Στην καθημερινή μας ζωή χρησιμοποιούμε συχνά πολλές ηλεκτρικές και ηλεκτρονικές συσκευές όπως κινητά τηλέφωνα, ανεμιστήρες, ψυγεία, ηλεκτρικά φώτα, κλιματιστικά, υπολογιστές, βιομηχανικά όργανα, μηχανήματα και ούτω καθεξής. Ολα αυτά ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά εξαρτήματα ή οι συσκευές απαιτούν ηλεκτρική τροφοδοσία για τη λειτουργία τους.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα ηλιακής ενέργειας

Για την παροχή επαρκούς ισχύος και την κάλυψη της ζήτησης φορτίου, υπάρχουν διαφορετικοί τρόποι για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας χρησιμοποιώντας διαφορετικές πηγές ενέργειας, όπως ηλιακή ενέργεια, η θερμική ενέργεια, η αιολική ενέργεια, η πυρηνική ενέργεια και ούτω καθεξής. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε για την ηλιακή ενέργεια και τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του σύστημα ηλιακής ενέργειας χρησιμοποιείται για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Ηλιακή ενέργεια

Το ακτινοβόλο φως και η θερμότητα του Ήλιου αξιοποιούνται για να παρέχουν ηλιακή ενέργεια. Οι εξελισσόμενες τεχνολογίες όπως η ηλιακή θερμική ηλεκτρική ενέργεια, ηλιακή αρχιτεκτονική, ηλιακή θέρμανση και ηλιακά φωτοβολταϊκά χρησιμοποιούνται για αυτό ηλιακή ενέργεια . Με βάση τον τρόπο συλλογής, μετατροπής και διανομής ηλιακής ενέργειας, αυτές οι ηλιακές τεχνολογίες ταξινομούνται σε δύο τύπους ως ενεργή ηλιακή και παθητική ηλιακή. Η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από την ηλιακή ενέργεια ονομάζεται ηλιακή ενέργεια.

Η ηλιακή ενέργεια που χρησιμοποιείται άμεσα για τη θέρμανση νερού σε πισίνες, αστραπές ημέρας, στεγνώματα ρούχων και ούτω καθεξής, χωρίς ενδιάμεσες συσκευές ή μετατροπείς ονομάζεται παθητική ηλιακή ενέργεια.

Παθητική ηλιακή ενέργεια

Η ηλιακή ενέργεια που χρησιμοποιείται έμμεσα για παροχή ηλεκτρικού ρεύματος σε συσκευές που καταναλώνουν ενέργεια μετά από επεξεργασία μέσω των ενδιάμεσων συσκευών όπως ηλιακά πάνελ ή φωτοβολταϊκά στοιχεία για τη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια ονομάζεται ενεργή ηλιακή ενέργεια.

Ενεργή ηλιακή ενέργεια

Διαδικασία μετατροπής ενέργειας ηλιακής ενέργειας

Η ηλιακή ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια που ονομάζεται Solar Power Energy και αυτή η διαδικασία μετατροπής πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας ηλιακούς συλλέκτες, ελεγκτή φόρτισης, μπαταρία και μετατροπέα.

Διαδικασία μετατροπής ηλιακής ενέργειας

Ηλιακούς συλλέκτες

Ηλιακούς συλλέκτες

“τι είναι χρονόμετρο 555 ”

Τα ηλιακά πάνελ ή τα φωτοβολταϊκά στοιχεία χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή του φωτός (ηλιακή ενέργεια) σε ηλεκτρικό ρεύμα (DC) χρησιμοποιώντας το φωτοβολταϊκό αποτέλεσμα. Αυτό το σύστημα μπορεί να ονομαστεί ως Σύστημα ηλιακής ενέργειας . Οι ηλιακοί συλλέκτες είναι άκαμπτες μονάδες κατασκευασμένες από πυρίτιο ή κρυσταλλικό πυρίτιο με βάση τη γκοφρέτα.

Τα φωτοβολταϊκά κύτταρα ταξινομούνται σε δύο τύπους: πολυ κρυσταλλικά και μονο κρυσταλλικά κύτταρα. Αρκετά φωτοβολταϊκά κύτταρα διασυνδέονται για να σχηματίσουν μια μονάδα και μια σειρά από αυτές τις μονάδες ονομάζεται ηλιακό πάνελ.

