أنظمة الألواح الشمسية المنزلية 101

يبدو الأمر سحريًا تقريبًا أنه يمكنك أخذ لوحة مسطحة مغطاة بالزجاج (لوحة شمسية) ، وإخراجها في الشمس ، والحصول على الكهرباء للخروج منها. يبدو أكثر سحرية عندما تفكر في ذلك النظام الكهربائي الشمسيعندما يتم تقسيمها إلى أهم عناصرها ، فهي أكثر بقليل من الرمال والأسلاك. السحر الحقيقي وراء الألواح الشمسية هو مادة شبه موصلة (منتج معدني طبيعي) يحول الطاقة الضوئية إلى كهرباء. بمجرد إنتاج الطاقة الكهربائية ، فإن الأمر يتعلق فقط بنقلها عبر الأسلاك - من الألواح الشمسية إلى منزلك أو إلى شبكة المرافق الكهربائية. نقي ، بسيط ، علمي سحر.

إن النظام الكهربائي الشمسي المنزلي عبارة عن محطة للطاقة المنزلية. إنه يولد كهرباء مفيدة تمامًا مثل الطاقة التي تحصل عليها من الأداة ، وفي الواقع ، يمكنها المساهمة في الطاقة في نظام المرافق. بهذه الطريقة ، يمكنك بالفعل إنتاج الطاقة ليس فقط لمنزلك ولكن أيضًا لمنازل جيرانك.

إن قلب نظام الطاقة الشمسية هو الألواح الشمسية ، والتي يمكن تثبيتها على سطحك أو على الأرض. مجموعة من الألواح الشمسية تسمى

نظام شمسي منزلي متصل بالكمبيوتر شبكة المرافق يُعرف في الصناعة باسم "الشبكة المرتبطة" وهو النوع الأكثر شيوعًا والأبسط والأقل تكلفة من النظام الشمسي المنزلي. إذا كنت تعيش في منطقة متطورة مع خدمة كهربائية قياسية وتريد فقط تعويض بعض أو معظم من استخدامك التقليدي للطاقة باستخدام الكهرباء الشمسية ، فمن المرجح أن تقوم بتثبيت نظام مرتبط بالشبكة. الفرق الرئيسي للأنظمة المرتبطة بالشبكات هو أن الطاقة تتدفق في كلا الاتجاهين. عندما يحتاج منزلك إلى كهرباء أكثر مما تنتجه مجموعة الطاقة الشمسية الخاصة بك ، فإن المنزل يسحب الطاقة من المرفق. عندما يتجاوز إنتاجك من الطاقة الشمسية الطلب المنزلي ، فإنك تغذي الشبكة بالطاقة الشمسية (وستحصل على الفضل في ذلك ، بشكل أو بآخر).

لذا ، تعتمد الأنظمة المرتبطة بالشبكة على الأداة المساعدة للحصول على طاقة إضافية عند الحاجة. كما أنها تعتمد على شبكة المرافق للتشغيل. عندما تنخفض الشبكة (كما هو الحال أثناء العاصفة أو إصلاحات المرافق) ، تتوقف أيضًا الأنظمة الشمسية المرتبطة بالشبكة عن العمل. لا تزال اللوحات تعمل ، بالطبع ، ولكن يتم قطع تدفق الكهرباء قبل وصولها إلى صندوق التكسير أو عداد المرافق. هذه ميزة أمان لمنع "محطات الطاقة" المنزلية من تنشيط الشبكة عندما تتوقع الأداة إغلاقها.

هناك نوعان آخران من أنظمة الطاقة الشمسية ، بالإضافة إلى معيار الشبكة المرتبط. البديل الأكثر شيوعا لربط الشبكة هو نظام خارج الشبكة. يحتوي هذا على معظم المكونات نفسها للإعداد المرتبط بالشبكة ، ويتصل بصندوق التكسير بالمنزل ، ولكنه لا يتصل بشبكة المرافق. بدلاً من ذلك ، يتضمن مجموعة كبيرة من البطاريات تسمى أ البنك البطارية، يقوم بتخزين الطاقة الشمسية الزائدة خلال النهار. عندما تغرب الشمس وتتوقف الصفيف عن توليد الكهرباء ، يستمد المنزل الطاقة المخزنة من بنك البطارية. في اليوم التالي ، عندما تشرق الشمس مرة أخرى ، تقوم الصفيف بإعادة شحن البطاريات ، وتستمر الدورة اليومية.

تعتبر الأنظمة خارج الشبكة شائعة في المناطق النائية حيث لا تتوفر إمكانية التوصيل أو أنها باهظة الثمن. كما أنها تحظى بشعبية لدى عشاق الطاقة الشمسية (أو الطاقة المتجددة) الذين يفضلون توفير كل الطاقة المنزلية الخاصة بهم. تكلف الأنظمة خارج الشبكة حوالي ضعف تكلفة الشبكة وتتطلب المزيد من المراقبة والصيانة ، لكنها تقدم مكافأة الاستقلال التام للطاقة.

