Tudjuk, hogy a világon létező megújuló energiafajták közül a napenergia a legfejlettebb és legismertebb. Az a hely, ahol a napenergiát elektromos energiává alakítják, hogy felhasználhassák, a fotovoltaikus üzem. Sok különböző típusú fotovoltaikus erőmű létezik, és mindegyiknek megvannak a sajátosságai és képességei.
Ebben a cikkben a fotovoltaikus erőművek jellemzőiről, a létező típusokról és azok előnyeiről fogunk beszélni a fosszilis tüzelőanyagokon alapuló energiatermelő erőművekkel szemben.
A fotovoltaikus erőmű jellemzői
A fotovoltaikus erőmű olyan erőmű, amely a napenergiát elektromos energiává alakítja a fotovoltaikus hatás segítségével. A fotovoltaikus hatás akkor lép fel, amikor a fotonok egy anyagba ütköznek, és sikerül kiszorítaniuk az elektronokat, egyenáramot hozva létre.
fotovoltaikus üzem Alapvetően fotovoltaikus modulokból és inverterekből áll. A fotovoltaikus panelek felelősek a napsugárzás átalakításáért. Az inverter viszont az egyenáramot váltóárammá alakítja át, amelynek jellemzői hasonlóak a hálózatéhoz.
Az ilyen típusú napelemes rendszerekben az összes megtermelt villamos energia az elosztóhálózatba kerül. Ez a művelet a készülék jobb teljesítményét eredményezi, mivel az így előállított összes energia felhasználásra kerül.
A világ legnagyobb fotovoltaikus üzeme az Bhadla Solar Park Indiában, 2.245 MW beépített kapacitással. A telepítés összköltsége 1.200 millió euró. A fotovoltaikus energia tiszta energiaforrásnak számít, mivel nem termel szennyező gázokat.
Fő összetevők
A fő összetevők, amelyekkel minden típusú fotovoltaikus erőműnek rendelkeznie kell, függetlenül attól, hogy milyen típusú, a következők:
- Napelemek: A fotovoltaikus panelek képezik az ilyen típusú berendezések gerincét. Fotovoltaikus cellákból állnak, amelyek felfogják a napfény energiáját, és egyenáramú elektromossággá alakítják.
- Befektetők: A napelemek által termelt villamos energia egyenáram, de a legtöbb elektromos készülék és rendszer váltakozó áramot használ. Az inverterek az elektromosságot egyenáramról váltakozó áramra alakítják át, így kompatibilisek a háztartási felhasználással és az elektromos hálózatba való integrálással.
- Támogató szerkezetek: A napelemeket olyan szerkezetekre szerelik fel, amelyek a helyükön tartják azokat, biztosítva a nap felé megfelelő tájolásukat és a kedvezőtlen időjárási viszonyokkal szembeni védelmet.
- tároló rendszer (opcionális): Egyes fotovoltaikus erőművek energiatároló rendszereket, például akkumulátorokat építhetnek be, hogy tárolják a napközben termelt többlet villamos energiát, és felhasználják éjszaka vagy alacsony napsugárzás esetén.
- időjárás torony. Itt elemzik a különböző meteorológiai körülményeket, hogy meghatározzák a kapott vagy várhatóan beérkező napsugárzás mennyiségét.
- Közlekedési vonalak. Ezek azok a vezetékek, amelyek elektromos energiát szállítanak a fogyasztói központokba.
- Irányítóterem: Felügyeli azt a helyet, ahol a fotovoltaikus erőmű összes eleme működik.
A fotovoltaikus erőművek egyik alapvető szempontja, hogy az elektromos alkatrészeket úgy kell méretezni, hogy a jövőben figyelembe vegyék az erőmű beépített teljesítményének esetleges növekedését.
A fotovoltaikus erőművek típusai
Amint azt korábban említettük, a fotovoltaikus erőművek különböző típusai léteznek az igénytől, az elektromos teljesítménytől és még sok más szemponttól függően, amelyeket figyelembe kell venni. Lássuk, melyek a létező fő típusok:
- Izolált fotovoltaikus erőművek: Ezek az erőművek olyan távoli területeken találhatók, ahol nincs hozzáférés a hagyományos villamosenergia-hálózathoz. Napelemekkel áramot termelnek, és akkumulátorokban tárolják későbbi felhasználás céljából. Ideálisak olyan alkalmazásokhoz, mint például parasztházak, időjárás-állomások vagy navigációs jelzők.
