تكوين ومبدأ نظام إمدادات الطاقة الشمسية

1) الألواح الضوئية: القوة الرئيسية لتحويل الطاقة الضوئية
الألواح الضوئية في نظام إمدادات الطاقة الشمسية مصنوعة عادة من السيليكون أحادي البلور، السيليكون متعدد البلور، السيليكون غير الملموس، آرسنيد الغاليوم، النحاس، إنديوم غاليوم سيلنيد،الخعلى سبيل المثال، السيليكون أحادي البلورات هو بلور واحد من السيليكون مع بنية شبكة كاملة أساسا.إنها مادة أشباه الموصلات الجيدة ذات كفاءة تحويل كهربائي ضوئي عالية نسبياً، والتي يمكن أن تصل إلى حوالي 24٪؛ عملية تصنيع السيليكون البوليكريستالية مشابهة لعملية صناعة السيليكون أحادي البلورية ، ولكن كفاءة التحويل الضوئي أقل قليلاً.السيليكون الجامد ينتمي إلى السيليكون الجامد، وهي بلورات صغيرة بنية سوداء أو رمادية سوداء ذات نقاء منخفض ، ولكن أداء ضوئي ضعيف جيد ؛ يستخدم أيضًا أرسينيد الغاليوم في الألواح الضوئية كمواد مهمة لنصف الموصلات.يتم استخدام سيليند الغاليوم والنحاس في الغالب في الخلايا الشمسية ذات الألواح الرقيقة المركبة مثل الخلايا الشمسية من الجيل الثاني.

في الوقت نفسه، هناك في كثير من الأحيان طبقة خاصة على سطح الألواح الضوئية، والتي تستخدم للحد من انعكاس أشعة الشمس،وتحسين كفاءة استخدام الطاقة الضوئيةعندما تتعرض لأشعة الشمس، تلعب مواد أشباه الموصلات في الألواح الضوئية دورا رئيسيا. على سبيل المثال، الألواح الضوئية المصنوعة من مواد السيليكون،عندما تضيء طاقة الفوتون في ضوء الشمس على الموصل، فإنه سيثير الإلكترونات في أشباه الموصلات، مما يجعلها تقفز من نطاق التكيف إلى نطاق التوصيل، وبالتالي توليد أزواج الإلكترونات الثقوب.تحت تأثير الحقل الكهربائي الداخلي للشاشة، تتحرك الإلكترونات والثقوب إلى الطرفين على التوالي ، وبالتالي تشكل قوة كهربائية محفزة ضوئيًا. طالما أن الدائرة الخارجية متصلة بطرفي اللوحة الضوئية,يمكنها توليد التيار، وتحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية، وتوفير مصدر طاقة لنظام إمدادات الطاقة الشمسية بأكمله.

2) البطارية: "مخزن" للطاقة الكهربائية
البطاريات تلعب دوراً هاماً للغاية في نظام إمدادات الطاقة الشمسية ويمكن أن تسمى "متجر تخزين" للطاقة الكهربائيةالكهرباء المولدة من الألواح الكهروضوئية لا تستخدم فقط للحمل الحاليفي هذه المرحلة تبدأ البطارية في أداء وظيفتها التخزين وتخزين هذه الكهرباء الزائدة. عندما يكون هناك ضوء شمسي غير كاف، مثل الأيام الغائمة أو الليالي,عندما لا تستطيع الألواح الضوئية توليد الكهرباء الكافية أو حتى لا تستطيع توليد الكهرباء،البطارية سوف تطلق الكهرباء المخزنة سابقا لضمان أن النظام يمكن أن توفر الطاقة بشكل مستمر ومستقر للحمل، بحيث لا يواجه نظام إمدادات الطاقة الشمسية بأكمله حالات غير مستقرة مثل انقطاع التيار الكهربائي بسبب تغيرات في ظروف الإضاءة ، والحفاظ على تشغيل مستقر للنظام.

