Das Funktionsprinzip von Solarenergiesystemen kann sehr komplex sein. In der einfachsten Definition durchläuft die Lichtenergie der Sonne jedoch die Komponenten des Systems und wandelt sie in elektrische Energie um. In diesen Systemen erfolgt die Energieumwandlung durch photovoltaische Zellen. Wenn die Zellen dem Licht ausgesetzt sind, werden Elektronen erzeugt, und diese Elektronen, die durch den Stromkreis fließen, erzeugen Gleichstrom zur Versorgung der Geräte.
Wenn die Frage, wie Solarenergiesysteme funktionieren, in Artikeln beantwortet wird;
- Photovoltaisches Verfahren: Für die Freisetzung der Elektronen sorgen hier Solarmodule mit photovoltaischen Zellen, die im Allgemeinen aus Halbleitermaterialien hergestellt werden. Mit anderen Worten: Das Sonnenlicht, das beim Photovoltaik-Prozess auf die Oberfläche des Materials fällt, setzt die Elektronen überhaupt erst frei.
- Mobilisierung von Elektronen: Die im Photovoltaikprozess freigesetzten Elektronen durchlaufen eine spezielle Konstruktion, um in das System zu gelangen. Auf diese Weise entstehen Defizite an Elektronen, die weiterhin eine positive Ladung tragen.
- Bildung von elektrischen Strömen: Die Elektronen erzeugen bei ihrer Bewegung in speziell dafür vorgesehenen Schichten elektrischen Strom. Dieser Strom wird an die externen Schaltkreise des Systems weitergeleitet.
- Stromerzeugungsprozess: Der in den externen Stromkreisen anfallende elektrische Strom wird in der letzten Phase zu den Speichersystemen geleitet, in denen sich die Module befinden. Nach diesem Prozess wird die elektrische Energie nun in Einrichtungen, Arbeitsplätzen oder Wohnungen genutzt.
Solarenergiesysteme werden an vielen Orten eingesetzt. Vor allem in Wohnräumen;
- Bewässerung und Landwirtschaft: Es deckt den Energiebedarf für Bewässerungssysteme in landwirtschaftlichen Gebieten.
- Telekommunikation: In einigen Regionen kann das Stromnetz aufgrund der Infrastruktur nicht zur Verfügung gestellt werden. In solchen Fällen werden Solarenergiesysteme aktiviert und der Strombedarf wird gedeckt.
- Industrielle Anwendungen: Viele Anlagen nutzen heute Solarenergiesysteme, um kostengünstigere und sauberere Energie zu erzeugen.
- Gewerbliche Gebäude und Arbeitsstätten: Solarenergie wird häufig in Bereichen wie Geschäften, Büros oder Fabriken eingesetzt. Der Zweck der Anwendung besteht darin, eine kostengünstigere Energie zu erhalten.
- Lebensräume: Der Strombedarf wird durch Sonnenkollektoren auf Gärten und Dächern gedeckt.
Wie funktionieren Solarmodule?
Solarmodule, die Sonnenlicht durch eine Reihe von Prozessen in Energie umwandeln, bestehen aus mehr als einer Komponente. Die Hauptaufgabe dieser Paneele, die aus photovoltaischen Zellen bestehen, besteht darin, Sonnenlicht zu absorbieren und elektrischen Strom zu erzeugen. In der ersten Phase nehmen diese auf Silizium basierenden Zellen die Energie der Photonen von der Sonne auf und beginnen, freie Elektronen zu bilden. Der erste Prozess ist wichtig für die Erzeugung des elektrischen Stroms. Das Sonnenlicht, das auf die Oberfläche der Photovoltaikzellen trifft, erzeugt dann durch die Bewegung der Elektronen einen Strom. Diese Ströme, die in Form von Gleichstrom (DC) gebildet werden, werden über den Wechselrichter in Wechselstrom (AC) umgewandelt.
