Energia solară este cea mai curată și disponibilă sursă de energie regenerabilă. Tehnologia modernă poate valorifica această energie pentru o varietate de utilizări, inclusiv producerea de electricitate, furnizarea de lumină și încălzire a apei pentru uz casnic, comercial sau industrial.
Energia solară poate fi utilizată și pentru a satisface cerințele noastre de energie electrică. Prin celulele solare fotovoltaice (SPV), radiația solară se transformă direct în electricitate continuă. Această energie electrică poate fi utilizată așa cum este sau poate fi stocată în baterie. În acest articol vom vedea totul despre energia solară. Să vedem pas cu pas:
Celula solară fotovoltaică (SPV):
O celulă solară fotovoltaică sau solară este un dispozitiv care transformă lumina în curent electric folosind efectul fotoelectric. SPV-urile sunt utilizate în multe aplicații, cum ar fi semnalele feroviare, iluminatul stradal, iluminatul casnic și alimentarea sistemelor de telecomunicații la distanță.
Are un strat de siliciu de tip p plasat în contact cu un strat de siliciu de tip n și difuzia electronilor are loc de la materialul de tip n la materialul de tip p. În materialul de tip p, există găuri pentru acceptarea electronilor. Materialul de tip n este bogat în electroni, deci, prin influența energiei solare, electronii se deplasează din materialul de tip n și în joncțiunea p-n, combinați cu găuri. Acest lucru creează o încărcare pe ambele părți ale joncțiunii p-n pentru a crea un câmp electric . Ca urmare, se dezvoltă un sistem asemănător diodei care promovează fluxul de încărcare. Acesta este curentul de derivă care echilibrează difuzia electronilor și a găurilor. Zona în care apare curentul de derivă este zona de epuizare sau regiunea de încărcare spațială care nu are purtători de încărcare mobilă.
Deci, în întuneric, celula solară se comportă ca o diodă inversată. Când lumina cade pe ea, ca o diodă, celula solară înclină înainte și curentul curge într-o direcție de la anod la catod ca o diodă. De obicei, tensiunea circuitului deschis (fără conectarea bateriei) a unui panou solar este mai mare decât tensiunea sa nominală. De exemplu, un panou de 12 volți oferă aproximativ 20 de volți în lumina puternică a soarelui. Dar când bateria este conectată la aceasta, tensiunea scade la 14-15 volți. Celulele solare fotovoltaice (SPV) sunt fabricate din materiale extraordinare numite semiconductori, de exemplu siliciu, care este în prezent cel mai utilizat în general. În esență, atunci când lumina lovește celula, o anumită bucată din ea este absorbită în materialul semiconductor. Aceasta înseamnă că energia luminii absorbite este transferată către semiconductor.
Celulele solare fotovoltaice au, de asemenea, toate unul sau mai multe câmpuri electrice care acționează pentru a forța electronii eliberați prin absorbția luminii să curgă într-o anumită direcție. Acest flux de electroni este un curent și prin plasarea contactelor metalice pe partea superioară și inferioară a celulei SPV, putem extrage acel curent pentru a-l utiliza de la distanță. Tensiunea celulelor definește puterea pe care o poate produce celula solară. Procesul de conversie a luminii în electricitate se numește efect solar fotovoltaic (SPV). O serie de panouri solare transformă energia solară în electricitate continuă. Curentul continuu intră apoi într-un invertor. Invertorul transformă curentul continuu în curent alternativ de 120 volți necesar aparatelor electrocasnice.
Panou solar:
Un panou solar este o colecție de celule solare. Panoul solar transformă energia solară în energie electrică. Panoul solar folosește material Ohmic pentru interconectări, precum și terminalele externe. Deci, electronii creați în materialul de tip n trec prin electrod către firul conectat la baterie. Prin baterie, electronii ajung la materialul de tip p. Aici electronii se combină cu găurile. Deci, atunci când panoul solar este conectat la baterie, acesta se comportă ca o altă baterie, iar ambele sisteme sunt în serie la fel ca două baterii conectate în serie.
Ieșirea panoului solar este puterea sa care se măsoară în termeni de wați sau kilograme. Panoul solar cu puteri diferite este disponibil ca 5 wați, 10 wați, 20 wați, 100 wați etc. Deci, înainte de a selecta panoul solar, este necesar să aflați puterea necesară pentru încărcare. Watt or sau Kilowatt or se utilizează pentru calcularea puterii necesare. Ca regulă generală, puterea medie este egală cu 20% din puterea de vârf. Prin urmare, fiecare vârf de kilograme watt de rețea solară oferă o putere de ieșire care corespunde producției de energie de 4,8 kWh / zi. Adică 24 de ore x 1 kW x 20%.