3) المراقب: "الخادم الذكي" لعملية النظام
جهاز التحكم هو "الخادم الذكي" لنظام إمدادات الطاقة الشمسية. إنه يراقب الجهد والتيار الخارجي من اللوحة الشمسية في جميع الأوقات. من ناحية،يمكنها ضبط توزيع وتخزين الطاقة الكهربائية بشكل ذكيعلى سبيل المثال، وفقا لحالة الطاقة من البطارية، فإنه يمكن أن تتحكم بشكل معقول عملية شحن من اللوحة الشمسية إلى البطارية. عندما تكون البطارية كاملة تقريبا،سوف يقوم جهاز التحكم بتعديل تيار الشحن والمعايير الأخرى لتجنب الإفراط في الشحنعندما تحتاج البطارية إلى تفريغ لتشغيل الحمل، فإنه سوف أيضا التحكم بدقة في الطاقة المخرجة وفقا لطلب الطاقة الفعلية للحمل.

من ناحية أخرى، جهاز التحكم لديه مجموعة متنوعة من وظائف الحماية لضمان سلامة واستقرار النظام.وظائف مثل الحماية الكهربائية يمكن أن تمنع التيار غير الطبيعي والجهد في الدائرة من التسبب في تلف النظام؛ وظيفة حماية الاتصال العكسي ، سواء كانت لوحة فوتوغرافية أو بطارية ، إذا كان هناك خطأ في الأسلاك من القطب العكسي ،يمكن للمراقب التأكد من أنه لن يتلف ويمكن أن يستمر في العمل بشكل طبيعي بعد تصحيح الأسلاكوظيفة حماية الدائرة القصيرة، بمجرد حدوث الدائرة القصيرة في الدائرة، فإن جهاز التحكم سوف يقطع الدائرة في الوقت المناسب لتجنب سلسلة من مخاطر السلامة الناجمة عن الدائرة القصيرة.هناك أيضاً حماية من التيار الزائد، حماية الإفراط في الشحن ، حماية الإفراط في التفريغ ، الخ. يمكن أن يؤدي الإفراط في الشحن إلى تبخير الالكتروليت في البطارية وتسبب خلل في التشغيل ،سيسبب الإفراط في تفريغ البطارية فشل مبكر للبطاريةمن خلال وظائف الحماية هذه ، يحمي جهاز التحكم التشغيل الطبيعي لنظام إمدادات الطاقة الشمسية في جميع الاتجاهات ،حتى تتمكن من العمل بشكل مستقر لفترة طويلة.

IV) المحول والحمل: تحويل الطاقة ومحطة الاستهلاك
الوظيفة الأساسية للمحول هي تحويل الطاقة المشتركة إلى طاقة التيار المتردد للاستخدام بواسطة الحمل. على وجه التحديد ، تنتج الألواح الشمسية طاقة مترددة ،ولكن معظم الطاقة المستخدمة في حياتنا اليومية والعديد من السيناريوهات الصناعية والتجارية هي الطاقة المتغيرةعبارة عن عبارة عن عبارة عن عبارة عن عبارة عن عبارة عن عبارة عن عبارة عن عبارة عن عبارة عن عبارة عن عبارة عن عبارة عن عبارة عن عبارة.ويتم التحكم في التوصيل أو قطع أنبوب IGBT عن طريق تعديل عرض النبضات PWMعندما يتم توصيل مصدر الطاقة المشترك،يتم تشكيل الموجات المربعة المختلفة الإيجابية والسلبية على الملف الأساسي للمحول من خلال مجموعات مختلفة من التوصيل والقطع في أنبوب IGBTبمساعدة مرشح LC AC ، تشكل الطرف الخارجي في النهاية جهد AC sinusoidal ، وبالتالي استكمال التحويل من DC إلى AC.
الحمل هو مستخدم الطاقة الكهربائية ومحطة استهلاك الطاقة الكهربائية لنظام الطاقة الشمسية بأكمله. يمكن أن يكون مجموعة متنوعة من المعدات الكهربائية، مثل المصابيح الكهربائية،التلفازات، الثلاجات وغيرها من الأجهزة الكهربائية في المنزل، المحركات ومعدات الإنتاج في الصناعة، ومعدات الإضاءة والعرض في الأماكن التجارية، الخ.هذه الأحمال تعتمد على التيار المتردد المتحول من قبل المحول لتحقيق وظائفهم الخاصة، مثل الأضواء الكهربائية لتحقيق وظائف الإضاءة ، المحركات لدفع الآلات للعمل ، الخ الأحمال المختلفة تستهلك الطاقة الكهربائية وفقا للاحتياجات الفعلية ،وتشكل معاً ربط استهلاك الطاقة الكهربائية لنظام إمدادات الطاقة الشمسية.