Güneş enerjisi, en temiz ve en çok bulunan yenilenebilir enerji kaynağıdır. Modern teknoloji, bu enerjiyi, elektrik üretimi, evsel, ticari veya endüstriyel uygulamalar için ışık ve ısıtma suyu sağlama gibi çeşitli kullanımlar için kullanabilir.
Güneş enerjisi, elektrik gereksinimlerimizi karşılamak için de kullanılabilir. Güneş fotovoltaik (SPV) hücreleri aracılığıyla, güneş radyasyonu doğrudan DC elektriğe dönüştürülür. Bu elektrik, olduğu gibi kullanılabilir veya bataryada saklanabilir. Bu yazıda güneş enerjisi ile ilgili her şeyi göreceğiz. Adım adım bakalım:
Solar Fotovoltaik (SPV) Hücresi:
Bir güneş fotovoltaik veya güneş pili, fotoelektrik etki kullanarak ışığı elektrik akımına dönüştüren bir cihazdır. SPV'ler, demiryolu sinyalleri, sokak aydınlatması, ev aydınlatması ve uzak telekomünikasyon sistemlerine güç verilmesi gibi birçok uygulamada kullanılmaktadır.
Bir n-tipi silikon tabakası ile temas halinde yerleştirilmiş p-tipi bir silikon tabakaya sahiptir ve elektronların n-tipi malzemeden p-tipi malzemeye difüzyonu meydana gelir. P tipi malzemede elektronları kabul etmek için delikler vardır. N-tipi malzeme elektron bakımından zengindir, bu nedenle güneş enerjisinin etkisiyle elektronlar n-tipi malzemeden hareket eder ve p-n bağlantısında deliklerle birleşir. Bu, bir elektrik alanı oluşturmak için p-n bağlantısının her iki tarafında bir yük oluşturur. . Bunun bir sonucu olarak, şarj akışını destekleyen diyot benzeri bir sistem gelişir. Bu, elektronların ve deliklerin difüzyonunu dengeleyen sürüklenme akımıdır. Sürüklenme akımının meydana geldiği alan, mobil yük taşıyıcılarından yoksun olan tükenme bölgesi veya uzay şarj bölgesidir.
Yani karanlıkta, güneş pili ters taraflı bir diyot gibi davranır. Üzerine ışık düştüğünde, diyot gibi güneş pili öne doğru eğilir ve akım bir diyot gibi anottan katoda tek yönde akar. Genellikle bir güneş panelinin açık devre (pili bağlamadan) voltajı, nominal voltajından daha yüksektir. Örneğin 12 voltluk bir panel, parlak güneş ışığında yaklaşık 20 volt verir. Ancak akü ona bağlandığında voltaj 14-15 volta düşer. Güneş fotovoltaik (SPV) hücreleri, şu anda en yaygın olarak kullanılan silikon gibi yarı iletkenler olarak adlandırılan olağanüstü malzemelerden yapılmıştır. Esasen, ışık hücreye çarptığında, bir kısmı yarı iletken malzeme içinde emilir. Bu, emilen ışığın enerjisinin yarı iletkene aktarıldığı anlamına gelir.
Güneş PV hücrelerinin tümü, ışık absorpsiyonuyla serbest bırakılan elektronları belirli bir yönde akmaya zorlayan bir veya daha fazla elektrik alanına sahiptir. Bu elektron akışı bir akımdır ve SPV hücresinin üstüne ve altına metal kontaklar yerleştirerek, bu akımı uzaktan kullanmak için çekebiliriz. Hücre voltajı, güneş pilinin üretebileceği gücü tanımlar. Işığı elektriğe dönüştürme sürecine güneş fotovoltaik (SPV) etkisi denir. Bir dizi güneş paneli, güneş enerjisini DC elektriğe dönüştürür. DC elektrik daha sonra bir invertöre girer. Evirici, DC elektriği ev aletlerinin ihtiyaç duyduğu 120 voltluk AC elektriğe dönüştürür.
Güneş paneli:
Bir güneş paneli, güneş pillerinin bir koleksiyonudur. Güneş paneli, güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürür. Güneş paneli, ara bağlantıların yanı sıra harici terminaller için Ohmik malzeme kullanır. Böylece n tipi malzemede oluşturulan elektronlar, elektrottan aküye bağlanan tele geçer. Pil aracılığıyla elektronlar p-tipi malzemeye ulaşır. Burada elektronlar deliklerle birleşir. Yani güneş paneli bataryaya bağlandığında başka bir batarya gibi davranır ve her iki sistem de seri bağlanmış iki batarya gibi seri haldedir.
Güneş panelinin çıkışı Watt veya Kilo watt cinsinden ölçülen gücüdür. 5 watt, 10 watt, 20 watt, 100 watt gibi farklı çıkış değerlerine sahip güneş paneli mevcuttur. Bu nedenle güneş panelini seçmeden önce, yük için gereken gücü bulmak gerekir. Güç gereksinimini hesaplamak için Watt saat veya Kilowatt saat kullanılır Genel bir kural olarak, ortalama güç, tepe gücün% 20'sine eşittir. Bu nedenle, her pik kilo watt güneş dizisi, 4.8kWh / gün enerji üretimine karşılık gelen bir çıktı gücü verir. Yani 24 saat x 1 kW x% 20'dir.