Abgesehen von den scheinbar einfachen Funktionsprinzipien kann dieses System zusammen mit Batteriesystemen verwendet werden, um den erzeugten Strom zu speichern. Nach dem integrierten Prozess kann Energie bereitgestellt werden, wenn die Sonneneinstrahlung unzureichend ist. Darüber hinaus wird bei einigen netzgekoppelten Anwendungen die Energie direkt in das Stromnetz eingespeist. Der Wirkungsgrad hocheffizienter Solarmodule variiert je nach dem bevorzugten Zellentyp. Es wäre logischer, monokristalline Paneele den preisgünstigen und weniger effizienten polykristallinen Paneele vorzuziehen.
Solarmodule, die direktem Sonnenlicht ausgesetzt sind, arbeiten viel effizienter. Bei regnerischem oder bewölktem Wetter geht die Energieerzeugung jedoch weiter. Abgesehen von der kalten Witterung, die sich positiv auf die Effizienz der Paneele auswirkt, sollte auch ein Solar-Nachführsystem verwendet werden, um die Effizienz zu erhöhen. Andererseits reduzieren Solarenergiesysteme, die eine umweltfreundliche und unbegrenzte Energiequelle darstellen, den Verbrauch fossiler Brennstoffe. Da sie die Energiekosten senken, nimmt ihr Einsatzgebiet natürlich von Tag zu Tag zu.
Wie lässt sich die Effizienz von Solarenergiesystemen steigern?
Um den Wirkungsgrad von Solarenergiesystemen zu erhöhen, sollten Solar-Tracker-Systeme eingesetzt werden. Obwohl dies der wichtigste Faktor ist, gibt es mehr als eine Situation, die die Effizienz beeinflusst. Wenn wir sie in Punkten auflisten;
- Komponenten: Die Komponenten, aus denen die Solaranlage besteht, müssen von guter Qualität sein. Die Qualität von Modulen, Kabeln und Wechselrichtern verringert die Verlustquote bei der Energieumwandlung erheblich.
- Wartung und Reinigung: Diese Systeme sollten regelmäßig gereinigt und gewartet werden. Gereinigte und gewartete Paneele arbeiten effizienter.
- Wetterbedingungen: Es sollten Vorkehrungen gegen staubiges und bewölktes Wetter getroffen werden, das die Sonneneinstrahlung auf die Paneele verringert.
- Standort des Systems: Die Ausrichtung und vor allem die Neigung der Anlage sowie die Sonnenscheindauer in dem Gebiet, in dem sie sich befindet, wirken sich direkt auf die Effizienz aus.
Um einen optimalen Wirkungsgrad zu erzielen, sollten die Paneele in die Richtung geneigt werden, in der die Sonne am intensivsten scheint. Außerdem verhindern Schmutz und Staub, die sich auf den Paneelen angesammelt haben, einen effizienten Empfang des Sonnenlichts. Ebenso müssen Schatten auf den Paneelen entfernt werden. Wenn es Äste und andere Faktoren gibt, die Schatten werfen können, verringert sich der Wirkungsgrad.
Winkel des Panels: Beim Winkel des Panels, der sich auf die Effizienz der Solarenergie auswirkt, sind Faktoren wie die Einstellung des Winkels und die geografische Lage je nach Jahreszeit zu berücksichtigen. In diesem Zusammenhang variiert nicht nur der Aufstellwinkel des Panels je nach geografischem Standort, sondern es gibt auch Unterschiede im Einfallswinkel der Sonne im Sommer und im Winter. Wenn Sie den Winkel des Panels an die jeweilige Jahreszeit anpassen, erreichen Sie natürlich den höchsten Wirkungsgrad.
Richtige Integration: Die Integration spielt bei Solarenergiesystemen eine große Rolle. Da jede Komponente für sich eine andere Aufgabe übernimmt, muss sie miteinander harmonieren. In diesem Zusammenhang ist die Integration mit dem Stromnetz viel wichtiger. Wenn das System überschüssige Energie erzeugt, kann diese gespeichert oder an das Netz verkauft werden. Um zusätzliche Einnahmen zu erzielen, muss die Anlage nach bestimmten Standards arbeiten und in das Netz zurückspeisen. An dieser Stelle ist die Sicherheit das wichtigste Kriterium und erhöht die Effizienz.
