Kiến thức

Nhà máy điện mặt trời hoat động thế nào?

Posted on by pkadminidmt

Năng lượng mặt trời có thể được sử dụng trực tiếp để sản xuất năng lượng điện bằng cách sử dụng các tấm pin mặt trời. Hoặc có một cách khác để sản xuất năng lượng điện là năng lượng mặt trời tập trung. Trong loại nhà máy này, năng lượng bức xạ của mặt trời trước tiên được chuyển thành nhiệt (năng lượng nhiệt) và nhiệt này được sử dụng để chạy máy phát điện thông thường. Phương pháp này rất khó và không hiệu quả để sản xuất điện năng trên quy mô lớn.

Nhà máy điện mặt trời là gì?

Nhà máy điện năng lượng mặt trời hay còn gọi là nhà máy điện quang điện (PV). Đây là một nhà máy PV quy mô lớn được thiết kế để sản xuất điện năng số lượng lớn từ bức xạ mặt trời. Nhà máy điện mặt trời sử dụng năng lượng mặt trời để sản xuất điện năng. Do đó, nó là một nhà máy điện thông thường.

Do đó, để sản xuất điện trên quy mô lớn, các tấm pin mặt trời được sử dụng. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giải thích chi tiết về các nhà máy điện mặt trời và các tấm pin mặt trời. Dưới đây là sơ đồ bố trí của nhà máy quang điện.

quy trình sản xuất điện của nhà máy năng lượng mặt trời

Nguyên lý ảnh Voltaic (PV)

Silicon là vật liệu được sử dụng phổ biến nhất trong pin mặt trời. Silicon là một vật liệu bán dẫn. Một số vật liệu thể hiện tính chất quang điện như; cadimi, gali arsenua, v.v.
Các cặp electron-lỗ trống được tạo ra trong pin mặt trời. Các vật liệu PV có đặc tính hấp thụ các photon của ánh sáng mặt trời. Các điện tử vùng hóa trị của vật liệu bán dẫn ở mức năng lượng thấp hơn và các điện tử của vùng dẫn ở mức năng lượng cao hơn. Sự khác biệt giữa mức năng lượng này được gọi là năng lượng vùng cấm E g .

Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào pin mặt trời, sự khác biệt giữa năng lượng photon E và năng lượng vùng cấm E g được tế bào hấp thụ. Và nó kích thích một số điện tử nhảy qua vùng cấm. Các electron này di chuyển từ vùng hóa trị lên vùng dẫn và tạo ra các lỗ trống trong vùng hóa trị.

Do đó, nếu sự khác biệt tiềm năng tồn tại trong tế bào, các electron của dải dẫn và lỗ trống của dải hóa trị đã tạo ra dòng điện trong mạch.

Theo Max Plant, năng lượng của photon tỷ lệ thuận với tần số bức xạ.

công thức max-plant

Ở đâu,

  • EP = Năng lượng của Photon
  • h = Hằng số Plank = 6,62×10 -34 J s = 4,135×10 -15 eV s
  • v = tần số bức xạ (Hz)
  • C = tốc độ ánh sáng ≈ 3×10 8 m/s
  • λ = Bước sóng của bức xạ (μm)

thay thế các giá trị này trong phương trình trên;

công thức dong điện the dòng điện photon

Các thành phần của nhà máy điện mặt trời

Các phụ kiện lắp đặt điện mặt trời chính của hệ thống thu quang điện mặt trời được liệt kê dưới đây.

  • Bảng quang điện (PV)
  • Biến tần
  • Thiết bị lưu trữ năng lượng
  • Bộ điều khiển sạc
  • Thành phần cân bằng hệ thống

Bảng quang điện (PV)

Tấm PV hay bảng quang điện là thành phần quan trọng nhất của nhà máy điện mặt trời. Nó được tạo thành từ các tế bào năng lượng mặt trời nhỏ. Đây là một thiết bị được sử dụng để chuyển đổi năng lượng photon mặt trời thành năng lượng điện.

Nói chung, silicon được sử dụng làm vật liệu bán dẫn trong pin mặt trời. Định mức điển hình của pin mặt trời silicon là 0,5 V và 6 Ampe. Và nó tương đương với công suất 3 W. Số lượng ô được kết nối nối tiếp hoặc song song và tạo thành một mô-đun. Số lượng mô-đun tạo thành một tấm pin mặt trời.

Theo công suất của các nhà máy điện, một số tấm được gắn và một nhóm các tấm còn được gọi là mảng quang điện (PV) .

Biến tần

Đầu ra của tấm pin mặt trời ở dạng DC. Phần lớn phụ tải kết nối với mạng lưới hệ thống điện ở dạng điện xoay chiều. Do đó, chúng ta cần chuyển đổi nguồn đầu ra DC thành nguồn AC. Đối với điều đó, một biến tần được sử dụng trong các nhà máy năng lượng mặt trời.

