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!

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