Umweltfaktoren: Die Energiemenge, die mit Sonnenkollektoren erzeugt werden kann, hängt von der Sonneneinstrahlung ab. Daher wirken sich Wetterbedingungen und Umweltfaktoren positiv oder negativ auf die Effizienz der Module aus. So sinkt beispielsweise der Wirkungsgrad bei Modulen, die in einer extrem heißen Region installiert sind.
Bevorzugte Technologie: Die verwendeten Paneeltypen und Technologien wirken sich direkt auf die Effizienz aus. Diese Paneeltypen und Merkmale sind wie folgt;
- Dünnschicht-Paneele: Die Struktur dieser Paneele, die mit verschiedenen Materialien hergestellt werden können, ist flexibel. Sie sind auch kostengünstiger, arbeiten aber mit einem geringen Wirkungsgrad.
- Polykristalline Platte: Es besteht aus mehr als einer Kristallstruktur. Sie sind im Allgemeinen blau gefärbt. Sie sind weniger effizient als monokristalline Paneele. Trotzdem kann man sagen, dass sie wirtschaftlicher sind.
- Monokristallines Panel: Sie arbeiten mit hohem Wirkungsgrad. Es besteht aus einer Einkristallstruktur. Es ist schwarz gefärbt und seine Kosten können hoch sein.
Wirtschaftliche Rentabilität: Die Kosten für die Installation von Solarenergiesystemen mögen anfangs hoch sein. Langfristig gesehen sind die Erträge jedoch sehr hoch. Sie können mit hoher Effizienz investieren, indem Sie staatliche und institutionelle Anreize erhalten, insbesondere den Verkauf von Energie an das Stromnetz. Darüber hinaus werden die Stromrechnungen durch die Nutzung von Solarenergie erheblich gesenkt, so dass sie einen großen Beitrag zur Wirtschaft leistet.
Routinekontrollen: Zur Steigerung der Effizienz sollten monatliche und jährliche Routinekontrollen durchgeführt werden. Bei der jährlichen Inspektion sollten auch der Betriebszustand der Wechselrichter, die elektrischen Anschlüsse und der Zustand der in der Anlage verwendeten Geräte überprüft werden. Darüber hinaus kann es je nach technologischer Entwicklung notwendig sein, einige Komponenten auszutauschen oder das System nach einer gewissen Zeit zu aktualisieren.
Es sollte nicht vergessen werden, dass der wichtigste Faktor zur Steigerung des Wirkungsgrads von Solarenergiesystemen der Solar Tracker ist. Diese Anwendung, die auch als Solarnachführsystem bekannt ist, erhöht den Wirkungsgrad um 20 bis 30 %. Solartracker, die mit einer oder zwei Achsen gesteuert werden können, verwenden auch verschiedene Steuerungsmethoden. Das Funktionsprinzip von Solarnachführsystemen, die es Ihnen ermöglichen, den ganzen Tag über von dieser Energie zu profitieren, besteht darin, dem Stand der Sonne zu folgen. Paneele, die tagsüber mehr Sonnenlicht erhalten, bieten natürlich einen höheren Wirkungsgrad. Vor allem in den Abend- und Morgenstunden, wenn die Sonneneinstrahlung gering ist, erzielt das Nachführsystem, das die Paneele in die richtige Position bringt, weiterhin den höchsten Wirkungsgrad.
Die Anschaffungskosten für Solar-Nachführsysteme mögen hoch sein. Wer jedoch eine langfristige Investition in Betracht zieht, wird sehr nützliche Ergebnisse erzielen. Es sollte nicht vergessen werden, dass der Solar Tracker, der die Stromrechnung senkt und gleichzeitig mehr Energie erzeugt als herkömmliche Solarpaneele, eine langlebige Struktur hat. Nachführsysteme, die direkt der Sonne folgen und die Strahlen im rechten Winkel empfangen, benötigen weniger Platz. Mit anderen Worten: Die Nutzungsfläche ist klein und hinterlässt auf diese Weise viele Kosten. Investoren, die Solartracker bevorzugen, die die Paneele weniger beschädigen, können den Wirkungsgrad bei einachsiger Anwendung um 20 bis 25 % und bei zweiachsiger Anwendung um 30 bis 40 % steigern.
