ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์
Contents in this article

ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ทำงานอย่างไร?

พลังงานความร้อนขนาดใหญ่ของดวงอาทิตย์ทำให้เป็นแหล่งพลังงานที่น่าดึงดูดใจอย่างมาก พลังงานนี้สามารถแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสตรงและพลังงานความร้อนได้โดยตรง พลังงานแสงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่สะอาด อุดมสมบูรณ์ และไม่รู้จักเหนื่อยที่มีอยู่บนโลก แผงโซลาร์เซลล์หรือระบบโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้แผง (แผง SPV) ถูกจัดเรียงบนหลังคาหรือในโซลาร์ฟาร์มในลักษณะที่รังสีสุริยะตกลงบนแผงโซลาร์เซลล์สุริยะเพื่อให้เกิดปฏิกิริยาที่แปลงรังสีแสงของดวงอาทิตย์เป็นไฟฟ้า

พลังงานแสงอาทิตย์สามารถใช้เป็นพลังงานให้กับอาคารเดียวหรือสามารถใช้ในระดับอุตสาหกรรมได้ เมื่อใช้ในปริมาณน้อย สามารถเก็บไฟฟ้าเพิ่มเติมในแบตเตอรี่หรือป้อนเข้าในโครงข่ายไฟฟ้า พลังงานแสงอาทิตย์ นั้นไร้ขอบเขต และข้อจำกัดเพียงอย่างเดียวคือความสามารถของเราในการแปลงเป็นไฟฟ้าในลักษณะที่ทำกำไรได้ เครื่องคิดเลขพลังงานแผงเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดเล็ก ของเล่น และตู้โทรศัพท์

คำจำกัดความของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์

ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์แปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าเช่นเดียวกับแบตเตอรี่แปลงพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้าหรือเครื่องยนต์รถยนต์แปลงพลังงานเคมีเป็นพลังงานกลหรือมอเตอร์ไฟฟ้า (ใน ยานพาหนะไฟฟ้า EV) แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล เซลล์ SPV แปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้า เซลล์แสงอาทิตย์ไม่ได้ผลิตกระแสไฟฟ้าโดยใช้ความร้อนจากดวงอาทิตย์ แต่รังสีที่ตกกระทบมีปฏิกิริยากับวัสดุเซมิคอนดักเตอร์เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า

ไฟฟ้าอาจถูกกำหนดให้เป็นการไหลของอิเล็กตรอน ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์แสงอาทิตย์สร้างกระแสนี้ได้อย่างไร โดยทั่วไปจะต้องจัดหาพลังงานเพื่อย้ายอิเล็กตรอนออกจากนิวเคลียสของอะตอม วาเลนซ์อิเล็กตรอน (นั่นคือ อิเล็กตรอนที่อยู่ในเปลือกชั้นนอกของอะตอม) มีระดับพลังงานสูงสุดของอิเล็กตรอนที่ยังคงจับกับอะตอมของแม่ (เนื่องจากอยู่ห่างจากนิวเคลียสเมื่อเปรียบเทียบกับอิเล็กตรอนในเปลือกชั้นใน ). จำเป็นต้องมีพลังงานเพิ่มเติมในการกำจัดอิเล็กตรอนออกจากอะตอมอย่างสมบูรณ์ ดังนั้น อิเล็กตรอนอิสระจึงมีระดับพลังงานที่สูงกว่าอิเล็กตรอนของวาเลนซ์

Fig1. Energy band diagram

รูปด้านบนแสดงแผนภาพแถบพลังงาน ซึ่งแสดงระดับพลังงานสองระดับ แถบเวเลนซ์และแถบการนำไฟฟ้า วาเลนซ์อิเล็กตรอนอยู่ในแถบเวเลนซ์และอิเล็กตรอนอิสระในแถบการนำไฟฟ้าที่สูงขึ้น ในเซมิคอนดักเตอร์ มีช่องว่างระหว่างเวเลนซ์และแถบการนำไฟฟ้า ดังนั้นจึงต้องจัดหาพลังงานสำหรับเวเลนซ์อิเล็กตรอนเพื่อไปยังแถบการนำไฟฟ้า ซึ่งหมายความว่าจะต้องจ่ายพลังงานเพื่อเอาเวเลนซ์อิเล็กตรอนออกจากอะตอมของพ่อแม่เพื่อให้กลายเป็นอิเล็กตรอนอิสระ

ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์คืออะไร?