النوع الثالث من النظام هو مزيج من الشبكة المتصلة وغير المتصلة بالشبكة ويطلق عليه ، وليس من المستغرب ، تعادل الشبكة مع بطارية احتياطية. الاسم يلخص إلى حد كبير ما يفعله. إنه مرتبط بالشبكة ، ولديه بنك بطارية للطاقة الاحتياطية عند تعطل الشبكة. عادةً ما يكون بنك البطاريات صغيرًا نسبيًا ولا يشغل سوى عدد قليل من "الأحمال الحرجة" في المنزل ، مثل الثلاجة ومعدات التدفئة وبعض الأضواء والمنافذ. ويمكنه أيضًا استخدام البطاريات للاستفادة من معدلات الفائدة خارج أوقات الذروة ، وجذب طاقة الشبكة عندما تكون رخيصة نسبيًا. ومع ذلك ، فإن إضافة بطارية احتياطية لنظام مرتبط بالشبكة يتطلب معدات معقدة ومكلفة ، ناهيك عن التصميم والتركيب المعقد بالإضافة إلى صيانة البطارية. لهذا السبب ، يختار معظم أصحاب المنازل الأنظمة الأساسية المرتبطة بالشبكة بدلاً من ذلك.

تسمى الكهرباء الشمسية تقنيا الكهروضوئية، أو PV ، وهو مزيج من الكلمات صورة فوتوغرافية (للضوء) و فولت (للكهرباء). ضوء الشمس يحتوي على وحدات من الطاقة الضوئية تسمى الفوتونات. تقوم الألواح الشمسية بتحويل تلك الطاقة إلى كهرباء بخلاياها الشمسية المصنوعة من السيليكون البلوري ، وهو شبه موصل - مادة تحول أحد أشكال الطاقة إلى كهرباء. ببساطة ، تضرب فوتونات الضوء جانبًا واحدًا من الخلايا الشمسية ؛ هذا يثير الإلكترونات في شبه الموصل ، والكهرباء تخرج من الجانب الآخر. المواد الموصلة (بشكل أساسي ، الأسلاك) تلتقط هذه الطاقة وتغذيها بالنظام الشمسي (PV).

تنتج الألواح الشمسية الطاقة على شكل التيار المباشرأو العاصمة الكهرباء. ولكن الأجهزة المنزلية والأضواء تعمل التيار المتناوب، تيار مستمر. لذلك ، يجب تحويل التيار المستمر من الألواح الشمسية إلى تيار متردد باستخدام جهاز يسمى أ DC-to-AC العاكس. تستخدم بعض الأنظمة عاكسًا واحدًا (يسمى عاكس السلسلة) ، والذي يحول الطاقة من جميع الألواح الشمسية ؛ البعض الآخر يستخدم المحولات الدقيقة ، التي تتصل بلوحة واحدة أو لوحتين لكل منها وسرية في كل لوحة (أو زوج من الألواح).

بمجرد تحويل الطاقة إلى التيار المتردد ، يمر عبر مفتاح فصل (والذي يستخدم لعزل الصفيف الشمسي من بقية النظام ، من أجل السلامة والإصلاحات ، وما إلى ذلك) ثم من خلال مقياس إنتاج PV ، والذي يتتبع الطاقة الشمسية أنتجت. أخيرًا ، يتم تغذية الطاقة في صندوق قواطع المنزل ، عادةً مع قواطع دوائر خاصة. على الجانب الآخر من مربع الكسارة أ صافي متر ، والذي يسمح بتشغيل الطاقة داخل وخارج الشبكة ، على عكس مقياس قياسي أحادي الاتجاه ، والذي يسمح بتدفق الطاقة فقط من الشبكة إلى المنزل. يسجل المقياس الصافي كلاً من الطاقة الواردة والصادرة ، بحيث يمكنك أنت وشركة المرافق تتبع أسرتك شبكة استخدام الكهرباء.

تتضمن جميع الأنظمة المرتبطة بالشبكة وسيلة "للإغلاق السريع" أو القدرة على تعطيل النظام في المصفوفة. وهذا يتيح لموظفي الطوارئ (رجال الإطفاء ، وما إلى ذلك) إغلاق نظام PV من خارج المنزل قبل دخوله. تتضمن الأنظمة التي تحتوي على محولات سلسلة معدات إيقاف تشغيل منفصلة ، في حين أن تلك التي تحتوي على محولات دقيقة لديها إمكانية إيقاف تشغيل تلقائية مدمجة في المحولات الدقيقة.