Đối với nhà máy điện nối lưới quy mô lớn, biến tần được kết nối với các thiết bị bảo vệ đặc biệt. Và một máy biến áp cũng được kết nối với biến tần để đảm bảo điện áp và tần số đầu ra theo nguồn cung cấp tiêu chuẩn.

Mua sản phẩm tại đây: inverter điện mặt trời

Thiết bị lưu trữ năng lượng

Pin được sử dụng để lưu trữ năng lượng điện được tạo ra bởi các nhà máy năng lượng mặt trời. Các bộ phận tích trữ là bộ phận quan trọng nhất trong nhà máy điện để đáp ứng nhu cầu sử dụng và biến động của phụ tải. Thành phần này được sử dụng đặc biệt khi không có ánh nắng mặt trời trong vài ngày.

Dung lượng của pin là lượng điện năng mà nó có thể lưu trữ. Dung lượng của pin được đo bằng định mức Ampe-giờ (AH) .

Ví dụ: một cục pin có 100 AH có thể cung cấp dòng điện 1 Ampe trong 100 giờ hoặc dòng điện 100 Ampe trong 1 giờ.

Để kéo dài tuổi thọ của pin, không bao giờ xả hết pin. Và trong trường hợp, nếu pin đã được xả hết, không bao giờ giữ pin đã được xả hết trong thời gian dài.

Dung lượng của pin bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Có sự giảm 0,6% công suất cho mỗi độ C tăng ở nhiệt độ hơn 25˚ C.

Có hai loại pin được sử dụng trong nhà máy điện mặt trời;

  • Ắc quy
  • pin niken-Cadmium

Bộ điều khiển sạc

Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời được sử dụng để kiểm soát quá trình sạc và xả pin. Bộ điều khiển sạc được sử dụng để tránh sạc quá mức cho pin. Việc sạc quá mức pin có thể dẫn đến ăn mòn và giảm sự phát triển của tấm. Và trong tình trạng xấu nhất, nó có thể làm hỏng chất điện phân của pin.

Đôi khi, bộ điều khiển sạc được gọi là bộ sạc pin năng lượng mặt trời. Có nhiều công nghệ được sử dụng để chế tạo bộ điều khiển sạc. Ví dụ: kỹ thuật phổ biến nhất là bộ điều khiển sạc MPPT được gọi là “Theo dõi điểm công suất tối đa”. Thuật toán này được sử dụng để tối ưu hóa việc sản xuất các tế bào PV.

Thành phần cân bằng hệ thống

Nó là một tập hợp các thành phần được sử dụng để kiểm soát, bảo vệ và phân phối nguồn điện trong hệ thống. Các thiết bị này đảm bảo rằng hệ thống hoạt động trong điều kiện thích hợp và sử dụng năng lượng theo hướng thích hợp. Và nó đảm bảo sản lượng tối đa và an toàn cho các thành phần khác của nhà máy điện mặt trời.

Chặn diode – cb

Các tấm pin mặt trời được kết nối với một pin. Và những tấm pin này được dùng để sạc pin khi có ánh sáng mặt trời. Trong quá trình sạc pin, dòng điện chạy từ bảng điều khiển sang pin. Nhưng khi không có ánh sáng mặt trời, dòng điện có thể chạy ngược chiều và có thể gây hại cho tấm pin mặt trời. Vậy diode chặn là diode được nối giữa pin và panel để tránh dòng điện ngược từ pin sang panel.

Bộ điều chỉnh điện áp

Sản lượng của các tấm pin mặt trời phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời. Và ánh sáng mặt trời không phải lúc nào cũng có sẵn. Nó liên tục thay đổi. Tương tự, đầu ra của tấm pin mặt trời cũng thay đổi theo ánh sáng mặt trời. Điều này dẫn đến sự dao động trong dòng tải. Các bộ điều chỉnh điện áp được sử dụng để duy trì dao động trong một phạm vi chấp nhận được.

Hiệu suất của pin mặt trời

Pin mặt trời không là gì ngoài một điểm nối PN. Đồ thị của dòng điện ngắn mạch (ISC) và điện áp mạch hở (VOC) mô tả hiệu suất của pin mặt trời. Âm mưu này được thể hiện trong hình dưới đây.

hiệu suất tấm pin chuyển đổi năng lượng

Như thể hiện trong biểu đồ trên, Ban đầu, dòng điện ngắn mạch không đổi khi điện áp tăng. Và sự gia tăng hơn nữa của điện áp dẫn đến sự sụt giảm nhanh chóng của dòng điện.