เมื่อซิลิคอนบริสุทธิ์อยู่ที่อุณหภูมิ 0 K (0 องศาเคลวินคือ – 273°C ) ตำแหน่งทั้งหมดในเปลือกอิเล็กตรอนชั้นนอกจะถูกครอบครอง เนื่องจากพันธะโควาเลนต์ระหว่างอะตอมและไม่มีอิเล็กตรอนอิสระ ดังนั้นแถบเวเลนซ์จึงเต็มและแถบการนำว่างเปล่าโดยสมบูรณ์ แม้ว่าเวเลนซ์อิเล็กตรอนจะมีพลังงานสูงสุด แต่ก็ต้องการพลังงานน้อยที่สุดในการกำจัดออกจากอะตอม (พลังงานไอออไนเซชัน) สามารถอธิบายได้ด้วยตัวอย่างอะตอมของตะกั่ว ในที่นี้พลังงานไอออไนเซชัน (ของอะตอมที่เป็นก๊าซ) ของการกำจัดอิเล็กตรอนตัวแรกคือ 716 kJ/mol และที่จำเป็นสำหรับอิเล็กตรอนตัวที่สองคือ 1450 kJ/mol ค่าเทียบเท่าสำหรับ Si คือ 786 และ 1577 kJ/mol

อิเล็กตรอนแต่ละตัวเคลื่อนที่ไปยังแถบการนำไฟฟ้าจะทิ้งตำแหน่งว่างไว้ ( เรียกว่ารู) ในพันธะเวเลนซ์ กระบวนการนี้เรียกว่าการ สร้างคู่อิเล็กตรอน-รู รูในผลึกซิลิกอนสามารถเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ คริสตัลได้เหมือนกับอิเล็กตรอนอิสระ วิธีการเคลื่อนที่ของรูมีดังนี้: อิเล็กตรอนจากพันธะใกล้รูสามารถกระโดดเข้าไปในรูได้ง่าย โดยทิ้งพันธะที่ไม่สมบูรณ์ไว้ กล่าวคือ รูใหม่ สิ่งนี้เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วและบ่อยครั้งอิเล็กตรอนจากพันธะใกล้เคียงจะเปลี่ยนตำแหน่งด้วยรู โดยส่งรูแบบสุ่มและเอาแน่เอานอนไม่ได้ตลอดทั้งของแข็ง ยิ่งอุณหภูมิของวัสดุสูงขึ้นเท่าใดอิเล็กตรอนและรูก็จะยิ่งกระวนกระวายใจมากขึ้นเท่านั้น

การสร้างอิเล็กตรอนและรูพรุนด้วยแสงเป็นกระบวนการหลักในปรากฏการณ์โฟโตโวลตาอิกโดยรวม แต่ไม่ได้สร้างกระแสไฟฟ้าขึ้นมาเอง หากไม่มีกลไกอื่นใดที่เกี่ยวข้องกับเซลล์แสงอาทิตย์ อิเล็กตรอนและรูที่สร้างแสงจะเคลื่อนที่ไปรอบๆ คริสตัลแบบสุ่มชั่วขณะหนึ่ง จากนั้นจึงสูญเสียพลังงานจากความร้อนเมื่อกลับสู่ตำแหน่งเวเลนซ์ ในการใช้ประโยชน์จากอิเล็กตรอนและรูเพื่อสร้างแรงไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า จำเป็นต้องมีกลไกอื่น – อุปสรรค “ที่มีศักยภาพ” ในตัว* เซลล์สุริยะมีแผ่นเวเฟอร์บาง ๆ สองแผ่น ของซิลิคอนประกบเข้าด้วยกันและ ติดกับลวดโลหะ