Σύστημα μπαταρίας

Σύστημα μπαταρίας

Το σύστημα μπαταριών αποτελείται από δευτερεύουσα κυψέλη ή επαναφορτιζόμενη ηλεκτρική μπαταρία. Υπάρχουν δύο τύποι μπαταριών όπως οι μπαταρίες μολύβδου οξέος και βαθιάς κυψέλης.

Η μπαταρία χρησιμοποιείται για την αποθήκευση ενέργειας κατά τη διάρκεια της ημέρας, ενώ οι ηλιακοί συλλέκτες παράγουν ενέργεια και μπορούν να χρησιμοποιηθούν κατά τη διάρκεια της νύχτας χρησιμοποιώντας έναν μετατροπέα.

Ελεγκτής φόρτισης

Ο ελεγκτής φόρτισης χρησιμοποιείται για την ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση της φόρτισης και φόρτωσης. Χρησιμοποιείται κυρίως για την προστασία της μπαταρίας από υπερφόρτιση και υπό συνθήκες φόρτισης.

Ελεγκτής φόρτισης

Κατά τη διάρκεια της ημέρας ο ελεγκτής αλλάζει την μπαταρία για να αποθηκεύει ενέργεια που παράγεται από τα ηλιακά πάνελ και, κατά τη διάρκεια της νύχτας, τροφοδοτεί το φορτίο μέσω ενός μετατροπέα.

Αντιστροφέας

Αντιστροφέας

ο Ο μετατροπέας χρησιμοποιείται για τη μετατροπή της ισχύος DC σε εναλλασσόμενο ρεύμα , και στη συνέχεια να παρέχει τροφοδοσία AC στα φορτία.

Όσο πολλά φορτία, τα οποία χρησιμοποιούμε συχνά, απαιτούν εναλλασσόμενο ρεύμα - είναι απαραίτητο να μετατρέψουμε το DC σε AC. Η ισχύς που είναι αποθηκευμένη στην μπαταρία είναι σε μορφή DC, η οποία μπορεί επίσης να μετατραπεί σε AC χρησιμοποιώντας έναν μετατροπέα στο σύστημα.

Σημασία της ηλιακής ενέργειας

Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι πηγών ενέργειας με τους οποίους μπορούμε να παράγουμε ηλεκτρική ενέργεια, αλλά σε αυτή τη διαδικασία παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας πολλά πράγματα όπως η ρύπανση, το κόστος, η αποδοτικότητα, οι ανανεώσιμες ή μη ανανεώσιμες πηγές ενέργειας που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ενέργειας κ.λπ. πρέπει να ληφθούν υπόψη. Εδώ πρέπει να εξετάσουμε τη σημασία της ηλιακής ενέργειας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και έτσι ώστε να διατηρούνται οι μη ανανεώσιμες πηγές ενέργειας όπως ο άνθρακας, το πετρέλαιο, άλλα ορυκτά καύσιμα και επίσης.

Η ηλιακή ενέργεια δεν χρησιμοποιείται μόνο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά επίσης χρησιμοποιείται από τα φυτά για την παραγωγή της πράσινης χλωροφύλλης και των τροφίμων στα φυτά μέσω φωτοσύνθεσης - το must πρέπει να έχει για την επιβίωση των φυτών. Από τα πλεονεκτήματα της ηλιακής ενέργειας και έργα ηλιακής ενέργειας συζητείται παρακάτω σε αυτό το άρθρο μπορούμε να κατανοήσουμε τη σημασία της ηλιακής ενέργειας.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα ηλιακής ενέργειας

Παρόλο που υπάρχουν πολλά πλεονεκτήματα της ηλιακής ενέργειας, αλλά υπάρχουν και ορισμένα μειονεκτήματα της ηλιακής ενέργειας που αναφέρονται παρακάτω:

Πλεονεκτήματα

Η ηλιακή ενέργεια είναι δωρεάν και ανανεώσιμος πόρος για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά απαιτεί συλλέκτες και κάποιον άλλο εξοπλισμό για τη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια.

Τα ηλιακά κύτταρα που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ενέργειας δεν προκαλούν θόρυβο. λαμβάνοντας υπόψη ότι οι γεννήτριες ή οι στρόβιλοι άλλων μεθόδων προκαλούν ηχορύπανση.
Δεν προκαλεί μεγάλη ρύπανση σε σύγκριση με άλλες μεθόδους παραγωγής ενέργειας, όπως θερμοηλεκτρικός σταθμός, πυρηνικός σταθμός και ούτω καθεξής.

