Prinzip der netzunabhängigen Photovoltaik-Stromerzeugung
Das netzunabhängige Photovoltaik-Stromerzeugungssystem besteht aus Photovoltaikmodulen, Steuerungen, netzunabhängigen Wechselrichtern, Batterien und Stromverteilungssystemen. Das Funktionsprinzip des netzunabhängigen Photovoltaik-Stromerzeugungssystems ist sehr ähnlich. Der einzige Unterschied besteht darin, dass der vom netzunabhängigen System abgegebene Strom direkt verbraucht und nicht ins Stromnetz eingespeist wird. Für abgelegene Bergregionen, Gebiete ohne Stromversorgung, Kommunikationsstützpunkte usw. ist das netzunabhängige Photovoltaik-Stromerzeugungssystem die perfekte Lösung zur Deckung des Strombedarfs.
Gängige Solarmodule sind monokristalline, polykristalline und amorphe Siliziummodule. Monokristalline Siliziummodule weisen den höchsten Wirkungsgrad und das geringste Volumen auf, sind aber auch am teuersten. Das netzunabhängige Solarstromerzeugungssystem nutzt Solarzellenkomponenten zur Stromerzeugung und ist die wichtigste Komponente im Solarstromversorgungssystem. Seine Funktion besteht darin, die Strahlungsenergie der Sonne in Gleichstrom umzuwandeln.
Zu den gängigen Solarreglern zählen vor allem herkömmliche Solarregler, PWM-Solarregler und MPPT-Solarregler. MPPT-Solarregler gehören zur dritten Generation und sind aktuell die modernsten Solarregler. MPPT-Solarregler sind Solarregler mit der Funktion „Maximum Power Point Tracking“. Sie sind eine Weiterentwicklung des PWM-Solarreglers. Mit einem MPPT-Solarregler lädt das System die Batterie immer mit maximaler Leistung. Der MPPT-Tracking-Wirkungsgrad beträgt 99 %, der Wirkungsgrad der Stromerzeugung des gesamten Systems bis zu 97 % und das Batteriemanagement ist hervorragend. Der Regler regelt und steuert die von den Solarmodulen erzeugte elektrische Energie. Die angepasste Energie wird einerseits an die Gleichstrom- oder Wechselstromlast weitergeleitet, andererseits wird überschüssige Energie zur Speicherung im Akkupack gespeichert. Wenn der erzeugte Strom den Bedarf nicht deckt, leitet der Regler bei Bedarf Energie aus der Batterie an die Last weiter. Nach dem vollständigen Laden der Batterie achtet der Regler darauf, dass diese nicht überladen wird. Wenn die in der Batterie gespeicherte elektrische Energie entladen wird, sollte der Controller die Batterie so steuern, dass sie nicht übermäßig entladen wird, um die Batterie zu schützen.
Derzeit gibt es vier Haupttypen von Batterien für Solarstromerzeugungssysteme auf dem Markt: Blei-Säure-Batterien, Gel-Batterien, ternäre Lithium-Batterien und Lithium-Eisenphosphat-Batterien. Die Hauptaufgabe der Batterie ist die Energiespeicherung. Sie wandelt den Gleichstrom, der von der Solarzellenanordnung aus der Sonnenstrahlungsenergie gewonnen wird, in chemische Energie um und speichert ihn, um die Ladeleistung nachts oder an bewölkten und regnerischen Tagen sicherzustellen.
Viele Elektrogeräte nutzen Wechselstrom, und auch das Stromnetz im Alltag nutzt Wechselstromübertragung. Daher wird, sobald die Gleichstromversorgung verfügbar ist, ein Spannungswandler benötigt. Der Fachbegriff lautet Wechselrichter. Der Wechselrichter ist das Herzstück eines netzunabhängigen Stromerzeugungssystems. Er wandelt Gleichstrom in Wechselstrom für Wechselstromverbraucher um. Je nach Wechselspannungswellenform werden Wechselrichter in Rechteck-, modifizierte Wellen- und Sinus-Wechselrichter unterteilt. Die Ausgangswellenform des Sinus-Wechselrichters ist gut und verursacht kaum Störungen von Kommunikationsgeräten und Rauschen. Um die Gesamtleistung des Photovoltaik-Stromerzeugungssystems zu verbessern und einen langfristig stabilen Betrieb des Kraftwerks zu gewährleisten, sind die Leistungsindikatoren des Wechselrichters von entscheidender Bedeutung.
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Auch bei der Auswahl der Last für die Photovoltaikanlage sind einige Punkte zu beachten. Die Lastleistung sollte entsprechend der Batteriekapazität gewählt werden. Grundvoraussetzung ist, dass bei normalem Sonnenschein die Solarenergie, die die Batterie täglich speichern kann, den täglichen Stromverbrauch der Last deckt oder ein Überschuss vorhanden ist. Die Gesamtleistung der Last darf die Ausgangsleistung des Solarmoduls oder des Controllers nicht überschreiten.
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