ในระหว่างการผลิตแท่งโลหะ ซิลิกอนจะถูก เจือล่วงหน้าก่อน ที่จะหั่นและจัดส่ง ยาสลบไม่ได้เป็นเพียง การเติมสิ่งเจือปน ลงในเวเฟอร์ซิลิคอนที่เป็นผลึกเพื่อทำให้เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ซิลิคอนมีอิเล็กตรอน 4 ตัวในเปลือกนอก วัสดุยาสลบที่เป็น บวก (p-type) เหล่า นี้เป็นโบรอนอย่างสม่ำเสมอซึ่งมี 3 อิเล็กตรอน (trivalent) เรียกว่า positive-carrier (ผู้รับ) สารเจือปน สารเจือปนเชิงลบ (n-type) คือ ฟอสฟอรัส ซึ่งมี 5 อิเล็กตรอน (เพนตาวาเลนต์) เรียกว่าสารเติมแต่งเชิงลบ (Donor) สารเจือปน

เซลล์สุริยะประกอบด้วย ชั้นกั้น ซึ่งถูกตั้งค่าโดยประจุไฟฟ้าที่อยู่ตรงข้ามกัน โดยหันเข้าหากันที่ด้านใดด้านหนึ่งของเส้นแบ่ง สิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นนี้จะคัดเลือกแยกอิเล็กตรอนและรูที่สร้างด้วยแสง โดยส่งอิเล็กตรอนไปยังด้านใดด้านหนึ่งของเซลล์ และรูอีกจำนวนมากไปยังอีกด้านหนึ่ง อิเล็กตรอนและรูที่แยกจากกันมีโอกาสน้อยที่จะรวมตัวกันใหม่และสูญเสียพลังงานไฟฟ้า การแยกประจุนี้สร้างความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าระหว่างปลายด้านใดด้านหนึ่งของเซลล์ ซึ่งสามารถใช้เพื่อขับเคลื่อนกระแสไฟฟ้าในวงจรภายนอกได้

เมื่อเซลล์สุริยะถูกแสงแดด การรวมกลุ่มของพลังงานแสงที่เรียกว่าโฟตอนสามารถผลักอิเล็กตรอนบางส่วนออกจาก P-layer ด้านล่างจากวงโคจรของพวกมันผ่านสนามไฟฟ้าที่ตั้งขึ้นที่ทางแยก PN และเข้าไปใน N-layer ชั้น N ซึ่งมีอิเล็กตรอนส่วนเกิน พัฒนากระแสอิเล็กตรอนส่วนเกิน ซึ่งสร้างแรงไฟฟ้าเพื่อผลักอิเล็กตรอนเพิ่มเติมออกไป ในทางกลับกันอิเล็กตรอนส่วนเกินเหล่านี้จะถูกผลักเข้าไปในลวดโลหะกลับไปที่ P-layer ด้านล่างซึ่งสูญเสียอิเล็กตรอนบางส่วนไป ดังนั้นกระแสไฟฟ้าจะไหลต่อไปจนกว่าแสงแดดจะตกกระทบบนแผง

ระบบโซลาร์เซลล์แสงอาทิตย์สามารถประหยัดพลังงานได้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น

เซลล์ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ในปัจจุบันแปลงพลังงานจากการแผ่รังสีเพียง 10 ถึง 14 เปอร์เซ็นต์เป็นพลังงานไฟฟ้า ในทางกลับกัน โรงไฟฟ้าเชื้อเพลิงฟอสซิลจะแปลงพลังงานเคมีจากเชื้อเพลิง 30-40 เปอร์เซ็นต์เป็นพลังงานไฟฟ้า ประสิทธิภาพการแปลงแหล่งพลังงานไฟฟ้าเคมีสูงขึ้นมากถึง 90 ถึง 95 %

ประสิทธิภาพการแปลงของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์คืออะไร?

ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ = พลังงานที่มีประโยชน์ / กำลังไฟฟ้าเข้า

ในกรณีของระบบโซลาร์เซลล์แสงอาทิตย์ ประสิทธิภาพจะอยู่ที่ประมาณ 15% ซึ่งหมายความว่าหากเรามีพื้นผิวเซลล์ 1 ม. 2 ต่อทุกๆ 100 W/ m 2 ของรังสีตกกระทบ จะส่งเพียง 15 W ไปยังวงจร

ประสิทธิภาพเซลล์ SPV = 15 W/ m 2 / 100 W/ m 2 = 15 %

ในกรณีของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด เราสามารถแยกความแตกต่างของประสิทธิภาพได้สองประเภท ได้แก่ ประสิทธิภาพแบบคูลอมบิก (หรือ Ah หรือแอมแปร์-ชั่วโมง) และประสิทธิภาพด้านพลังงาน (หรือ Wh หรือ วัตต์-ชั่วโมง) ในระหว่างกระบวนการชาร์จซึ่งแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานเคมี ประสิทธิภาพ Ah อยู่ที่ประมาณ 90% และประสิทธิภาพพลังงานประมาณ 75%

หลักการทำงานของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์

การผลิตเซลล์ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์

วัตถุดิบเป็นแร่ควอทซ์ (ทราย) ที่มีปริมาณมากเป็นอันดับสอง ควอตซ์เป็นแร่ที่กระจายอยู่ทั่วไป มีหลายพันธุ์ที่ส่วนใหญ่ประกอบด้วยซิลิกาหรือซิลิกอนไดออกไซด์ (SiO2) ที่มีสิ่งเจือปนเพียงเล็กน้อย เช่น ลิเธียม โซเดียม โพแทสเซียม และไททาเนียม
กระบวนการทำเซลล์แสงอาทิตย์จากแผ่นเวเฟอร์ซิลิกอนเกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรม 3 ประเภท
ก.) อุตสาหกรรมที่ผลิตเซลล์แสงอาทิตย์จากควอตซ์
b.) อุตสาหกรรมที่ผลิตเวเฟอร์ซิลิกอนจากควอตซ์และ
c.) อุตสาหกรรมที่ผลิตเซลล์แสงอาทิตย์จากซิลิคอนเวเฟอร์

ซิลิคอนเวเฟอร์ผลิตขึ้นในระบบโซลาร์เซลล์แสงอาทิตย์ได้อย่างไร?

ในขั้นแรก ซิลิคอนบริสุทธิ์ ถูกผลิตขึ้นโดย การลดและทำให้บริสุทธิ์ ของซิลิกอนไดออกไซด์ที่ไม่บริสุทธิ์ในควอตซ์ กระบวนการ Czochralski (Cz) : ปัจจุบันอุตสาหกรรม PV ใช้เส้นทางหลักสองเส้นทางในการแปลงวัตถุดิบโพลีซิลิคอนดิบเป็นเวเฟอร์สำเร็จรูป: เส้นทางโมโนคริสตัลไลน์โดยใช้กระบวนการ Czochralski (Cz) และเส้นทางผลึกหลายชั้นโดยใช้กระบวนการ แข็งตัวตามทิศทาง (DS) ความแตกต่างหลัก ๆ ระหว่างสองวิธีนี้อยู่ที่การหลอมโพลิซิลิกอน การขึ้นรูปเป็นแท่ง ขนาดของแท่งโลหะ และการขึ้นรูปแท่งหลอมเป็นอิฐสำหรับการหั่นเวเฟอร์

