Système d'énergie solaire

L'énergie solaire est la source d'énergie renouvelable la plus propre et la plus disponible. La technologie moderne peut exploiter cette énergie pour une variété d'utilisations, y compris la production d'électricité, la fourniture de lumière et de chauffage de l'eau pour des applications domestiques, commerciales ou industrielles.

L'énergie solaire peut également être utilisée pour répondre à nos besoins en électricité. Grâce aux cellules solaires photovoltaïques (SPV), le rayonnement solaire est directement converti en électricité CC. Cette électricité peut être utilisée telle quelle ou stockée dans la batterie. Dans cet article, nous allons tout voir sur l'énergie solaire. Voyons étape par étape:

Cellule solaire photovoltaïque (SPV):

Une cellule solaire photovoltaïque ou solaire est un dispositif qui convertit la lumière en courant électrique en utilisant l'effet photoélectrique. Les SPV sont utilisés dans de nombreuses applications telles que la signalisation ferroviaire, l'éclairage public, l'éclairage domestique et l'alimentation des systèmes de télécommunication à distance.

Il comporte une couche de silicium de type p placée en contact avec une couche de silicium de type n et la diffusion d'électrons se produit du matériau de type n vers le matériau de type p. Dans le matériau de type p, il y a des trous pour accepter les électrons. Le matériau de type n est riche en électrons, donc sous l'influence de l'énergie solaire, les électrons se déplacent du matériau de type n et dans la jonction p-n, ils se combinent avec des trous. Cela crée une charge de chaque côté de la jonction p-n pour créer un champ électrique . En conséquence, un système de type diode se développe, ce qui favorise le flux de charge. C'est le courant de dérive qui équilibre la diffusion des électrons et des trous. La zone dans laquelle le courant de dérive se produit est la zone d'appauvrissement ou la région de charge d'espace qui n'a pas les porteurs de charge mobiles.

Ainsi, dans l'obscurité, la cellule solaire se comporte comme une diode polarisée en inverse. Lorsque la lumière tombe dessus, comme une diode, la cellule solaire polarise en direct et le courant circule dans une direction d'une anode à la cathode comme une diode. Habituellement, la tension en circuit ouvert (sans connecter la batterie) d'un panneau solaire est supérieure à sa tension nominale. Par exemple, un panneau de 12 volts donne environ 20 volts en plein soleil. Mais lorsque la batterie y est connectée, la tension chute à 14-15 volts. Les cellules solaires photovoltaïques (SPV) sont constituées de matériaux extraordinaires appelés semi-conducteurs par exemple le silicium, qui est actuellement le plus utilisé. Essentiellement, lorsque la lumière frappe la cellule, une certaine partie de celle-ci est absorbée dans le matériau semi-conducteur. Cela signifie que l'énergie de la lumière absorbée est transférée au semi-conducteur.

Les cellules solaires photovoltaïques ont également toutes un ou plusieurs champs électriques qui agissent pour forcer les électrons libérés par l'absorption de lumière à circuler dans une certaine direction. Ce flux d'électrons est un courant et en plaçant des contacts métalliques en haut et en bas de la cellule SPV, nous pouvons tirer ce courant pour l'utiliser à distance. La tension des cellules définit la puissance que la cellule solaire peut produire. Le processus de conversion de la lumière en électricité est appelé effet solaire photovoltaïque (SPV). Un ensemble de panneaux solaires convertit l'énergie solaire en électricité CC. L'électricité CC entre alors dans un onduleur. L'onduleur transforme l'électricité CC en électricité CA 120 volts nécessaire aux appareils ménagers.

Panneau solaire:

Un panneau solaire est une collection de cellules solaires. Le panneau solaire convertit l'énergie solaire en énergie électrique. Le panneau solaire utilise un matériau ohmique pour les interconnexions ainsi que les bornes externes. Ainsi, les électrons créés dans le matériau de type n passent à travers l'électrode jusqu'au fil connecté à la batterie. Grâce à la batterie, les électrons atteignent le matériau de type p. Ici, les électrons se combinent avec les trous. Ainsi, lorsque le panneau solaire est connecté à la batterie, il se comporte comme une autre batterie, et les deux systèmes sont en série, tout comme deux batteries connectées en série.

La puissance du panneau solaire est sa puissance qui est mesurée en watts ou kilo watts. Un panneau solaire avec différentes puissances nominales est disponible comme 5 watts, 10 watts, 20 watts, 100 watts etc. Donc avant de sélectionner le panneau solaire, il est nécessaire de connaître la puissance requise pour la charge. Les wattheures ou Kilowattheures sont utilisés pour calculer la puissance requise. En règle générale, la puissance moyenne est égale à 20% de la puissance de crête. Par conséquent, chaque kilo watt de crête de panneau solaire donne une puissance de sortie qui correspond à la production d'énergie de 4,8 kWh / jour. Soit 24 heures x 1 kW x 20%.

Les performances du panneau solaire dépendent d'un certain nombre de facteurs tels que le climat, les conditions du ciel, l'orientation du panneau, l'intensité et la durée de la lumière du soleil et ses connexions de câblage. Si la lumière du soleil est normale, un panneau de 12 volts 15 watts donne environ 1 ampère de courant. S'il est correctement entretenu, un panneau solaire durera environ 25 ans. Il est nécessaire de concevoir la disposition du panneau solaire sur le toit. Habituellement, il est disposé face à l'est à un angle de 45 degrés. Un système de suivi solaire est également utilisé pour faire tourner le panneau lorsque le soleil se déplace d'est en ouest. La connexion de câblage est également importante. Un fil de bonne qualité avec une jauge suffisante pour gérer le courant garantira une charge correcte de la batterie. Si le fil est trop long, le courant de charge peut diminuer. Donc, en règle générale, le panneau solaire est disposé à une hauteur de 10 à 20 pieds du niveau du sol. Il est recommandé de nettoyer correctement le panneau solaire une fois par mois. Cela comprend le nettoyage de la surface pour éliminer la poussière et l'humidité et le nettoyage et le rebranchement des bornes.

Le panneau solaire a un total de quatre étapes de surcharge de processus, sous charge, batterie faible et condition de décharge profonde, laissez-les toutes.

À partir du circuit ci-dessous, nous avons utilisé un panneau solaire étant une source de courant utilisée pour charger la batterie B1 via D10. Pendant que la batterie est complètement chargée, Q1 passe par la sortie du comparateur. Il en résulte que Q2 conduit et détourne l'énergie solaire à travers D11 et Q2 de sorte que la batterie ne soit pas surchargée. Lorsque la batterie est complètement chargée, la tension au point cathodique de D10 augmente. Le courant du panneau solaire est contourné via D11 et le drain et la source MOSFET. Alors que la charge est utilisée par l'opération de commutation, Q2 fournit généralement un chemin vers le négatif tandis que le positif est connecté au courant continu via le commutateur en cas de surcharge. Le fonctionnement correct de la charge dans des conditions normales est indiqué par pendant que le MOSFET Q2 conduit.

Application de l'énergie solaire:

Par le dessous du circuit, pour contrôler l'intensité, les lampes LED peuvent être alimentées avec un cycle de service variable à partir d'une source CC. Le concept de contrôle d'intensité permet d'économiser de l'énergie électrique. Les LED sont utilisées en combinaison avec des transistors de commande appropriés du microcontrôleur dûment programmés pour une application pratique.

Afin de démontrer la même chose à partir d'une source 12v cc, 4 LED en série forment une chaîne avec 8 * 3 = 24 chaînes sont connectées en série avec un MOSFET agissant comme un interrupteur. Le MOSFET peut être IRF520 ou Z44. Chaque LED est une LED blanche et fonctionne à 2,5 V. Ainsi, 4 LED en série nécessitent 10v. Par conséquent, une résistance est connectée avec 10 ohms, 10 watts en série avec les LED où la tension d'équilibre est chutée de 12 V en limitant le courant pour un fonctionnement sûr des LED.

Par exemple, les lumières LED utilisées pour les lampadaires sont allumées au crépuscule avec une intensité maximale jusqu'à 23 heures avec un cycle de 99% dûment pour les LED, c'est-à-dire un cycle de service de 1% à partir du contrôleur. Avec chaque heure d'avance à partir de 23 heures, le cycle de service des LED diminue progressivement de 99% de sorte que le matin, le cycle de service de l'heure de marche atteigne 10% de 99% et finalement à zéro, ce qui signifie que les lumières sont éteintes du matin, c'est-à-dire de l'aube. au crépuscule. L'opération se répète à nouveau du crépuscule à pleine intensité jusqu'à 23 heures à partir de 18 heures et à 12 heures en milieu de nuit, c'est un cycle de service de 80%, 1'o horloge 70%, 2'o horloge 60%, 3'o horloge 50%, 4'o horloge 40% et ainsi de suite jusqu'à 10% et enfin OFF à l'aube.

L'intensité de la LED change en fonction de la modulation de largeur d'impulsion comme indiqué dans la fig.