Wie viel Strom produzieren Solarmodule?
Die Stromerzeugungskapazität von Solarmodulen variiert je nach Gebiet und Art der Nutzung. Dabei liefert eine 1-kW-Photovoltaikanlage zu Zeiten, in denen die Sonnenstrahlen vollständig empfangen werden, eine Leistung von 1 kW. Darüber hinaus kann diese Zahl je nach den Installationsmerkmalen des Systems variieren. Nach dieser Berechnung ergibt sich bei einer Sonneneinstrahlung von 6 Stunden pro Tag eine Energieproduktion von 2190 kW pro Jahr.
Bei Haushaltsmodulen kann die Energieerzeugung bis zu 300 W betragen. Mit zunehmender Leistung steigt auch die zu erzielende Strommenge. Bei Haushaltssolarzellen, die bei einer Stunde Sonnenschein pro Tag 0,3 kW Strom erzeugen, werden nach 7 Stunden 2,1 W Strom produziert.
Wenn wir das auf 1 Quadratmeter Fläche installierte Solarmodul durchgehen, um einen durchschnittlichen Wirkungsgrad von 20 % zu erreichen, werden bei 5 Stunden Sonneneinstrahlung pro Tag 211 W Energieproduktion pro Tag, zusammen mit 211 W Energieproduktion pro Tag, 1055, also 1,05 kW Strom am Ende des Tages produziert. Die monatliche Produktion wird im Durchschnitt 31,5 kW betragen. Wenn man von den gleichen Tarifen ausgeht;
Was ist für die Nutzung von Solarenergiesystemen erforderlich?
Es gibt eine Reihe von Verfahren und Komponenten zur Nutzung von Solarenergiesystemen. Wenn wir die Prozesse kurz betrachten;
- Durchführbarkeit und Planung: Hier geht es um die Studien, die durchgeführt werden müssen, um festzustellen, wie stark die zu installierende Fläche dem Sonnenlicht ausgesetzt ist. Darüber hinaus sind diese Studien obligatorisch, um die Anzahl der Paneele zu berechnen.
- Genehmigungsverfahren: Um eine reibungslose Installation der Anlage zu ermöglichen, wird ein Antrag bei der örtlichen Elektrizitätsbehörde gestellt und die erforderlichen Genehmigungen werden eingeholt.
- Installationsphase: Dies ist der Prozess, in dem alle Komponenten des Systems zusammengebaut werden. Sie wird von Expertenteams durchgeführt.
- Wartungsprozess: Regelmäßige Wartung nach der Installation ist wichtig. Die Effizienz des Systems ist nur durch den Wartungs- und Kontrollprozess möglich.
Die für die Nutzung von Solarenergiesystemen erforderlichen Komponenten sind folgende;
- Monitor: Dies ist eine optionale Option. Er wird zur Überwachung der Gesamtleistung des Systems verwendet. Außerdem werden detaillierte Informationen über den Energieverbrauch und die Produktion ausgewertet.
- Ausstattung: In den Schalttafeln befinden sich viele Systemkomponenten. Zu den Anwendungen, die für die Anschlüsse erforderlich sind, gehört auch die Montageausrüstung.
- Laderegler: Reguliert die Energiezufuhr zur Panel-Batterie. Er verhindert auch eine Überladung.
- Abzweigdose: Erforderlich, um elektrische Verbindungen zwischen den Systemkomponenten herzustellen.
- Batterie: Sie dient der Speicherung des erzeugten Stroms. Sie wird auch als Batterie bezeichnet und wird aktiviert, wenn Energie benötigt wird.
- Wechselrichter: Auch bekannt als Inverter. Wandelt den vom Panel gewonnenen Gleichstrom in Wechselstrom um. Auf diese Weise wird die Nutzung elektrischer Geräte im Haus gewährleistet.
- Paneele: Sie bestehen aus speziellen Zellen, die Sonnenlicht direkt in elektrische Energie umwandeln. Es ist die wichtigste Komponente.
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