  • กระบวนการ Czochralski (Cz) : วิธี Cz สร้างแท่งโลหะทรงกระบอก และตามด้วยการเลื่อยสายพานและลวดหลายขั้นตอนเพื่อผลิตเวเฟอร์ สำหรับถ้วยใส่ตัวอย่างขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 24 นิ้วทั่วไปที่โหลดโดยมีน้ำหนักการชาร์จเริ่มต้นประมาณ 180 กก. ต้องใช้เวลาประมาณ 35 ชั่วโมงในการหลอมโพลีซิลิคอนในถ้วยใส่ตัวอย่าง Cz จุ่มคริสตัลเมล็ดลงในส่วนที่หลอมเหลว แล้วดึงส่วนคอ ไหล่ และลำตัวออก และปลายกรวย ผลที่ได้คือแท่ง Cz ทรงกระบอกที่มีมวล 150–200 กก. หากต้องการทิ้งโลหะและสารปนเปื้อนอื่นๆ ทิ้ง จำเป็นต้องทิ้งเศษหม้อ 2-4 กิโลกรัมไว้ในเบ้าหลอม
  • กระบวนการแข็งตัวตามทิศทาง (DS) : แผ่นเวเฟอร์ DS แบบหลายผลึกถูกประดิษฐ์ขึ้นจากแท่งโลหะที่สั้นกว่าแต่กว้างกว่าและหนักกว่ามาก ประมาณ 800 กก. ซึ่งถือว่ามีรูปร่างเป็นลูกบาศก์เมื่อโพลีซิลิคอนหลอมละลายภายในเบ้าหลอมควอตซ์ หลังจากที่โพลีซิลิคอนละลาย กระบวนการ DS จะเกิดขึ้นโดยการสร้างการไล่ระดับอุณหภูมิโดยที่พื้นผิวด้านล่างของถ้วยใส่ตัวอย่างจะเย็นลงในอัตราที่แน่นอน คล้ายกับแท่ง Cz ส่วนของแท่งโลหะ DS ที่ผลิตในระหว่างการครอบตัดและการยกกำลังสองสามารถหลอมละลายสำหรับโลหะรุ่นต่อไปได้ ในกรณีของแท่ง DS ส่วนบนสุดมักจะไม่ถูกนำกลับมาใช้ใหม่เนื่องจากมีความเข้มข้นของสิ่งเจือปนสูง

เนื่องจากกระบวนการเริ่มต้นด้วยถ้วยหลอมละลายรูปทรงลูกบาศก์ แท่ง DS และแผ่นเวเฟอร์จึงมีรูปร่างเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัสอย่างเป็นธรรมชาติ ทำให้ง่ายต่อการสร้างเซลล์ที่มีผลึกหลายชั้นซึ่งสามารถครอบครองพื้นที่ทั้งหมดภายในโมดูลที่สมบูรณ์ได้ ต้องใช้เวลาประมาณ 76 ชั่วโมงในการผลิตแท่ง DS-silicon ทั่วไป ซึ่งเลื่อยเป็นก้อนอิฐ 36 ก้อนจากช่องเจาะขนาด 6 x 6 อิฐสำเร็จรูปทั่วไปมีหน้าตัดสี่เหลี่ยมจัตุรัสเต็ม 156.75 มม. x 156.75 มม. (246 ซม. 2 ของพื้นที่ผิว) และสูง 286 มม. ซึ่งได้แผ่นเวเฟอร์ 1,040 แผ่นต่อก้อน เมื่อความหนาของแผ่นเวเฟอร์เท่ากับ 180 µm และมี 95 µm ของอิฐ การสูญเสีย kerf ต่อเวเฟอร์ ดังนั้น จึงผลิตเวเฟอร์ 35,000–40,000 ชิ้นต่อแท่ง DS

บรรณานุกรม
1. https://sinovoltaics.com/solar-basics/solar-cell-production-from-silicon-wafer-to-cell/
2. หลักการและวิธีการพื้นฐานของ PV NTIS USA 1982 https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc1060377/
3. http://www.madehow.com/Volume-1/Solar-Cell.html#:~:text=To%20make%20solar%20cells%2C%20the,carbon%20dioxide%20and%20molten%20silicon.
4. บ้านไม้, ไมเคิล. Brittany Smith, Ashwin Ramdas และ Robert Margolis 2019. ต้นทุนการผลิตโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์แบบคริสตัลลีนและราคาที่ยั่งยืน: เกณฑ์มาตรฐานในครึ่งแรกของปี 2018 และแผนงานการลดต้นทุน Golden, CO: ห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติ https://www.nrel.gov/docs/fy19osti/72134.pdf pp. 15 et seq

ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ชนิดต่างๆ

เนื่องจากราคาเชื้อเพลิงฟอสซิลยังคงสูงขึ้นอย่างต่อเนื่องและมาตรฐานการปล่อยมลพิษยังคงเข้มงวดขึ้นทั่วโลก ความต้องการพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และการผลิตลม และโซลูชั่นการจัดเก็บพลังงานจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

คำว่าสุริยะหมายถึงดวงอาทิตย์ แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์เป็นแบตเตอรี่ที่ใช้ในการเก็บพลังงานที่แปลงจากการฉายรังสีสุริยะหรือพลังงานแสงเป็นไฟฟ้าโดยใช้เซลล์แสงอาทิตย์ (เรียกอีกอย่างว่าเซลล์แสงอาทิตย์หรือเซลล์แสงอาทิตย์) ผ่านผลกระทบของเซลล์แสงอาทิตย์ ไม่เกี่ยวข้องกับ ปฏิกิริยาเคมีเหมือนในแบตเตอรี่ เซลล์ PV ประกอบด้วยวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งรวมคุณสมบัติบางอย่างของโลหะและคุณสมบัติบางอย่างของฉนวน ซึ่งทำให้สามารถเปลี่ยนแสงเป็นไฟฟ้าได้

เมื่อแสงถูกดูดซับโดยเซมิคอนดักเตอร์ โฟตอนของแสงสามารถถ่ายโอนพลังงานของพวกมันไปยังอิเล็กตรอน ทำให้เกิดการไหลของอิเล็กตรอน กระแสไฟฟ้าคืออะไร? เป็นการไหลของอิเล็กตรอน กระแสนี้ไหลออกจากเซมิคอนดักเตอร์ไปยังลีดเอาต์พุต ลีดเหล่านี้เชื่อมต่อกับแบตเตอรี่หรือกริดผ่านวงจรอิเล็กทรอนิกส์และอินเวอร์เตอร์เพื่อควบคุมและสร้างกระแสสลับ

วิธีการใช้ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์

ระบบ SPV แบบสแตนด์อโลน (หรือนอกกริด):

ที่นี่พลังงานแสงอาทิตย์ใช้สำหรับบ้านเดี่ยวหรือหน่วยอุตสาหกรรมหรือชุมชนขนาดเล็ก พลังงานที่ผลิตโดยแผงโซลาร์เซลล์จะถูกส่งไปยังแบตเตอรี่ผ่านตัวควบคุมอิเล็กทรอนิกส์และแบตเตอรี่จะเก็บพลังงานไว้ DC จากแบตเตอรี่จะกลับด้านเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ; โหลดไฟฟ้าดึงไฟฟ้าจากแบตเตอรี่เหล่านี้ โดยปกติระบบสุริยะบนชั้นดาดฟ้าขนาด 1 กิโลวัตต์ต้องใช้พื้นที่ 10 ตร.ม. เมตรของพื้นที่ปราศจากเงา อย่างไรก็ตาม ขนาดจริงจะขึ้นอยู่กับปัจจัยในพื้นที่ของการแผ่รังสีดวงอาทิตย์และสภาพอากาศ ประสิทธิภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ รูปร่างของหลังคา ฯลฯ

รูปที่ 2 ระบบสุริยะนอกกริดอย่างง่าย
รูปที่ 2 ระบบสุริยะนอกกริดอย่างง่าย

ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์แบบเชื่อมกับกริดแบบตรง (หรือระบบที่ผูกกับกริด)

