ระบบพลังงานแสงอาทิตย์เอซี

แผงโซลาร์เซลล์สร้างกระแสไฟ AC หรือ DC หรือไม่?

แผงโซลาร์เซลล์ผลิตกระแสไฟฟ้าเมื่อรับพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่แผ่ออกมาจากดวงอาทิตย์ ดวงอาทิตย์ปล่อยโฟตอนที่เดินทางเป็นระยะทางไกลมายังโลกและชนแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งประมวลผลและแปลงรังสีนั้นให้เป็นไฟฟ้า

กระแสไฟฟ้ากระแสสลับต้องใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากระบบขดลวดที่วางอย่างสมมาตรซึ่งหมุนด้วยความถี่ที่กำหนด (60 หรือ 50 เฮิรตซ์) ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่ไม่เกิดขึ้นในแผงเซลล์แสงอาทิตย์ แผงโซลาร์เซลล์สร้างขึ้นในกระแสตรงโดยใช้กระบวนการทางกายภาพที่แตกต่างกันที่เรียกว่าเอฟเฟกต์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ โดยโฟตอนจะแทนที่อิเล็กตรอนจากโครงสร้างเซมิคอนดักเตอร์ซิลิคอน และทำให้เกิดกระแสตรง

ทำความรู้จัก DC และ AC: อะไรคือความแตกต่าง?
ความแตกต่างระหว่างสิ่งเหล่านี้เป็นพื้นฐาน: พลังงานไฟฟ้ากระแสตรงจะทำงานอย่างต่อเนื่องในทิศทางเดียวของประจุไฟฟ้าที่ค่าเท่ากันในเวลา ในทางกลับกัน กระแสสลับตามที่คุณคาดหวังจากชื่อนี้ จะสลับหรือกลับทิศทางเป็นระยะ (จำนวนครั้งต่อวินาที - 60 ในสหรัฐอเมริกา) โดยเปลี่ยนขนาดตามเวลาอย่างต่อเนื่อง

ในช่วงปีแรก ๆ ของการผลิตไฟฟ้า กระแสตรงเป็นมาตรฐานในสหรัฐอเมริกา อย่างไรก็ตาม การดำเนินงานมีปัญหาหลายประการ ประการแรก ไม่สามารถแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นหรือต่ำลงได้อย่างง่ายดาย ขณะเดียวกัน คุณลักษณะนี้สามารถทำได้ด้วยไฟฟ้ากระแสสลับโดยใช้หม้อแปลงไฟฟ้า นอกจากนี้ การขนส่งพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงในระยะทางไกลยังทำให้เกิดการสูญเสียไฟฟ้าสูง ส่งผลให้ต้นทุนเพิ่มขึ้น

จากข้อมูลข้างต้น นับจากสมัยนั้น กระแสไฟฟ้ากระแสสลับเป็นผู้นำในการใช้งานแหล่งจ่ายไฟฟ้าส่วนใหญ่ทั่วโลก เช่น การผลิต การส่งผ่าน และการจำหน่ายเช่นกัน และทิ้งพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงไว้เบื้องหลังในการใช้งานแรงดันไฟฟ้าต่ำในจำนวนที่จำกัดมาก .

เหตุใดการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์จึงผลิตเฉพาะ DC เท่านั้น
การผลิตไฟฟ้าแบบธรรมดานั้นอาศัยการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าประเภทที่ใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลกใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์นี้ โดยแปลงพลังงานกลที่เกิดจากการหมุนเป็นพลังงานไฟฟ้า ซึ่งสามารถใช้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับได้ เช่น โรงไฟฟ้าพลังน้ำและเทอร์โมอิเล็กทริก กังหันลม และอื่นๆ อีกมากมาย