- Hálózatra kapcsolt fotovoltaikus erőművek: Ezek az erőművek a hagyományos villamosenergia-elosztó rendszerhez csatlakoznak. Nagy mennyiségben termelnek villamos energiát, és közvetlenül a hálózatba táplálják, így elosztják a fogyasztókhoz. Ezek a központok kétféleek lehetnek:
- Nagyméretű fotovoltaikus erőművek: Nyílt mezei naperőművekként is ismertek, és nagyszámú, nagy területen elhelyezett napelemből állnak. Foglalatlan területeket, például sivatagokat vagy vidéki területeket foglalhatnak el, és jelentős mennyiségű villamos energiát termelhetnek.
- Fotovoltaikus erőművek a tetőn: Ezeket az erőműveket lakó-, kereskedelmi vagy ipari épületek tetejére szerelik fel. A tetőkön rendelkezésre álló helyeket villamosenergia-termelésre és belső fogyasztás táplálására használják fel, vagy akár többletenergiát juttatnak az elektromos hálózatba.
- Úszó fotovoltaikus erőművek: Ezeket a növényeket víztestekben, például tavakban vagy tározókban építik fel. A napelemek a víz felszínén lebegnek és áramot termelnek. Ennek a megközelítésnek több előnye is van, mint például a talajkímélő, csökkentett vízpárolgás, valamint a víz hűtő hatásának köszönhetően nagyobb terméshozam.
- Hordozható fotovoltaikus erőművek: Ezeket az üzemeket úgy tervezték, hogy az igényeknek megfelelően különböző helyekre szállítsák és telepítsék. Általában vészhelyzetekben vagy ideiglenes területeken használják, ahol áramra van szükség, például kempingezés vagy szabadtéri rendezvények esetén.
Hogyan működik egy fotovoltaikus erőmű
A vezérlőteremben az összes üzemi berendezés működését felügyelik. A vezérlőteremben információkat kap meteorológiai tornyoktól, inverterektől, áramszekrényektől, alállomási központoktól stb. A fotovoltaikus napenergia villamos energiává alakításának folyamata a következő:
A napenergia átalakítása egyenárammá
A fotocellák feladata a napsugárzás rögzítése és elektromos árammá alakítása. Általában, szilíciumból állnak félvezető anyag, amely elősegíti a fotoelektromos hatást. Amikor egy foton ütközik egy napelemmel, elektron szabadul fel. Az elektromosságot sok szabad elektron összege révén egyenáram formájában állítják elő.
Az energiatermelési kapacitás az időjárástól függ (sugárzás, páratartalom, hőmérséklet...). Az egyes pillanatok időjárási viszonyaitól függően a napsugárzás mennyisége, amelyet a fotovoltaikus cellák kapnak, változó lesz. Ehhez a napelemes erőműben meteorológiai tornyot építenek.
DC-AC átalakítás
A fotovoltaikus panelek egyenáramot termelnek. Azonban, Az átviteli hálózaton keresztül keringő elektromos energia váltakozó áram formájában történik. Ehhez az egyenáramot váltakozó árammá kell alakítani.
Először is, a napelemek egyenáramát az egyenáramú szekrénybe táplálják. Ebben a szekrényben az áramot egy teljesítményinverter alakítja át váltóárammá. Az áramot ezután az AC szekrénybe szállítják.
Villamos energia szállítása és ellátása
Az AC szekrénybe érkező áram még nem áll készen a hálózat táplálására. Ezért a termelt elektromos energia áthalad egy konverziós központon, ahol alkalmazkodik a távvezetékek teljesítmény- és feszültségviszonyaihoz fogyasztói központban való használatra.
Remélem, hogy ezekkel az információkkal többet megtudhat arról, milyen egy fotovoltaikus erőmű és milyen jellemzői vannak.