Công suất do pin mặt trời tạo ra được tính bằng cách nhân dòng điện và điện áp. Và từ đó, chúng ta có thể vẽ một biểu đồ phát triển sức mạnh. Như thể hiện trong đồ thị của sức mạnh phát triển, tại điểm P, sức mạnh là tối đa. Và chúng tôi cố gắng vận hành bảng điều khiển vào thời điểm này. Điểm này được gọi là PowerPoint tối đa. Và thuật toán được sử dụng để theo dõi điểm này được gọi là theo dõi điểm công suất cực đại (MPPT). Hiệu điện thế tại đó công suất cực đại được coi là hiệu điện thế cực đại (V m ) và dòng điện cực đại (I m ).

Hệ số được sử dụng để mô tả hiệu suất của pin mặt trời được gọi là hệ số lấp đầy. Giá trị của hệ số lấp đầy nằm trong khoảng từ 0 đến 1.

hệ sô hiệu sấy hoạt động

Mạch tương đương của pin mặt trời như trong hình dưới đây.

sơ đồ hoạt động của cell solar

Ở đâu,

  • I sc = Nguồn dòng điện được tạo ra bởi ánh sáng mặt trời
  • I j = Dòng điện nối
  • I = Dòng điện chạy qua tải
  • R L = Điện trở tải

Mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp tại điểm nối PN được đưa ra như phương trình dưới đây.

mối quan hệ dong điện và điện trở

Ở đâu,

  • Tôi 0 = Dòng điện bão hòa
  • V = Điện áp ngã ba
  • e = điện tích electron = 1,602×10 -19 J/V
  • k = Hằng số Boltzmann = 1,381×10 -23 J/K
  • T = Nhiệt độ (K)

Hiệu suất pin mặt trời

Pin mặt trời là một thiết bị được sử dụng để chuyển đổi năng lượng photon thành năng lượng điện. Hiệu quả của pin mặt trời tương đương như sau:

công thức hiệu suất chuyển đổi năng lượng của pv

Hiệu suất lượng tử Q E:

công thức lượng tử Q

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của pin mặt trời

Về mặt lý thuyết, pin mặt trời được sử dụng để hoạt động với hiệu suất tối đa. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu quả của pin mặt trời được liệt kê dưới đây.

  • Nhiệt độ
  • Cường độ mặt trời
  • che năng lượng mặt trời
  • Sự phản xạ

Nhiệt độ

Do đặc tính nội tại của vật liệu bán dẫn, hiệu suất của pin mặt trời bị ảnh hưởng nhiều bởi nhiệt độ. Các tế bào năng lượng mặt trời không thể hoạt động hiệu quả ở nhiệt độ cao hơn. Và hiệu quả của pin mặt trời cao với nhiệt độ thấp hơn.

Cường độ mặt trời

Cường độ của mặt trời thay đổi trong suốt cả ngày. Buổi trưa, cường độ nắng đạt cực đại. Trong thời gian này, hiệu suất của pin mặt trời là tối đa. Thời điểm buổi tối và buổi sáng, cường độ nắng không ở mức cao nhất. Do đó, trong khoảng thời gian này, hiệu suất thấp hơn so với khoảng thời gian buổi chiều.

Che năng lượng mặt trời

Hiệu quả của pin mặt trời phụ thuộc rất nhiều vào việc che nắng. Trong bầu khí quyển nhiều mây, pin mặt trời không có khả năng tạo ra nhiều năng lượng hơn. Trong mùa mưa, hiệu quả của pin mặt trời giảm do bóng râm.

Sự phản xạ

Pin mặt trời thu năng lượng photon. Nhưng hiệu quả của các tế bào sẽ giảm nếu các tế bào phản xạ ánh sáng ra khỏi bề mặt. Bề mặt silicon chưa được xử lý phản xạ ánh sáng tới 30% ánh sáng tới. Để tránh tình trạng này, một lớp phủ chống phản xạ được sử dụng trên bề mặt của pin mặt trời. Do lớp phủ này, pin mặt trời có màu xanh đậm hoặc đen.

Với các thông tin trên hy vong sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về các nhà máy sản xuất điện sinh hoạt như thế nào?. Và các thành phần trong việc lắp đặt hệ thống điện năng lượng mặt trời để có thể tạo ra dòng điện thường ngày sử dụng.

Bài viết liên quan:

Biến áp xung là gì? Nguyên lý, cấu tạo biến áp xung
Điện AC và DC cái nào nguy hiểm hơn

Liên hệ để được hỗ trợ tư vấn lắp điện từ bức xạ mặt trời hoàn toàn miễn phí cùng với các gói lắp điện có thể trả góp đơn giản tại link: https://phukiendienmattroi.net/lap-dien-mat-troi-tra-gop/