ต่างจากที่กล่าวข้างต้น แผงโซลาร์เซลล์ประเภทต่างๆ ไม่ใช่ประเภทใดประเภทหนึ่งที่ขับเคลื่อนด้วยการเคลื่อนที่ทางกล แต่ต้องอาศัยการแปลงพลังงานประเภทอื่นแทน แผงเซลล์แสงอาทิตย์แปลงพลังงานของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าโดยตรง (แสดงเป็นโฟตอนที่เดินทางจากดวงอาทิตย์) เป็นไฟฟ้ากระแสตรง โดยการแทนที่อิเล็กตรอนจากโครงสร้างอะตอมของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ เช่น ซิลิคอน (อ่านเกี่ยวกับวัสดุที่ประกอบเป็นแผงโซลาร์เซลล์) เปลี่ยนสถานะแพสซีฟของพวกมันให้เป็น โหมดการนำไฟฟ้าที่ใช้งานอยู่ กระบวนการนี้เรียกว่าปรากฏการณ์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ (PV)

ฉันจะรับ AC จากระบบพลังงานแสงอาทิตย์ของฉันได้อย่างไร
หากต้องการรับไฟฟ้ากระแสสลับจากอาร์เรย์ PV จะต้องติดอุปกรณ์ที่เพียงพอไว้
เมื่อพูดถึงการติดตั้ง PV มีทางเลือกมากมายสำหรับการเดินสายไฟ (อ่านคำแนะนำในการเดินสายไฟระบบสุริยะนอกโครงข่ายของเรา) และการนำระบบของคุณไปใช้จริง อย่างไรก็ตาม แผนภาพพื้นฐานแต่ใช้บ่อยแสดงในรูปที่ 3 ซึ่งประกอบด้วย:
แผงเซลล์แสงอาทิตย์
โหลด AC สำหรับการใช้พลังงาน
อุปกรณ์แปลงไฟ DC เป็น AC – คลื่นไซน์บริสุทธิ์หรืออินเวอร์เตอร์แบบผูกกริด (ดูตัวเลือกอันดับต้น ๆ ของเราสำหรับโซลูชันอินเวอร์เตอร์แบบผูกกริด)
มิเตอร์สาธารณูปโภคสำหรับการเชื่อมต่อกับโครงข่าย
อุปกรณ์กักเก็บพลังงานสำหรับพลังงานสำรอง (อุปกรณ์เสริมสำหรับระบบผูกกริด)
อย่างไรก็ตาม ขอบเขตในส่วนนี้ไม่ถือว่ามีรายละเอียดการติดตั้ง PV แต่มุ่งเน้นไปที่กลไกของการแปลง DC เป็น AC

การแปลง DC เป็น AC: อินเวอร์เตอร์
ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว อินเวอร์เตอร์เป็นอุปกรณ์สำคัญในการสร้างพลังงานแสงอาทิตย์ PV ซึ่งเป็นอุปกรณ์ประเภทสำคัญที่ใช้เป็นประจำในระบบโครงข่ายไฟฟ้าในปัจจุบันเพื่อควบคุมและควบคุมการไหลของพลังงานไฟฟ้า เรียกว่าอิเล็กทรอนิกส์กำลัง

หน้าที่หลักของอินเวอร์เตอร์คือการแปลงกระแสตรงที่ได้รับจากแผงเป็นไฟ AC ที่ใช้งานได้เพื่อจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้า กระบวนการที่สามารถทำได้โดยการสลับทิศทางของสัญญาณอินพุต DC กลับไปกลับมาเพื่อให้ได้สัญญาณเอาต์พุต AC ตามที่ต้องการ ความถี่และแรงดันไฟฟ้า

อินเวอร์เตอร์ตัวแรก (ค้นพบว่าอินเวอร์เตอร์คลื่นไซน์บริสุทธิ์ทำงานอย่างไร) ถูกสร้างขึ้นในศตวรรษที่ 19 และเป็นกลไก ในปัจจุบัน สวิตช์ไฟฟ้าประกอบด้วยทรานซิสเตอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โซลิดสเตตที่ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ซึ่งถูกสร้างขึ้นจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ เช่น ซิลิคอน และแกลเลียมอาร์เซไนด์ โดยมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าในการควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าเพื่อตอบสนองต่อสภาวะการทำงานบางอย่าง

สามารถใช้ตัวกรองและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ เพื่อทำความสะอาดสัญญาณและจัดรูปแบบให้เป็นรูปแบบคลื่นไซน์บริสุทธิ์ เพิ่มคุณภาพการบริการไฟฟ้า และลดต้นทุนการบำรุงรักษาและการดำเนินงาน

อินเวอร์เตอร์สมัยใหม่สามารถทำหน้าที่เพิ่มเติมได้ เช่น การตรวจสอบระบบอย่างชาญฉลาด ซึ่งช่วยให้มีการไหลของพลังงานและข้อมูลแบบสองทิศทางระหว่างด้านอุปสงค์และอุปทาน นี่เป็นช่องทางในการสื่อสารกับผู้ให้บริการเครือข่ายสาธารณูปโภค โดยภายในเงื่อนไขการดำเนินงานกริดที่สำคัญจะเข้าควบคุมเพื่อควบคุมการทำงานของระบบ PV และเสริมสร้างปฏิสัมพันธ์ระหว่างผู้ใช้และเครือข่ายไฟฟ้า

เป็นไปได้หรือไม่ที่จะใช้ประโยชน์จากพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงที่ผลิตโดยแผงโซลาร์เซลล์?
โดยไม่คำนึงถึงการใช้อุปกรณ์ AC อย่างกว้างขวางในการใช้พลังงานในช่วงหลายปีหลังการผลิตกระแสไฟฟ้า แนวโน้มทางเทคโนโลยีใหม่ ๆ ก็เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง และการใช้งาน DC ก็ปรากฏขึ้นอย่างรวดเร็วในที่เกิดเหตุ

การใช้งาน DC สมัยใหม่ ได้แก่ อิเล็กทรอนิกส์กำลัง ยานพาหนะไฟฟ้า พลังงานทดแทน การจัดเก็บพลังงาน และระบบส่งไฟฟ้าแรงสูง (HVDC) และอื่นๆ อีกมากมาย ในลำดับแนวคิดเดียวกัน แนวคิดหลายข้อให้ผลลัพธ์ที่มีประสิทธิภาพและมีค่าใช้จ่ายน้อยกว่าแอปพลิเคชัน AC ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมแนวคิดเหล่านี้จึงได้รับการส่งเสริมในปัจจุบัน

ในแง่ของพลังงานแสงอาทิตย์ การพัฒนาไฟฟ้ากระแสตรงมีความเกี่ยวข้องอย่างมาก เนื่องจากเอาต์พุต PV อยู่ในกระแสตรง ซึ่งไม่จำเป็นต้องแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับหากโหลดเข้ากันได้กับไฟฟ้ากระแสตรง ในเวลาเดียวกัน สิ่งนี้จะช่วยหลีกเลี่ยงการสูญเสียกระบวนการแปลง

กริดอัจฉริยะกำลังรวบรวมแอปพลิเคชัน DC สมัยใหม่ทั้งหมดนี้ และสร้างสถานะที่มั่นคงในอุตสาหกรรมโดยรอคอยที่จะพัฒนาเทคโนโลยีทางเลือก มีประสิทธิภาพ ประหยัด และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมในด้านแหล่งจ่ายไฟ

การพัฒนาสาขาเหล่านี้จะมีความสำคัญในปีต่อๆ ไป โดยผสมผสานเทคโนโลยี AC และ DC เข้ากับระบบพลังงานแสงอาทิตย์ PV

คุณต้องการการตั้งค่าแผงโซลาร์เซลล์อะไรบ้างสำหรับเครื่องปรับอากาศพลังงานแสงอาทิตย์