Performanța panoului solar depinde de o serie de factori precum clima, condițiile cerului, orientarea panoului, intensitatea și durata luminii solare și a conexiunilor sale de cablare. Dacă lumina soarelui este normală, un panou de 12 volți 15 wați oferă curent de aproximativ 1 amper. Dacă este întreținut corespunzător, un panou solar va dura aproximativ 25 de ani. Este necesar să se proiecteze dispunerea panoului solar pe acoperiș. De obicei, este aranjat orientat spre est la un unghi de 45 de grade. De asemenea, este utilizat un sistem de urmărire solară care rotește panoul pe măsură ce soarele se deplasează de la est la vest. Conexiunea cablurilor este de asemenea importantă. Sârmele de bună calitate, cu manometru suficient pentru a face față curentului, vor asigura încărcarea corectă a bateriei. Dacă firul este prea lung, curentul de încărcare se poate reduce. Deci, de regulă, panoul solar este dispus la 10-20 picioare înălțime de la nivelul solului. Se recomandă curățarea corectă a panoului solar o dată pe lună. Aceasta include curățarea suprafeței pentru a îndepărta praful și umezeala și curățarea și reconectarea terminalelor.
Panoul solar are o supraîncărcare totală de patru etape de proces, sub încărcare, baterie descărcată și stare de descărcare profundă, haideți-le pe toate.
Din circuitul de mai jos, am folosit un panou solar fiind o sursă de curent pentru a încărca bateria B1 prin D10. În timp ce bateria se încarcă complet Q1 se comportă de la ieșirea comparatorului. Rezultă ca Q2 să conducă și să redirecționeze energia solară prin D11 și Q2 astfel încât bateria să nu fie supraîncărcată. În timp ce bateria este complet încărcată, tensiunea în punctul catodic al lui D10 crește. Curentul de la panoul solar este ocolit prin D11 și prin sursa și canalul MOSFET. În timp ce sarcina este utilizată de comutatorul, operația Q2 oferă de obicei o cale către negativ, în timp ce pozitivul este conectat la curent continuu prin intermediul comutatorului în caz de suprasarcină. Funcționarea corectă a sarcinii în stare normală este indicată de în timp ce MOSFET Q2 conduce.
Aplicarea energiei solare:
De sub Circuit, pentru controlul intensității lămpile cu LED-uri pot fi alimentate cu ciclu de funcționare diferit de la o sursă de curent continuu. Conceptul de control al intensității ajută la economisirea energiei electrice. LED-urile utilizate în combinație cu tranzistoare de conducere adecvate de la microcontroler programate corespunzător pentru o aplicație practică.
Pentru a demonstra același lucru dintr-o sursă de 12v c.c., 4 LED-uri din serie fac un șir cu 8 * 3 = 24 de șiruri sunt conectate în serie cu un MOSFET care acționează ca un comutator. MOSFET-ul ar putea fi IRF520 sau Z44. Fiecare LED este un LED alb și funcționează la 2,5v. Astfel, 4 LED-uri din serie au nevoie de 10v. Prin urmare, un rezistor este conectat cu 10 ohmi, 10 wați în serie cu LED-urile unde tensiunea de echilibru este scăzută de la 12v prin limitarea curentului pentru o funcționare sigură a LED-urilor.
De exemplu, luminile cu LED-uri utilizate în scopul iluminării stradale sunt aprinse la amurg cu intensitate maximă până la ora 23:00, cu un ciclu corespunzător de 99% pentru led, adică 1% ciclu de funcționare de la controler. Cu fiecare oră înaintând de la ora 23:00, ciclul de funcționare pentru LED-uri scade progresiv de la 99%, astfel încât până dimineața ciclul de funcționare a timpului de pornire ajunge la 10% de la 99% și, în cele din urmă, la zero, ceea ce înseamnă că luminile sunt stinse din dimineață, adică din zori la amurg. Operația se repetă din nou de la amurg cu intensitate maximă până la 23:00 de la 18:00 și la 12 noaptea este 80% ciclu de funcționare, 1'o ceas 70%, 2'o ceas 60%, 3'o ceas 50%, 4'o ceas 40% și așa mai departe până la 10% și în cele din urmă OFF în zori.
Intensitatea LED-ului se modifică în funcție de modulația lățimii impulsului, așa cum se arată în fig.
