Solenergi är den renaste och mest tillgängliga förnybara energikällan. Den moderna tekniken kan utnyttja denna energi för en mängd olika användningsområden, inklusive att producera el, tillhandahålla ljus och värmevatten för hushåll, kommersiell eller industriell användning.
Solenergi kan också användas för att möta våra elbehov. Genom solceller (SPV) omvandlas solstrålning direkt till likström. Denna el kan antingen användas som den är eller kan lagras i batteriet. I den här artikeln kommer vi att se allt om solenergi. Låt oss se steg för steg:
Solar Photovoltaic (SPV) Cell:
En solceller eller solceller är en anordning som omvandlar ljus till elektrisk ström med den fotoelektriska effekten. SPV används i många applikationer som järnvägssignaler, gatubelysning, hushållsbelysning och strömförsörjning av telekommunikationssystem.
Den har en p-typ av kiselskikt placerad i kontakt med ett kiselskikt av n-typ och diffusionen av elektroner sker från n-typmaterialet till p-typmaterialet. I p-typmaterialet finns hål för att ta emot elektronerna. Materialet av n-typ är rikt på elektroner, så genom påverkan av solenergi rör sig elektronerna från materialet av n-typ och i p-n-korsningen kombineras med hål. Detta skapar en laddning på vardera sidan av p-n-korsningen för att skapa ett elektriskt fält . Som ett resultat av detta utvecklas ett diodliknande system som främjar laddningsflödet. Detta är drivströmmen som balanserar diffusionen av elektroner och hål. Området där drivström uppträder är utarmningszonen eller rymdladdningsregionen som saknar de mobila laddningsbärarna.
Så i mörker beter sig solcellen som en omvänd förspänd diod. När ljuset faller på det, som diod, förspänner solcellens framåt och strömmen strömmar i en riktning från anod till katod som en diod. Vanligtvis är den öppna kretsen (utan att ansluta batteriet) en solpanels högre spänning än dess nominella spänning. Till exempel ger en 12 volts panel cirka 20 volt i starkt solljus. Men när batteriet är anslutet till det, sjunker spänningen till 14-15 volt. Solceller med solceller är tillverkade av extraordinära material som kallas halvledare, till exempel kisel, som för närvarande är det mest använda. I huvudsak, när ljus slår in i cellen, absorberas en viss bit av det i halvledarmaterialet. Detta betyder att det absorberade ljusets energi överförs till halvledaren.
Solcellsceller har också alla ett eller flera elektriska fält som verkar för att tvinga elektroner som frigörs av ljusabsorptionen att strömma i en viss riktning. Detta flöde av elektroner är en ström och genom att placera metallkontakter på toppen och botten av SPV-cellen kan vi dra av den strömmen för att använda den på distans. Cellspänningen definierar den kraft som solcellen kan producera. Processen att omvandla ljus till elektricitet kallas solcellsvoltaisk (SPV) effekt. En rad solpaneler omvandlar solenergi till likström. DC-elen går sedan in i en växelriktare. Omformaren förvandlar likström till 120 volt växelström som behövs av hushållsapparater.
Solpanel:
En solpanel är en samling solceller. Solpanelen omvandlar solenergin till elektrisk energi. Solpanelen använder ohmiskt material för samtrafik samt de externa terminalerna. Så elektronerna som skapas i n-typmaterialet passerar genom elektroden till kabeln som är ansluten till batteriet. Genom batteriet når elektronerna materialet av p-typ. Här kombineras elektronerna med hålen. Så när solpanelen är ansluten till batteriet, fungerar den som ett annat batteri, och båda systemen är i serie precis som två batterier anslutna seriellt.
Solpanelens effekt är dess effekt som mäts i termer av watt eller kilowatt. Solpanel med olika uteffekt finns som 5 watt, 10 watt, 20 watt, 100 watt etc. Så innan solpanelen väljs är det nödvändigt att ta reda på vilken effekt som krävs för lasten. Watt timmar eller kilowattimmar används för att beräkna effektbehovet. Som en allmän regel är medeleffekten lika med 20% av toppeffekten. Därför ger varje kilowatt solpanel en uteffekt som motsvarar energiproduktionen på 4,8 kWh / dag. Det är 24 timmar x 1 kW x 20%.
