Sistema di energia solare

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L'energia solare è la fonte di energia rinnovabile più pulita e disponibile. La tecnologia moderna può sfruttare questa energia per una varietà di usi, inclusa la produzione di elettricità, la fornitura di luce e il riscaldamento dell'acqua per applicazioni domestiche, commerciali o industriali.

L'energia solare può essere utilizzata anche per soddisfare i nostri requisiti di elettricità. Attraverso le celle solari fotovoltaiche (SPV), la radiazione solare viene convertita direttamente in elettricità CC. Questa elettricità può essere utilizzata così com'è o può essere immagazzinata nella batteria. In questo articolo vedremo tutto sull'energia solare. Vediamo passo dopo passo:




Cella solare fotovoltaica (SPV):

Un solare fotovoltaico o cella solare è un dispositivo che converte la luce in corrente elettrica sfruttando l'effetto fotoelettrico. Gli SPV sono utilizzati in molte applicazioni come segnali ferroviari, illuminazione stradale, illuminazione domestica e alimentazione di sistemi di telecomunicazione a distanza.

Ha uno strato di silicio di tipo p posto a contatto con uno strato di silicio di tipo n e la diffusione degli elettroni avviene dal materiale di tipo n al materiale di tipo p. Nel materiale di tipo p, ci sono fori per accettare gli elettroni. Il materiale di tipo n è ricco di elettroni, quindi per l'influenza dell'energia solare, gli elettroni si spostano dal materiale di tipo n e nella giunzione p-n si combinano con i buchi. Questo crea una carica su entrambi i lati della giunzione p-n per creare un campo elettrico . Di conseguenza, si sviluppa un sistema a diodi che promuove il flusso di carica. Questa è la corrente di deriva che bilancia la diffusione di elettroni e lacune. L'area in cui si verifica la corrente di deriva è la zona di esaurimento o la regione di carica spaziale che manca dei portatori di carica mobili.



Quindi al buio, la cella solare si comporta come un diodo polarizzato inverso. Quando la luce cade su di esso, come un diodo, la cella solare si polarizza in avanti e la corrente scorre in una direzione dall'anodo al catodo come un diodo. Di solito la tensione del circuito aperto (senza collegare la batteria) di un pannello solare è superiore alla sua tensione nominale. Ad esempio, un pannello da 12 volt fornisce circa 20 volt in piena luce solare. Ma quando la batteria è collegata ad essa, la tensione scende a 14-15 volt. Le celle solari fotovoltaiche (SPV) sono realizzate con materiali straordinari chiamati semiconduttori per esempio silicio, che è attualmente il più generalmente utilizzato. In sostanza, quando la luce colpisce la cella, una parte di essa viene assorbita dal materiale semiconduttore. Ciò significa che l'energia della luce assorbita viene trasferita al semiconduttore.

Come funziona il solare fotovoltaico

Le celle solari fotovoltaiche hanno tutte uno o più campi elettrici che agiscono per costringere gli elettroni liberati dall'assorbimento della luce a fluire in una certa direzione. Questo flusso di elettroni è una corrente e posizionando contatti metallici sulla parte superiore e inferiore della cella SPV, possiamo estrarre quella corrente per utilizzarla a distanza. La tensione delle celle definisce la potenza che la cella solare può produrre. Il processo di conversione della luce in elettricità è chiamato effetto solare fotovoltaico (SPV). Una serie di pannelli solari converte l'energia solare in elettricità CC. L'elettricità CC entra quindi in un inverter. L'inverter trasforma l'elettricità CC in elettricità CA da 120 volt necessaria per gli elettrodomestici.


Pannello solare:

Un pannello solare è una raccolta di celle solari. Il pannello solare converte l'energia solare in energia elettrica. Il pannello solare utilizza materiale Ohmic per le interconnessioni così come i terminali esterni. Quindi gli elettroni creati nel materiale di tipo n passano attraverso l'elettrodo al filo collegato alla batteria. Attraverso la batteria, gli elettroni raggiungono il materiale di tipo p. Qui gli elettroni si combinano con i buchi. Quindi quando il pannello solare è collegato alla batteria, si comporta come un'altra batteria, ed entrambi i sistemi sono in serie proprio come due batterie collegate in serie.

L'output del pannello solare è la sua potenza che viene misurata in termini di Watt o Kilo watt. È disponibile un pannello solare con diverse potenze nominali come 5 watt, 10 watt, 20 watt, 100 watt ecc. Quindi, prima di selezionare il pannello solare, è necessario scoprire la potenza richiesta per il carico. Per il calcolo del fabbisogno di potenza viene utilizzato il Wattora o Kilowattora. Come regola generale, la potenza media è pari al 20% della potenza di picco. Pertanto, ogni chilo watt di picco del pannello solare fornisce una potenza di uscita che corrisponde alla produzione di energia di 4,8 kWh / giorno. Ovvero 24 ore x 1 kW x 20%.