ในระบบที่ผูกกับกริดแบบตรง (หรือระบบที่ผูกกับกริด) แผง SPV จะเชื่อมต่อกับสายจ่ายไฟฟ้าสาธารณะผ่านตัวควบคุมและมาตรวัดพลังงาน ที่นี่ ไม่ใช้แบตเตอรี่ ไฟฟ้าจะใช้ก่อนเพื่อจ่ายไฟให้กับความต้องการไฟฟ้าของบ้านในทันที เมื่อตรงตามความต้องการเหล่านั้น กระแสไฟฟ้าเพิ่มเติมจะถูกส่งไปยังกริดผ่านเครื่องวัดพลังงาน ด้วยกริดที่เชื่อมต่อระบบพลังงานแสงอาทิตย์เมื่อบ้านต้องการพลังงานมากกว่าที่แผงโซลาร์เซลล์ผลิต ความสมดุลของไฟฟ้าที่ต้องการจะถูกจ่ายโดยกริดยูทิลิตี้

ตัวอย่างเช่น หากโหลดไฟฟ้าในบ้านใช้กระแสไฟ 20 แอมแปร์ และพลังงานแสงอาทิตย์สร้างได้เพียง 12 แอมแปร์ ก็จะดึง 8 แอมแปร์ออกจากกริด เห็นได้ชัดว่าในตอนกลางคืน ความต้องการไฟฟ้าทั้งหมดมาจากกริด เนื่องจากด้วยระบบเชื่อมต่อกริด คุณจะไม่เก็บพลังงานที่คุณสร้างขึ้นในระหว่างวัน

ข้อเสีย อย่างหนึ่งของระบบประเภทนี้คือเมื่อไฟดับ ระบบก็เช่นกัน นี่เป็นเหตุผลด้านความปลอดภัย เนื่องจากคนเดินสายที่ทำงานเกี่ยวกับสายไฟจำเป็นต้องรู้ว่าไม่มีแหล่งป้อนอาหารให้กับกริด อินเวอร์เตอร์แบบผูกกับกริดจะต้องตัดการเชื่อมต่อโดยอัตโนมัติเมื่อไม่รับรู้ถึงกริด ซึ่งหมายความว่าคุณไม่สามารถจ่ายไฟได้ในระหว่างที่ไฟฟ้าดับหรือเหตุฉุกเฉิน และคุณไม่สามารถเก็บพลังงานไว้ใช้ในภายหลังได้ คุณยังควบคุมไม่ได้ว่าจะใช้พลังงานจากระบบเมื่อใด เช่น ในช่วงที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุด

ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์แสงอาทิตย์แบบกริดแบบโต้ตอบหรือแบบผูกกับกริด (ไฮบริด)

ยังมีระบบอื่นที่เราสามารถจัดหาให้กับระบบกริดได้ เราสามารถหารายได้หรือรับพลังงานที่เราจ่ายไปคืนเมื่อจำเป็น

ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ที่ไม่มีที่เก็บแบตเตอรี่ - Grid Interactive หรือ Grid-tied (ไฮบริด)

ระบบ SPV เหล่านี้ผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์และจ่ายโหลดภายในองค์กรและให้กับระบบจำหน่ายในพื้นที่ ส่วนประกอบของระบบ SPV ประเภทนี้คือ (ก) แผง SPV และ (ข) อินเวอร์เตอร์ ระบบเชื่อมต่อโครงข่ายคล้ายกับระบบไฟฟ้าทั่วไป ยกเว้นว่าไฟฟ้าบางส่วนหรือทั้งหมดมาจากดวงอาทิตย์ ข้อเสียของระบบเหล่านี้ที่ไม่มีที่เก็บแบตเตอรี่คือไม่มีแหล่งจ่ายไฟระหว่างที่ไฟฟ้าดับ

ข้อดี ระบบโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์แบบผูกกับตาราง (ไฮบริด) โดยไม่ต้องใช้แบตเตอรี่

