Zonne-energie is de schoonste en meest beschikbare hernieuwbare energiebron. De moderne technologie kan deze energie gebruiken voor verschillende toepassingen, waaronder het produceren van elektriciteit, het leveren van licht en verwarmingswater voor huishoudelijke, commerciële of industriële toepassingen.
Zonne-energie kan ook worden gebruikt om aan onze elektriciteitsbehoefte te voldoen. Door middel van fotovoltaïsche zonne-energie (SPV) -cellen wordt zonnestraling direct omgezet in gelijkstroom. Deze elektriciteit kan worden gebruikt zoals ze is of kan worden opgeslagen in de batterij. In dit artikel gaan we alles zien over zonne-energie. Laten we het stap voor stap bekijken:
Fotovoltaïsche zonne-energie (SPV) cel:
Een fotovoltaïsche of zonnecel op zonne-energie is een apparaat dat licht omzet in elektrische stroom met behulp van het foto-elektrische effect. SPV's worden in veel toepassingen gebruikt, zoals spoorwegsignalen, straatverlichting, verlichting in huis en het voeden van telecomsystemen op afstand.
Het heeft een p-type siliciumlaag die in contact is gebracht met een n-type siliciumlaag en de diffusie van elektronen vindt plaats van het n-type materiaal naar het p-type materiaal. In het p-type materiaal zitten gaten om de elektronen op te nemen. Het n-type materiaal is rijk aan elektronen, dus onder invloed van de zonne-energie verplaatsen de elektronen zich van het n-type materiaal en in de p-n-overgang de combinatie met gaten. Dit creëert een lading aan weerszijden van de p-n-overgang om een elektrisch veld te creëren Als gevolg hiervan ontwikkelt zich een diode-achtig systeem dat de ladingsstroom bevordert. Dit is de driftstroom die de diffusie van elektronen en gaten in evenwicht houdt. Het gebied waarin driftstroom optreedt, is de uitputtingszone of ruimteladingsgebied waarin de mobiele ladingsdragers ontbreken.
Dus in het donker gedraagt de zonnecel zich als een diode in tegengestelde richting. Wanneer er licht op valt, zoals een diode, voorspelt de zonnecel voorwaarts en stroomt de stroom in één richting van anode naar kathode als een diode. Gewoonlijk is de nullastspanning (zonder de batterij aan te sluiten) van een zonnepaneel hoger dan de nominale spanning. Een 12 volt paneel geeft bijvoorbeeld ongeveer 20 volt bij fel zonlicht. Maar als de batterij erop is aangesloten, zakt de spanning naar 14-15 volt. Fotovoltaïsche zonnecellen (SPV) zijn gemaakt van buitengewone materialen, halfgeleiders genaamd, bijvoorbeeld silicium, dat momenteel het meest wordt gebruikt. In wezen, wanneer licht de cel raakt, wordt een bepaald deel ervan geabsorbeerd in het halfgeleidermateriaal. Dit betekent dat de energie van het geabsorbeerde licht wordt overgebracht naar de halfgeleider.
Zon-PV-cellen hebben ook allemaal een of meer elektrische velden die ervoor zorgen dat elektronen die vrijkomen door lichtabsorptie, in een bepaalde richting stromen. Deze elektronenstroom is een stroom en door metalen contacten aan de boven- en onderkant van de SPV-cel te plaatsen, kunnen we die stroom afnemen om op afstand te gebruiken. De celspanning bepaalt het vermogen dat de zonnecel kan produceren. Het proces waarbij licht in elektriciteit wordt omgezet, wordt het fotovoltaïsche zonne-effect (SPV) genoemd. Een reeks zonnepanelen zet zonne-energie om in gelijkstroom. De gelijkstroom komt dan in een omvormer terecht. De omvormer zet gelijkstroom om in 120 volt wisselstroom die huishoudelijke apparaten nodig hebben.
Zonnepaneel:
Een zonnepaneel is een verzameling zonnecellen. Het zonnepaneel zet de zonne-energie om in elektrische energie. Het zonnepaneel maakt gebruik van Ohms materiaal voor zowel verbindingen als de externe terminals. Dus de elektronen die in het n-type materiaal worden gecreëerd, gaan door de elektrode naar de draad die met de batterij is verbonden. Via de batterij bereiken de elektronen het p-type materiaal. Hier combineren de elektronen zich met de gaten. Dus wanneer het zonnepaneel op de accu is aangesloten, gedraagt het zich als een andere accu en staan beide systemen in serie, net als twee accu's die serieel zijn aangesloten.