Solpanelens prestanda beror på ett antal faktorer som klimat, himmelens förhållanden, panelens orientering, solljusets intensitet och varaktighet och dess anslutningar. Om solljus är normalt ger en 12 volt 15 watts panel cirka 1 ampere ström. Om den underhålls ordentligt kommer en solpanel att hålla i cirka 25 år. Det är nödvändigt att utforma arrangemanget av solpanelen på taket. Vanligtvis är det ordnat mot öst i en vinkel på 45 grader. Solspårningsarrangemang används också som roterar panelen när solen rör sig från öst till väst. Ledningsanslutning är också viktigt. Ledning av god kvalitet med tillräcklig mätare för att hantera strömmen säkerställer korrekt laddning av batteriet. Om kabeln är för lång kan laddningsströmmen minska. Så som regel är solpanelen arrangerad 10-20 fot höjd från marknivån. Korrekt rengöring av solpanelen rekommenderas en gång i månaden. Detta inkluderar rengöring av ytan för att avlägsna damm och fukt samt rengöring och återanslutning av terminalerna.
Solpanelen har totalt fyra processsteg överbelastad, laddad, låg batterinivå och djup urladdning, låt oss alla.
Från nedanstående krets använde vi en solpanel eftersom en strömkälla används för att ladda batteriet B1 via D10. Medan batteriet blir fulladdat leder Q1 från utgången från komparatorn. Detta leder till att Q2 leder och leder solkraften genom D11 och Q2 så att batteriet inte laddas för mycket. Medan batteriet är fulladdat stiger spänningen vid katodpunkten på D10. Strömmen från solpanelen förbikopplas via D11 och MOSFET-avloppet och källan. Medan belastningen används av omkopplaroperationen tillhandahåller Q2 vanligtvis en väg till det negativa medan det positiva är anslutet till likströmmen via omkopplaren i händelse av överbelastning. Korrekt drift av lasten i normalt tillstånd indikeras av medan MOSFET Q2 leder.
Tillämpning av solenergi:
Nedanför krets, för styrning av intensiteten kan LED-lampor matas med varierande arbetscykel från en likströmskälla. Begreppet intensitetskontroll hjälper till att spara elektrisk energi. LED-lamporna används i kombination med lämpliga drivtransistorer från mikrokontrollen som är programmerade för en praktisk tillämpning.
För att demonstrera detsamma från en 12v likströmskälla gör 4 lysdioder i serie en sträng med 8 * 3 = 24 strängar är anslutna i serie med en MOSFET som fungerar som en omkopplare. MOSFET kan vara IRF520 eller Z44. Varje lysdiod är en vit lysdiod och fungerar vid 2,5 volt. Således behöver 4 lysdioder i serie 10v. Därför är ett motstånd anslutet till 10 ohm, 10 watt i serie med lysdioderna där balansspänningen sjunker från 12 volt genom att begränsa strömmen för säker drift av lysdioderna.
Till exempel tänds LED-lamporna som används för gatubelysning PÅ i skymningen med full intensitet till 23:00 med 99% vederbörlig cykel för lysdioderna, dvs. 1% arbetscykel från styrenheten. För varje timme som går fram från 23:00 går arbetscykeln för lysdioder ner från 99% successivt så att morgon når PÅ-tidcykeln till 10% från 99% och slutligen till noll vilket betyder att lamporna är AV från morgon, dvs från gryning till skymning. Operationen upprepas igen från skymningen med full intensitet till 23:00 från 18:00 och klockan 12 mitt på natten är det 80% arbetscykel, 1'o klocka 70%, 2'o klocka 60%, 3'o klocka 50%, 4'o klocka 40% och så vidare till 10% och slutligen AV vid gryningen.
LED-intensiteten ändras enligt pulsbreddsmodulering som visas i fig.