เป็นระบบที่มีราคาถูกที่สุดและมีการบำรุงรักษาเพียงเล็กน้อย
หากระบบผลิตพลังงานมากกว่าความต้องการภายในองค์กร พลังงานเพิ่มเติมจะถูกแลกเปลี่ยนกับโครงข่ายไฟฟ้า
ระบบ Grid-direct มีประสิทธิภาพสูงกว่าเพราะไม่เกี่ยวข้องกับแบตเตอรี่
แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นหมายถึงขนาดลวดที่เล็กกว่า
ค่าใช้จ่ายโดยประมาณของระบบสุริยะบนชั้นดาดฟ้าที่เชื่อมต่อกับตารางสำหรับปีงบประมาณ 2018-19 แตกต่างกันไปจาก Rs. 53 ต่อวัตต์ – Rs. วัตต์ละ 60.

แผนภาพระบบโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ รูปที่ 3 กริดผูกพลังงานแสงอาทิตย์โดยไม่ต้องใช้แบตเตอรี่
รูปที่ 3 กริดผูกพลังงานแสงอาทิตย์โดยไม่ต้องใช้แบตเตอรี่
Fig 4. Grid tied solar with battery storage
Fig 4. Grid tied solar with battery storage

ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์แสงอาทิตย์แบบกริดแบบโต้ตอบหรือแบบผูกกับกริด (ไฮบริด) พร้อมที่เก็บแบตเตอรี่

ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ประเภทนี้เชื่อมต่อกับโครงข่ายและสามารถมีคุณสมบัติได้รับแรงจูงใจจากรัฐ ในขณะที่ยังลดค่าสาธารณูปโภคของคุณอีกด้วย ในขณะเดียวกัน หากไฟฟ้าดับ ระบบนี้มีไฟสำรอง ระบบผูกกริดที่ใช้แบตเตอรี่จะให้พลังงานระหว่างที่ไฟฟ้าดับและสามารถเก็บพลังงานไว้เพื่อใช้ในกรณีฉุกเฉิน โหลดที่จำเป็นเช่นไฟและเครื่องใช้ยังมีพลังงานสำรองเมื่อไฟฟ้าดับ นอกจากนี้ยังสามารถใช้พลังงานในช่วงเวลาที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุด เนื่องจากพลังงานถูกจัดเก็บไว้สำหรับแบตเตอรีแบตเตอรีเพื่อใช้ในภายหลัง

ข้อเสียเปรียบหลักของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์นี้คือ ค่าใช้จ่ายสูงกว่าระบบกริดแบบพื้นฐานและมีประสิทธิภาพน้อยกว่า มีส่วนประกอบเพิ่มเติมด้วย การเพิ่มแบตเตอรี่ยังต้องใช้ตัวควบคุมการชาร์จเพื่อป้องกัน จะต้องมีแผงย่อยที่มีโหลดสำคัญที่คุณต้องการสำรองข้อมูลด้วย ระบบไม่ได้สำรองโหลดทั้งหมดที่บ้านใช้บนกริด โหลดสำคัญที่จำเป็นเมื่อไฟฟ้าดับ พวกเขาถูกแยกออกเป็นแผงย่อยสำรอง

Please share if you liked this article!

Share on facebook
Share on twitter
Share on pinterest
Share on linkedin
Share on print
Share on email
Share on whatsapp

Did you like this article? Any errors? Can you help us improve this article & add some points we missed?

Please email us at webmaster @ microtexindia. com

On Key

Hand picked articles for you!

เข้าร่วมจดหมายข่าวของเรา!

เข้าร่วมรายชื่อผู้รับจดหมายของเรา 8890 บุคคลที่น่าทึ่งซึ่งอยู่ในวงของการอัปเดตล่าสุดของเราเกี่ยวกับเทคโนโลยีแบตเตอรี่

อ่านนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราที่นี่ – เราสัญญาว่าเราจะไม่เปิดเผยอีเมลของคุณกับใคร & เราจะไม่สแปมคุณ คุณสามารถยกเลิกการสมัครได้ตลอดเวลา