Có vẻ như thật kỳ diệu khi bạn có thể lấy một tấm phẳng, được phủ kính (một tấm pin mặt trời), dán nó dưới ánh mặt trời và lấy điện để ra khỏi nó. Có vẻ còn kỳ diệu hơn khi bạn nghĩ rằng một hệ thống điện mặt trời, khi được chia thành các yếu tố thiết yếu nhất của nó, ít hơn nhiều so với cát và dây điện. Phép thuật thực sự đằng sau các tấm pin mặt trời là một vật liệu bán dẫn (một sản phẩm khoáng tự nhiên) chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành điện năng. Khi bạn đã tạo ra năng lượng điện, đó chỉ là vấn đề truyền năng lượng qua dây dẫn - từ các tấm pin mặt trời và vào nhà bạn hoặc trên lưới điện. Tinh khiết, đơn giản, thuộc về khoa học ma thuật.
tín dụng: bảng tbradford / iStock / GettyImagesSolar thường được gắn trên bề mặt mái nhà tiếp xúc với ánh sáng mặt trời trực tiếp nhất.Khái niệm cơ bản về hệ thống điện mặt trời
Một hệ thống điện năng lượng mặt trời gia đình, theo đúng nghĩa đen, là một nhà máy điện gia dụng. Nó tạo ra điện mỗi bit hữu ích như năng lượng bạn có được từ tiện ích, và trên thực tế, nó có thể đóng góp năng lượng cho hệ thống tiện ích. Bằng cách này, bạn thực sự có thể sản xuất điện không chỉ cho nhà riêng của bạn mà còn cho nhà của hàng xóm.
Trái tim của hệ thống năng lượng mặt trời là các tấm pin mặt trời, có thể được lắp đặt trên mái nhà của bạn hoặc trên mặt đất. Một nhóm các tấm pin mặt trời được gọi là một mảng. Khi mặt trời chiếu vào mảng, các tấm sẽ tạo ra điện và đưa nó vào dây nối cuối cùng với bảng dịch vụ điện của nhà bạn, hộp cầu dao của bạn. Từ đó, điện có thể được sử dụng trực tiếp bởi đèn và các thiết bị trong nhà bạn. Nếu mảng của bạn tạo ra nhiều điện hơn mà ngôi nhà của bạn cần tại bất kỳ thời điểm nào, thì lượng điện dư sẽ đi qua một đồng hồ điện đặc biệt cho phép năng lượng di chuyển lên lưới điện, nơi mà các khách hàng tiện ích khác sử dụng.
tín dụng: todaydesign / iStock / GettyImagesWhile mảng năng lượng mặt trời trên mái nhà là phổ biến nhất, mảng gắn trên mặt đất cung cấp nhiều tùy chọn vị trí hơn để chụp mặt trời.Hệ thống năng lượng mặt trời gia đình dạng lưới
Một hệ thống năng lượng mặt trời gia đình được kết nối với lưới tiện ích được gọi là "lưới điện" và là loại hệ mặt trời gia đình phổ biến nhất, đơn giản nhất và ít tốn kém nhất. Nếu bạn sống trong một khu vực phát triển với dịch vụ điện tiêu chuẩn và bạn chỉ muốn bù đắp một phần hoặc hầu hết việc sử dụng năng lượng thông thường của bạn bằng điện mặt trời, rất có thể bạn sẽ lắp đặt một hệ thống buộc lưới. Sự khác biệt chính của các hệ thống gắn lưới là năng lượng chảy cả hai chiều. Khi ngôi nhà của bạn cần nhiều điện hơn mảng năng lượng mặt trời của bạn đang sản xuất, ngôi nhà sẽ lấy năng lượng từ tiện ích. Khi sản xuất năng lượng mặt trời của bạn vượt quá nhu cầu hộ gia đình, bạn cung cấp điện cho lưới bằng năng lượng mặt trời của bạn (và bạn nhận được tín dụng cho nó, dưới hình thức này hay hình thức khác).
tín dụng: Hình ảnh anh hùng / Hình ảnh anh hùng / GettyImages Hệ thống năng lượng mặt trời gia đình hầu hết được cài đặt bởi các chuyên gia, nhưng cài đặt DIY được cho phép trong nhiều lĩnh vực.Vì vậy, các hệ thống gắn lưới dựa vào tiện ích để có thêm năng lượng khi cần thiết. Họ cũng dựa vào lưới điện tiện ích để hoạt động. Khi lưới điện bị sập (chẳng hạn như trong cơn bão hoặc sửa chữa tiện ích), các hệ thống năng lượng mặt trời gắn lưới cũng ngừng hoạt động. Các tấm vẫn hoạt động, tất nhiên, nhưng dòng điện bị cắt trước khi nó đến hộp cầu dao hoặc đồng hồ tiện ích. Đây là một tính năng an toàn để ngăn chặn các "nhà máy điện" gia đình cung cấp năng lượng cho lưới điện khi tiện ích dự kiến sẽ ngừng hoạt động.
Các loại khác của hệ thống năng lượng mặt trời gia đình
Có hai loại hệ mặt trời khác, ngoài việc buộc lưới tiêu chuẩn. Sự thay thế phổ biến hơn cho việc buộc lưới là một hệ thống ngoài lưới. Điều này có hầu hết các thành phần giống nhau của thiết lập gắn lưới và nó kết nối với hộp ngắt của nhà, nhưng nó không kết nối với lưới tiện ích. Thay vào đó, nó bao gồm một bộ sưu tập lớn pin, được gọi là ngân hàng pin, lưu trữ năng lượng mặt trời dư thừa trong ngày. Khi mặt trời lặn và mảng ngừng phát điện, ngôi nhà sẽ rút điện dự trữ từ ngân hàng pin. Ngày hôm sau, khi mặt trời mọc trở lại, mảng sạc lại pin và chu kỳ hàng ngày tiếp tục.
tín dụng: Kết nối năng lượng mặt trời Các hệ thống lưới điện sử dụng pin "chu kỳ sâu" đặc biệt được thiết kế để sạc và xả chậm. Chúng kéo dài khoảng 5 đến 15 năm.Các hệ thống không nối lưới là phổ biến ở các khu vực hẻo lánh nơi hookup tiện ích không có sẵn hoặc rất tốn kém. Chúng cũng phổ biến với những người đam mê năng lượng mặt trời lõi cứng (hoặc năng lượng tái tạo), những người thích cung cấp tất cả năng lượng gia đình của họ. Các hệ thống không nối lưới có chi phí gấp đôi so với lưới điện và đòi hỏi phải giám sát và bảo trì nhiều hơn, nhưng chúng mang lại phần thưởng cho sự độc lập hoàn toàn về năng lượng.
Loại hệ thống thứ ba là sự kết hợp giữa nối lưới và không nối lưới và được gọi, không đáng ngạc nhiên, gắn lưới với pin dự phòng. Cái tên khá nhiều tóm tắt những gì nó làm. Nó được gắn với lưới điện và nó có một ngân hàng pin để cung cấp năng lượng dự phòng khi lưới điện bị sập. Thông thường, ngân hàng pin tương đối nhỏ và chỉ cung cấp một vài "tải trọng" trong nhà, chẳng hạn như tủ lạnh, thiết bị sưởi ấm, và một số đèn và ổ cắm. Nó cũng có thể sử dụng pin để tận dụng mức giá tiện ích ngoài giờ cao điểm, rút điện lưới khi tương đối rẻ. Tuy nhiên, việc thêm pin dự phòng vào hệ thống gắn lưới đòi hỏi thiết bị tinh vi và đắt tiền, chưa kể đến thiết kế và lắp đặt phức tạp cũng như bảo trì pin. Vì lý do này, hầu hết các chủ nhà lựa chọn hệ thống buộc lưới cơ bản thay thế.
tín dụng: studio023 / iStock / GettyImages Một tấm pin mặt trời tiêu chuẩn được tạo thành từ khoảng 60 đến 72 pin mặt trời; mỗi tế bào tạo ra khoảng 0,5 volt điện.Các loại hạt và bu lông của các hệ thống năng lượng mặt trời gắn lưới
Điện mặt trời được gọi là kỹ thuật quang điệnhoặc PV, là sự pha trộn của các từ ảnh (cho ánh sáng) và vôn (đối với điện). Ánh sáng mặt trời chứa các đơn vị năng lượng ánh sáng gọi là photon. Một tấm pin mặt trời chuyển đổi năng lượng đó thành điện năng với các pin mặt trời được làm từ silicon tinh thể, một chất bán dẫn - một vật liệu biến một dạng năng lượng thành điện năng. Nói một cách đơn giản, các photon ánh sáng chiếu vào một phía của pin mặt trời; điều này kích thích các electron trong bán dẫn, và điện đi ra phía bên kia. Vật liệu dẫn điện (về cơ bản là dây) thu năng lượng này và cung cấp cho nó hệ thống năng lượng mặt trời (PV).
Các tấm pin mặt trời sản xuất năng lượng dưới dạng dòng điện một chiềuhoặc DC, điện. Nhưng thiết bị gia dụng và đèn của bạn chạy Dòng điện xoay chiều, AC, nguồn. Do đó, DC từ các tấm pin mặt trời phải được chuyển đổi thành AC với một thiết bị gọi là Biến tần DC-AC. Một số hệ thống sử dụng một biến tần duy nhất (được gọi là biến tần chuỗi), chuyển đổi năng lượng từ tất cả các tấm pin mặt trời; những người khác sử dụng bộ chuyển đổi vi mô, kết nối với một hoặc hai bảng mỗi bảng và chuyển đổi ở mỗi bảng (hoặc cặp bảng).
tín dụng: Clean Energy Nhận xét Bộ biến tần cực làm cho nguồn DC phù hợp để sử dụng trong gia đình và lưới điện.Khi nguồn được chuyển đổi thành AC, nó sẽ chuyển qua một công tắc ngắt kết nối (được sử dụng để cách ly mảng năng lượng mặt trời với phần còn lại của hệ thống, để đảm bảo an toàn, sửa chữa, v.v.) sau đó thông qua một đồng hồ sản xuất PV, theo dõi năng lượng mặt trời sản xuất. Cuối cùng, năng lượng được đưa vào hộp cầu dao trong nhà, thường là với một vài bộ ngắt mạch đặc biệt. Ở phía bên kia của hộp cầu dao là một đồng hồ net, cho phép điện chạy cả vào và ra khỏi lưới điện, không giống như đồng hồ một chiều tiêu chuẩn, chỉ cho phép dòng điện chạy từ lưới vào nhà. Đồng hồ đo net ghi lại cả nguồn điện đến và đi, vì vậy bạn và công ty tiện ích có thể theo dõi hộ gia đình của bạn mạng lưới sử dụng điện.
Tất cả các hệ thống được buộc bằng lưới bao gồm một phương tiện để "tắt máy nhanh" hoặc khả năng vô hiệu hóa hệ thống tại mảng. Điều này cho phép nhân viên khẩn cấp (nhân viên cứu hỏa, v.v.) tắt hệ thống PV từ bên ngoài ngôi nhà trước khi vào nhà. Các hệ thống có bộ biến tần chuỗi bao gồm các thiết bị tắt máy riêng biệt, trong khi các hệ thống có bộ chuyển đổi vi mô có khả năng tự động tắt được tích hợp trong bộ chuyển đổi vi mô.