Le prestazioni del pannello solare dipendono da una serie di fattori come il clima, le condizioni del cielo, l'orientamento del pannello, l'intensità e la durata della luce solare e i suoi collegamenti elettrici. Se la luce solare è normale, un pannello da 12 volt e 15 watt fornisce circa 1 ampere di corrente. Se adeguatamente mantenuto, un pannello solare durerà circa 25 anni. È necessario progettare la disposizione del pannello solare sul tetto. Di solito è disposto rivolto ad est con un angolo di 45 gradi. Viene anche utilizzata la disposizione di inseguimento solare che ruota il pannello mentre il sole si sposta da est a ovest. Anche il collegamento dei cavi è importante. Un cavo di buona qualità con un calibro sufficiente per gestire la corrente garantirà una corretta carica della batteria. Se il cavo è troppo lungo, la corrente di carica potrebbe ridursi. Quindi, di regola, il pannello solare è disposto a 10-20 piedi di altezza dal livello del suolo. Si consiglia una corretta pulizia del pannello solare una volta al mese. Ciò include la pulizia della superficie per rimuovere polvere e umidità e la pulizia e il ricollegamento dei terminali.

Il pannello solare ha un totale di quattro fasi del processo di sovraccarico, sotto carica, batteria scarica e condizione di scarica profonda, vediamo tutte.

Dal circuito sottostante, abbiamo utilizzato un pannello solare essendo una fonte di corrente utilizzata per caricare la batteria B1 tramite D10. Mentre la batteria si carica completamente, Q1 conduce dall'uscita del comparatore. Ciò fa sì che Q2 conduca e diriga l'energia solare attraverso D11 e Q2 in modo tale che la batteria non sia sovraccarica. Mentre la batteria è completamente carica, la tensione al punto catodico di D10 aumenta. La corrente dal pannello solare viene bypassata tramite D11 e lo scarico e la sorgente del MOSFET. Mentre il carico viene utilizzato dall'interruttore, l'operazione Q2 di solito fornisce un percorso al negativo mentre il positivo è collegato alla corrente continua tramite l'interruttore in caso di sovraccarico. Il corretto funzionamento del carico in condizioni normali è indicato da mentre il MOSFET Q2 è in conduzione.

Circuito del pannello solare

Applicazione dell'energia solare:

Dal basso Circuito, per il controllo dell'intensità le lampade a LED possono essere alimentate con un ciclo di lavoro variabile da una sorgente cc. Il concetto di controllo dell'intensità aiuta a risparmiare energia elettrica. I LED vengono utilizzati in combinazione con transistor di pilotaggio idonei dal microcontrollore debitamente programmati per un'applicazione pratica.

Per dimostrare lo stesso da una sorgente a 12 V CC, 4 LED in serie formano una stringa con 8 * 3 = 24 stringhe sono collegate in serie con un MOSFET che funge da interruttore. Il MOSFET potrebbe essere IRF520 o Z44. Ogni LED è un LED bianco e funziona a 2,5 V. Quindi 4 LED in serie richiedono 10v. Pertanto un resistore è collegato con 10 ohm, 10 watt in serie con i LED in cui la tensione di bilanciamento viene ridotta da 12 V limitando la corrente per un funzionamento sicuro dei LED.

Cirucit a energia solareAd esempio, le luci a LED utilizzate per l'illuminazione stradale vengono accese al crepuscolo con piena intensità fino alle 23:00 con il 99% del ciclo debitamente per i LED, ovvero l'1% del ciclo di lavoro dal controller. Ad ogni ora una che avanza dalle 23:00 il duty cycle dei LED scende progressivamente dal 99% in modo che al mattino il duty cycle del tempo di ON arrivi al 10% dal 99% e infine a zero, il che significa che le luci sono spente dal mattino cioè dall'alba al crepuscolo. L'operazione si ripete di nuovo dal tramonto a piena intensità fino alle 23:00 dalle 18:00 e alle 12 a mezzanotte è un duty cycle dell'80%, 1'o clock 70%, 2'o clock 60%, 3'o clock 50%, 4'o orologio 40% e così via fino al 10% e infine OFF all'alba.

L'intensità del LED cambia in base alla modulazione della larghezza dell'impulso come mostrato nella fig.

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