ความรู้เรื่องการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์

1. องค์ประกอบและหลักการของระบบเซลล์แสงอาทิตย์

ระบบเซลล์แสงอาทิตย์ประกอบด้วยสามส่วนดังต่อไปนี้: ส่วนประกอบของเซลล์แสงอาทิตย์ ตัวควบคุมการชาร์จและคายประจุ อินเวอร์เตอร์ เครื่องมือทดสอบ การตรวจสอบคอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังอื่น ๆ และแบตเตอรี่หรืออุปกรณ์กักเก็บพลังงานและอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าเสริมอื่น ๆ

ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์มีลักษณะดังต่อไปนี้:

- ไม่มีชิ้นส่วนที่หมุน ไม่มีเสียงดังรบกวน

- ไม่มีมลพิษทางอากาศและไม่มีการปล่อยน้ำเสีย

- ไม่มีกระบวนการเผาไหม้, ไม่ต้องใช้เชื้อเพลิง;

- การบำรุงรักษาง่ายและค่าบำรุงรักษาต่ำ

- ความน่าเชื่อถือและเสถียรภาพในการปฏิบัติงานที่ดี

- เนื่องจากเป็นองค์ประกอบสำคัญ เซลล์แสงอาทิตย์จึงมีอายุการใช้งานยาวนาน และอายุการใช้งานของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกซิลิกอนสามารถเข้าถึงได้มากกว่า 25 ปี

การผลิตไฟฟ้าสามารถขยายขนาดได้อย่างง่ายดายตามต้องการ

ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์มีการใช้กันอย่างแพร่หลาย รูปแบบพื้นฐานของการใช้งานระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์สามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่ ระบบผลิตไฟฟ้าอิสระ และระบบผลิตไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับโครงข่าย ขอบเขตการใช้งานหลักส่วนใหญ่จะอยู่ในเครื่องบินอวกาศ ระบบสื่อสาร สถานีถ่ายทอดไมโครเวฟ เครื่องเล่นแผ่นเสียงแบบดิฟเฟอเรนเชียลทีวี ปั๊มน้ำไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ และระบบจ่ายไฟในครัวเรือนในพื้นที่ที่ไม่มีไฟฟ้า ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีและความต้องการการพัฒนาที่ยั่งยืนของเศรษฐกิจโลก ประเทศที่พัฒนาแล้วได้เริ่มส่งเสริมการผลิตไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ในเมืองตามวิธีที่วางแผนไว้ โดยส่วนใหญ่จะสร้างระบบผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์บนหลังคาบ้านเรือนและขนาดใหญ่แบบรวมศูนย์ระดับ MW ระบบผลิตไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับโครงข่าย ในเวลาเดียวกัน การประยุกต์ใช้ระบบเซลล์แสงอาทิตย์ได้รับการส่งเสริมอย่างจริงจังในด้านการขนส่งและแสงสว่างในเมือง

ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์มีขนาดและรูปแบบการใช้งานที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ระดับของระบบครอบคลุมช่วงกว้าง ตั้งแต่ 0.3 ถึง 2W ไฟสวนพลังงานแสงอาทิตย์ ไปจนถึงสถานีไฟฟ้าโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ระดับ MW เช่น อุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าบนหลังคาบ้านขนาด 3.75kWp และโครงการ Dunhuang 10MW แบบฟอร์มการสมัครยังมีความหลากหลายและสามารถนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายสาขา เช่น ครัวเรือน การขนส่ง การสื่อสาร และการใช้งานด้านอวกาศ แม้ว่าระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์จะมีขนาดแตกต่างกัน แต่องค์ประกอบและหลักการทำงานของระบบก็เหมือนกัน รูปที่ 4-1 เป็นแผนผังของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ทั่วไปที่จ่ายโหลดกระแสตรง ประกอบด้วยส่วนประกอบหลักหลายประการในระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์:

อาร์เรย์โมดูลเซลล์แสงอาทิตย์: ประกอบด้วยองค์ประกอบของเซลล์แสงอาทิตย์ (หรือที่เรียกว่าโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์) เชื่อมต่อแบบอนุกรมและขนานตามความต้องการของระบบ แปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าที่ส่งออกภายใต้แสงแดด เป็นองค์ประกอบหลักของระบบเซลล์แสงอาทิตย์

แบตเตอรี่: เก็บพลังงานไฟฟ้าที่สร้างโดยส่วนประกอบของเซลล์แสงอาทิตย์ เมื่อแสงสว่างไม่เพียงพอหรือในเวลากลางคืน หรือความต้องการโหลดมากกว่าพลังงานที่สร้างโดยส่วนประกอบเซลล์แสงอาทิตย์ พลังงานไฟฟ้าที่เก็บไว้จะถูกปล่อยออกมาเพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานของโหลด เป็นแบตเตอรี่สำรองของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ ชิ้นส่วนที่ใช้งานได้ ปัจจุบันแบตเตอรี่ตะกั่วกรดมักใช้ในระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ สำหรับระบบที่มีความต้องการสูงกว่า โดยปกติจะใช้แบตเตอรี่ตะกั่วกรดปิดผนึกที่ควบคุมโดยวาล์วปล่อยลึก แบตเตอรี่ตะกั่วกรดดูดซับของเหลวที่ปล่อยลึก ฯลฯ

ตัวควบคุม: กำหนดและควบคุมสภาวะการชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่ และควบคุมกำลังไฟฟ้าที่ส่งออกของส่วนประกอบเซลล์แสงอาทิตย์และแบตเตอรี่ไปยังโหลดตามความต้องการพลังงานของโหลด เป็นส่วนควบคุมหลักของระบบทั้งหมด ด้วยการพัฒนาของอุตสาหกรรมเซลล์แสงอาทิตย์ ฟังก์ชันของตัวควบคุมจึงมีประสิทธิภาพมากขึ้นเรื่อยๆ และมีแนวโน้มว่าจะรวมส่วนควบคุม อินเวอร์เตอร์ และระบบตรวจสอบแบบเดิมเข้าด้วยกัน ตัวอย่างเช่น คอนโทรลเลอร์ซีรีส์ SPP และ SMD ของ AES รวมฟังก์ชันสามฟังก์ชันข้างต้นเข้าด้วยกัน

อินเวอร์เตอร์: ในระบบจ่ายไฟฟ้าโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ หากมีโหลดไฟฟ้ากระแสสลับ จะต้องใช้อุปกรณ์อินเวอร์เตอร์เพื่อแปลงพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงที่สร้างโดยส่วนประกอบเซลล์แสงอาทิตย์หรือไฟฟ้ากระแสตรงที่ปล่อยออกมาจากแบตเตอรี่ให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับที่จำเป็นต้องใช้ โหลด

หลักการทำงานพื้นฐานของระบบจ่ายไฟฟ้าโซลาร์เซลล์แสงอาทิตย์คือการชาร์จแบตเตอรี่ด้วยพลังงานไฟฟ้าที่สร้างโดยส่วนประกอบเซลล์แสงอาทิตย์ภายใต้การฉายรังสีของดวงอาทิตย์ หรือจ่ายพลังงานให้กับโหลดโดยตรงเมื่อความต้องการโหลดครบ หากแสงแดดไม่เพียงพอหรือในเวลากลางคืน แบตเตอรี่จะจ่ายไฟให้กับโหลด DC ภายใต้การควบคุมของตัวควบคุม สำหรับระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ที่มีโหลดไฟฟ้ากระแสสลับ จำเป็นต้องเพิ่มอินเวอร์เตอร์เพื่อแปลงพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ การใช้งานระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์มีหลายรูปแบบ แต่หลักการพื้นฐานยังคงเหมือนเดิม สำหรับระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ประเภทอื่นๆ มีเพียงกลไกการควบคุมและส่วนประกอบของระบบเท่านั้นที่แตกต่างกันตามความต้องการที่แท้จริง ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ประเภทต่างๆ จะมีรายละเอียดอธิบายไว้ด้านล่าง