Τα ηλιακά κύτταρα δεν αποτελούνται από κινούμενα μέρη και συνεπώς απαιτεί λίγη συντήρηση για τη λειτουργία τους.

Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε απομακρυσμένες περιοχές για παραγωγή και χρήση ενέργειας σε εκείνη την τοποθεσία, όπου η μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας είναι πολύ ακριβή.

Η ηλιακή ενέργεια προσφέρει ενεργειακή ασφάλεια αποφεύγοντας το γενικό σύστημα ισχύος στο οποίο υπάρχει πιθανότητα κλοπής ενέργειας.

Γενικά, οι αριθμομηχανές και ορισμένες ηλεκτρονικές συσκευές χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας μπορούν να ενεργοποιηθούν χρησιμοποιώντας ηλιακή ενέργεια αποτελεσματικά.

Η ηλιακή ενέργεια μπορεί να παράγει το 50% της ισχύος που απαιτείται για την εγκατάσταση με την εγκατάσταση των ηλιακών συλλεκτών.

Στη μακροπρόθεσμη χρήση της ηλιακής ενέργειας, η επένδυση εγκατάστασης ηλιακής ενέργειας μπορεί να ανακτηθεί στα μέγιστα επίπεδα, καθώς η ηλιακή ενέργεια είναι δωρεάν.

Είναι μια αιώνια άπειρη ανανεώσιμη πηγή ενέργειας σε σύγκριση με άλλες περιορισμένες πηγές ενέργειας όπως η πυρηνική ενέργεια, ο άνθρακας κ.λπ., οι οποίες εκτιμάται ότι διαρκούν για 30 ή 40 χρόνια.

Μπορεί να θεωρηθεί ως εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας εάν ξεκινήσει η εγκατάσταση ή κατασκευή ηλιακών σταθμών, τότε θα προσφέρει περισσότερες ευκαιρίες εργασίας για πολλούς φοιτητές μηχανικής.

Πλεονεκτήματα ηλιακής ενέργειας

Το παραπάνω σχήμα δείχνει ότι η ηλιακή ενέργεια που παράγεται από τα ηλιακά πάνελ μιας στέγης σπιτιού μπορεί να χρησιμοποιηθεί για οικιακούς σκοπούς όπως πλυντήριο ρούχων κ.λπ. και η υπόλοιπη ισχύς μπορεί να πωληθεί στο δίκτυο για να πληρωθεί για την εξαγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Μειονεκτήματα

Το κόστος εγκατάστασης των ηλιακών συλλεκτών για τη χρήση ηλιακής ενέργειας είναι πολύ ακριβό και οι αρχικές επενδύσεις μπορούν να καλυφθούν μόνο μετά από μακροχρόνια (πολλά χρόνια) χρήση.

Η παραγωγή ηλιακής ενέργειας εξαρτάται εξ ολοκλήρου από το ηλιακό φως που προσπίπτει στα ηλιακά πάνελ και που με τη σειρά τους εξαρτώνται από τις κλιματολογικές συνθήκες.
Η ηλιακή ενέργεια μπορεί να αξιοποιηθεί σε περιορισμένο χρονικό διάστημα καθώς το ηλιακό φως είναι διαθέσιμο μόνο κατά τη διάρκεια της ημέρας και ηλιόλουστες μέρες, επομένως, η ενέργεια μπορεί να παραχθεί μόνο σε περιορισμένο χρονικό διάστημα και η ισχύς πρέπει να εξοικονομηθεί σε μπαταρίες για μελλοντική χρήση.
Οι μπαταρίες που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση της ηλιακής ενέργειας είναι πολύ δαπανηρές, τεράστιες διαστάσεις και πρέπει να αντικαθίστανται κατά καιρούς.
Η απόδοση του συστήματος ηλιακής ενέργειας (μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια) είναι περίπου 22% και για τη βελτίωσή του, απαιτούνται μεγάλες περιοχές για τη λήψη περισσότερου ηλιακού φωτός και την παραγωγή επαρκούς ηλεκτρικής ενέργειας.