Güneş panelinin performansı, iklim, gökyüzü koşulları, panelin yönü, güneş ışığının yoğunluğu ve süresi ve kablo bağlantıları gibi bir dizi faktöre bağlıdır. Güneş ışığı normalse, 12 voltluk 15 watt'lık bir panel yaklaşık 1 amper akım verir. Düzgün bir şekilde bakımı yapılırsa, bir güneş paneli yaklaşık 25 yıl dayanacaktır. Çatıda güneş panelinin düzenini tasarlamak gerekir. Genellikle 45 derecelik bir açıyla doğuya bakacak şekilde düzenlenir. Güneş doğudan batıya hareket ederken paneli döndüren güneş izleme düzenlemesi de kullanılır. Kablo bağlantısı da önemlidir. Akımı işlemek için yeterli ölçüye sahip kaliteli kablo, pilin doğru şekilde şarj edilmesini sağlayacaktır. Tel çok uzunsa, şarj akımı azalabilir. Bu nedenle, bir kural olarak, güneş paneli, zemin seviyesinden 10-20 fit yükseklikte düzenlenmiştir. Güneş panelinin ayda bir uygun şekilde temizlenmesi önerilir. Bu, tozu ve nemi gidermek için yüzeyin temizlenmesini ve terminallerin temizlenmesini ve yeniden bağlanmasını içerir.
Güneş paneli, aşırı yük, şarj altında, düşük pil ve derin deşarj koşulu olmak üzere toplam dört işlem adımına sahiptir, hepsini yapalım.
Aşağıdaki devreden, B1 pilini D10 üzerinden şarj etmek için kullanılan bir akım kaynağı olan bir güneş paneli kullandık. Pil tamamen şarj olurken Q1, komparatör çıkışından iletir. Bu, Q2'nin güneş enerjisini D11 ve Q2 boyunca iletmesi ve yönlendirmesi ile sonuçlanır, öyle ki pil aşırı şarj olmaz. Batarya tam olarak şarj edildiğinde D10'un katot noktasındaki voltaj artar. Güneş panelinden gelen akım, D11 ve MOSFET tahliyesi ve kaynağı aracılığıyla atlanır. Yük, anahtar işlemi tarafından kullanılırken, Q2 genellikle negatife giden bir yol sağlarken, pozitif, aşırı yük durumunda anahtar aracılığıyla dc'ye bağlanır. Yükün normal koşulda doğru çalıştığı, MOSFET Q2 yürütürken gösterilir.
Güneş Enerjisinin Uygulanması:
Aşağıdan Devre, yoğunluğu kontrol etmek için LED lambaları, bir dc kaynağından değişen görev döngüsü ile beslenebilir. Yoğunluk kontrolü kavramı, elektrik enerjisinin tasarrufuna yardımcı olur. LED'ler, pratik bir uygulama için usulüne uygun olarak programlanmış mikrodenetleyiciden uygun sürüş transistörleri ile birlikte kullanılır.
Bir 12v dc kaynağından aynı şeyi göstermek için, seri halindeki 4 LED, anahtar görevi gören bir MOSFET ile seri olarak 8 * 3 = 24 dizeli bir dizi bağlar. MOSFET, IRF520 veya Z44 olabilir. Her LED beyaz bir LED'dir ve 2.5v'de çalışır. Bu nedenle seri olarak 4 LED 10v'ye ihtiyaç duyar. Bu nedenle, LED'lerin güvenli çalışması için akımı sınırlandırarak denge voltajının 12v'den düştüğü LED'lere seri olarak 10 ohm, 10 watt ile bir direnç bağlanır.
Örneğin, sokak lambaları amacıyla kullanılan LED ışıklar, led'ler için% 99 usulüne uygun döngü ile, yani kontrolörden% 1 görev döngüsü ile alacakaranlıkta saat 23: 00'e kadar tam yoğunlukta AÇIK konuma getirilir. Her saat 23: 00'ten ilerledikçe, LED'lerin görev döngüsü kademeli olarak% 99'dan azalır, böylece sabaha kadar AÇIK zaman görev döngüsü% 99'dan% 10'a ve son olarak da ışıkların sabahtan itibaren KAPALI olduğu anlamına gelir, yani şafaktan alacakaranlıkta. İşlem akşam karanlığından saat 18: 00'den 23: 00'e kadar tekrar eder ve gece yarısı 12'de% 80 görev döngüsü, 1'o saat% 70, saat 2'de% 60, saat 3'o% 50, 4'o % 40 ve bu şekilde% 10'a kadar ve nihayet şafakta KAPALI.
LED yoğunluğu, aşağıdaki şekil 2'de gösterildiği gibi darbe genişliği modülasyonuna göre değişir.