De output van het zonnepaneel is het vermogen dat wordt gemeten in watt of kilowatt. Zonnepaneel met verschillende output ratings is beschikbaar zoals 5 watt, 10 watt, 20 watt, 100 watt etc. Dus voordat u het zonnepaneel selecteert, is het noodzakelijk om uit te zoeken hoeveel stroom nodig is voor de belasting. Voor het berekenen van de stroombehoefte wordt gebruik gemaakt van wattuur of kilowattuur, waarbij het gemiddelde vermogen in de regel gelijk is aan 20% van het piekvermogen. Elke kilowattpiek aan zonnepanelen geeft dus een uitgangsvermogen dat overeenkomt met de energieproductie van 4,8kWh / dag. Dat is 24 uur x 1 kW x 20%.
De prestaties van het zonnepaneel zijn afhankelijk van een aantal factoren, zoals het klimaat, de luchtomstandigheden, de oriëntatie van het paneel, de intensiteit en duur van het zonlicht en de bedradingsverbindingen. Als zonlicht normaal is, geeft een 12 volt 15 watt paneel ongeveer 1 ampère stroom. Bij goed onderhoud gaat een zonnepaneel ongeveer 25 jaar mee. Het is noodzakelijk om de opstelling van het zonnepaneel op het dak te ontwerpen. Meestal is het in een hoek van 45 graden naar het oosten gericht. Er wordt ook een zonnevolgsysteem gebruikt dat het paneel roteert terwijl de zon van oost naar west beweegt. Bedrading is ook belangrijk. Draad van goede kwaliteit met voldoende dikte om de stroom te kunnen verwerken, zorgt voor een correct opladen van de batterij. Als de draad te lang is, kan de laadstroom afnemen. Dus in de regel is het zonnepaneel 10-20 voet hoog vanaf het maaiveld. Een keer per maand een goede reiniging van het zonnepaneel wordt aanbevolen. Dit omvat het schoonmaken van het oppervlak om stof en vocht te verwijderen en het schoonmaken en opnieuw aansluiten van de aansluitingen.
Het zonnepaneel heeft in totaal vier processtappen: overbelasting, onder lading, lage batterijspanning en diepe ontlading, laten we ze allemaal doen.
Vanuit het onderstaande circuit gebruikten we een zonnepaneel dat als stroombron wordt gebruikt om de batterij B1 via D10 op te laden. Terwijl de batterij volledig wordt opgeladen, geleidt Q1 vanaf de uitgang van de comparator. Dit leidt ertoe dat Q2 de zonne-energie door D11 en Q2 geleidt en omleidt, zodat de batterij niet overbelast raakt. Terwijl de batterij volledig is opgeladen, stijgt de spanning op het kathodepunt van D10. De stroom van zonnepaneel wordt omzeild via D11 en de MOSFET-afvoer en -bron. Terwijl de belasting wordt gebruikt door de schakelaar, biedt Q2 meestal een pad naar het negatieve, terwijl het positieve is verbonden met de gelijkstroom via de schakelaar in het geval van overbelasting. De juiste werking van de belasting in normale toestand wordt aangegeven door terwijl de MOSFET Q2 geleidt.
Toepassing van zonne-energie:
Van onderaf Circuit, voor het regelen van de intensiteit, kunnen LED-lampen worden gevoed met een variërende inschakelduur vanuit een gelijkstroombron. Het concept van intensiteitsregeling helpt bij het besparen van elektrische energie. De LED's worden gebruikt in combinatie met geschikte aansturende transistors van de microcontroller die naar behoren zijn geprogrammeerd voor een praktische toepassing.
Om hetzelfde te demonstreren van een 12v dc bron maken 4 LED's in serie een string met 8 * 3 = 24 strings in serie verbonden met een MOSFET die als schakelaar fungeert. De MOSFET kan IRF520 of Z44 zijn. Elke led is een witte led en werkt op 2,5v. Dus 4 LED's in serie hebben 10v nodig. Daarom is een weerstand verbonden met 10 ohm, 10 watt in serie met de LED's, waarbij de balansspanning wordt verlaagd van 12 V door de stroom te beperken voor een veilige werking van de LED's.
De LED-verlichting die voor straatverlichting wordt gebruikt, wordt bijvoorbeeld ingeschakeld in de schemering met volledige intensiteit tot 23.00 uur met 99% juiste cyclus voor de led's, d.w.z. 1% inschakelduur van de controller. Met elk uur dat vanaf 23.00 uur vordert, daalt de inschakelduur voor LED's geleidelijk van 99%, zodat tegen de ochtend de inschakelduur van 99% tot 10% bereikt en uiteindelijk naar nul, wat betekent dat de lichten vanaf de ochtend, dwz vanaf de dageraad, UIT zijn tot zonsondergang. De operatie herhaalt zich opnieuw vanaf de schemering met volledige intensiteit tot 23.00 uur vanaf 18.00 uur en om 12 uur 's nachts is het 80% inschakelduur, 1 uur 70%, 2 uur 60%, 3 uur 50%, 4 uur klok 40% enzovoort tot 10% en tenslotte UIT bij de dageraad.
De intensiteit van de LED verandert volgens pulsbreedtemodulatie zoals weergegeven in onderstaande afbeelding.