Έργα Ηλιακής Ενέργειας

Υπάρχουν πολλές βασισμένες στην ηλιακή ενέργεια ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά έργα σαν ένα απλό ηλιακός θερμοσίφωνας και μερικά έργα παρατίθενται παρακάτω μαζί με τους στόχους τους. Η μαζική συνειδητοποίηση ατόμων και ιδρυμάτων σχετικά με τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της ηλιακής ενέργειας τους έχει προκαλέσει να αρχίσουν να σχεδιάζουν και να αναπτύσσουν νέα προηγμένα έργα ηλιακής ενέργειας. ο νέα προηγμένα, καινοτόμα έργα περιλαμβάνω Ηλιακό πάνελ Sun Tracking , Raspberry Pi με βάση Solar Street Light, Solar Power Charge Controller, Solar Energy Measurement System και πολλά άλλα ηλιακά έργα μικροελεγκτή .

Solar Street Light βασισμένο σε Raspberry Pi

Ο κύριος στόχος αυτού του έργου είναι ο σχεδιασμός φωτεινών σηματοδοτών που βασίζονται σε LED με έλεγχο αυτόματης έντασης χρησιμοποιώντας ηλιακή ενέργεια ή ηλιακή ενέργεια από φωτοβολταϊκά κύτταρα με Πίνακας Raspberry Pi . Τα ηλιακά πάνελ χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια και αυτή η ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιείται για τη φόρτιση των μπαταριών χρησιμοποιώντας ένα κύκλωμα ελέγχου φόρτισης.

Το Solar Street Light βασίζεται στο Raspberry Pi από το Edgefxkits.com

Η ένταση του φωτός ελέγχεται για εξοικονόμηση ενέργειας κατά τη διάρκεια των χαμηλών χρόνων πυκνότητας κυκλοφορίας (γενικά αργά το βράδυ). ο Τεχνική PWM είναι ενσωματωμένο στον πίνακα Raspberry Pi όπως φαίνεται στο διάγραμμα μπλοκ για εξοικονόμηση ηλιακής ενέργειας παρέχοντας διαφορετικές εντάσεις σε διαφορετικούς χρόνους.

Ελεγκτής φόρτισης ηλιακής ενέργειας

Η κύρια πρόθεση του Ελεγκτής ηλιακής φόρτισης Το έργο είναι η αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας σε μπαταρίες, που λαμβάνονται με μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ενέργεια ηλιακής ενέργειας ή ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιώντας φωτοβολταϊκά κύτταρα, κατά τη διάρκεια της ημέρας και για να χρησιμοποιήσουμε αυτήν την αποθηκευμένη ενέργεια κατά τη διάρκεια της νύχτας. Ενα σύνολο Τα op-amp χρησιμοποιούνται ως συγκριτικά για παρακολούθηση της τάσης του πίνακα και του ρεύματος φόρτωσης όπως φαίνεται στο διάγραμμα μπλοκ.

Ελεγκτής φόρτισης ηλιακής ενέργειας από Edgefxkits.com

Διαφορετικοί τύποι LED χρησιμοποιούνται για την ένδειξη συνθηκών υπό φορτίο, υπερφόρτωση και βαθιά εκφόρτιση. Το MOSFET χρησιμοποιείται ως διακόπτης ημιαγωγών ισχύος για να διακόψει το φορτίο σε συνθήκες χαμηλής μπαταρίας ή υπερφόρτωσης. Εάν η μπαταρία είναι πλήρως φορτισμένη, τότε η ηλιακή ενέργεια παρακάμπτεται στο πλαστό φορτίο χρησιμοποιώντας τρανζίστορ.

Υπάρχουν πολλοί επιστήμονες, ιδρύματα, άτομα που κάνουν έρευνα για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας του ηλιακού συστήματος ενέργειας. Μπορείτε να μοιραστείτε μερικά περισσότερα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της ηλιακής ενέργειας που γνωρίζετε στην ενότητα σχολίων για να ενθαρρύνετε τη χρήση ανανεώσιμης ηλιακής ενέργειας. Για περαιτέρω τεχνική βοήθεια σχετικά με τα έργα με βάση την ηλιακή ενέργεια και την ηλιακή ενέργεια, παρακαλώ δημοσιεύστε τα ερωτήματά σας, τα σχόλιά σας και ιδέες έργου ηλιακής ενέργειας για εφαρμογή με χρήση μικροελεγκτή.

Φωτογραφικές μονάδες: