi i ett solcellssystem?

solpaneler omvandlar energin från fotoner (ljuspartiklar) till el (som vi diskuterar i Nybörjarens Guide till solenergi). Denna process kallas fotovoltaisk effekt.

när en foton träffar en fotovoltaisk (PV) – enhet överförs dess energi från fotonen till de lokala elektronerna i materialet. Dessa upphetsade elektroner börjar flöda och producerar en elektrisk ström.

solceller (inom solpaneler) producerar likström (DC) el, som vanligtvis omvandlas till växelström (AC) el av en växelriktare. Detta gör att den kan skickas tillbaka till elnätet, som arbetar med AC-el, samt användas för att driva apparater i kundens hem (eller kommersiell byggnad, vid kommersiella solinstallationer).

Det är den djupgående förklaringen. Sammanfattningsvis innebär processen för hur solpaneler fungerar tre primära steg:

1. solceller i solpaneler absorberar ljus från solen, vilket gör att en elektrisk ström börjar strömma.
2. en växelriktare omvandlar likström till växelström.
3. denna El används för att leverera nuvarande energibehov i kundens byggnad och överskottsel utöver vad kunden kan använda exporteras till nätet.

vad händer med den energi som ett PV-System producerar?

de flesta solkunder i USA har nätanslutna solinstallationer. Deras hem är anslutet till elnätet, vilket gör att de kan använda energi som levereras av deras elverktyg när de behöver mer än deras solinstallation producerar (till exempel på en regnig dag eller på natten).

det betyder också att när deras PV-system producerar mer än de behöver, kan överskottsenergi skickas till nätet för andra att använda.

Net Metering

en policy som kallas net metering, gemensam i hela USA, kompenserar solkunder för denna överskottsenergi, så att de kan kompensera kostnaden för framtida el som de använder från nätet.

netto mätning har spelat en viktig roll för att göra solenergi kostnadseffektiv. Men runt om i landet börjar vi se några förändringar i hur verktygsföretag implementerar nettomätning, varav många minskar det värde som solkunder får från sina solinstallationer.

inmatningspriser

inmatningspriser är ett annat sätt att kompensera solkunder för den el de skickar till nätet i vissa områden.

vilka är delarna av ett fotovoltaiskt System?

Ett enkelt PV-system innehåller två grundläggande typer av komponenter:

• solmoduler: solmoduler innehåller solceller som omvandlar solljus till El.
• Inverter(er): en växelriktare omvandlar likström till växelström. Det kan också utföra andra funktioner som är fördelaktiga för elnätet (se vår artikel om smarta växelriktare, som nu krävs i Kalifornien).

Diagram över ett enkelt PV-system. Källa: Aurora Solar.

BOS-komponenter

Det är vanligt att hänvisa till alla komponenter i ett PV-system förutom modulerna som balance of system (BOS) – komponenter. Exempel på BOS-komponenter inkluderar växelriktare, kopplar bort, inredningar och ledningar.

naturligtvis är detta bara en grundläggande översikt över delarna av en solinstallation och hur de passar ihop. Utforska några av våra relaterade artiklar för ett djupare dyk i hur solpaneler och växelriktare kan kopplas ihop (strängning) och några alternativ till traditionella växelriktare, känd som modulnivå kraftelektronik (MLPE).

vilka faktorer påverkar Solcellssystemets effektivitet

Det är viktigt att notera att processen att producera el från solenergi inte är 100% effektiv. Miljöfaktorer-som temperatur, nedsmutsning och skuggning—samt förluster i de elektriska komponenterna kan påverka effektiviteten hos ett PV-system. Typiska förlustkategorier inkluderar:

• temperatur: solpanelens effektivitet varierar med temperaturen. Höga temperaturer har en negativ inverkan på prestanda.
• nedsmutsning: Material som ackumuleras på ytan av PV-paneler kan blockera ljus från att nå solcellerna, vilket minskar den genererade effekten. Effektförlusten på grund av nedsmutsning varierar mycket beroende på typ av nedsmutsning (t.ex. damm eller snö) och hur ofta panelen rengörs.

nedsmutsning, såsom damm, på solcellsmoduler minskar uteffekten.

• skuggning: skuggning är hindret för bestrålning på grund av träd, byggnader, terräng och andra föremål i miljön. Effekten av skuggning på effekten av en solinstallation är mycket varierande. (För att lära dig mer om orsakerna och konsekvenserna av skuggning är den här artikeln och det här avsnittet i vår PV-systemförlustserie stora resurser.)
• ledningar och anslutningar: motstånd i de elektriska anslutningarna i en solinstallation resulterar vanligtvis i energiförluster på några procent.
• Mismatch: på grund av tillverkningsvariationer kan moduler av samma typ ha något olika elektriska egenskaper. Denna obalans mellan moduler kan leda till en prestandaförlust.
• Inverter effektivitet: omvandling av likström till växelström via en växelriktare är vanligtvis cirka 96-97% effektiv. Växelriktare har vanligtvis högre effektivitet när DC-ingångseffekten är hög. Omvandlingseffektiviteten tar en stor hit när ingångseffekten är mycket mindre än omriktarens nominella effekt.
• ålder: solpaneler producerar mindre energi ju äldre de blir. Vanligtvis antas minskningen av prestanda vara cirka 0,5% per år.

för en djupdykning på dessa förluster se vår PV System förluster serie.

typiska soleffektivitetsvärden för olika typer av PV-systemförluster.

system Derate Factor

ovanstående faktorer kombineras i en koefficient som kallas system derate factor för att representera de totala förlusterna för en solinstallation. Till exempel använder PVWatts, en NREL-stödd PV-system energiproduktionskalkylator, en standardsystemdämpningsfaktor på 86%.

beroende på systemdesign eller miljöförhållanden kan detta värde dock vara högre eller lägre. Avancerad soldesignprogramvara som Aurora kan säkerställa att du exakt bestämmer PV-systemförluster och hur mycket energi ditt PV-system kommer att producera.

solpanelens (modulens) effektivitet anger hur stor del av bestrålningen en modul omvandlar till elektricitet under standardtestförhållanden (STC; bestrålning på 1000w/m2, omgivningstemperatur på 25 CCC). Som en allmän tumregel kan du uppskatta ett PV-systemets effektivitet vid omvandling av bestrålning till El (under STC) med följande formel:

$$ \ text{övergripande systemeffektivitet} = \text{modul effektivitet} \ gånger \ text{Derate faktor}$$

Det är viktigt att notera att dessa är bara back-of-the-kuvert beräkningar. För att få en omfattande energiproduktionsanalys behöver du en programvara, som Aurora, som innehåller alla PV-systemets miljö -, mekaniska och elektriska egenskaper.

om Solar PV Education 101

Hur ett solcellssystem producerar el är en del av Solar PV Education 101, en serie med sex artiklar som fungerar som en inledande primer på grunden för solar PV för nybörjare.

Artikel 1: Nybörjarens Guide till solenergi
artikel 2: Hur ett solcellssystem producerar el
artikel 3: läsa din elräkning: En Nybörjarguide
artikel 4: Hur man Storlek ett PV-System från en elräkning
artikel 5: Skuggförluster för PV-system och tekniker för att mildra dem
artikel 6: De grundläggande principerna som styr PV-systemkostnader

Christian Brown