Het principe van zonne-energieopwekking is een technologie die lichtenergie rechtstreeks omzet in elektrische energie door gebruik te maken van het fotovoltaïsche effect van de halfgeleiderinterface. De belangrijkste component van deze technologie is de zonnecel. De zonnecellen worden in serie geschakeld en beschermd om een zonnecelmodule met een groot oppervlak te vormen. Deze module wordt vervolgens gecombineerd met een vermogensregelaar of iets dergelijks om een fotovoltaïsch energieopwekkingsapparaat te vormen. Het hele proces wordt een fotovoltaïsch energieopwekkingssysteem genoemd. Een fotovoltaïsch energieopwekkingssysteem bestaat uit zonnecelarrays, accupakketten, laad- en ontlaadregelaars, zonne-omvormers, verdeelkasten en andere apparatuur.
Waarom een omvormer gebruiken in een zonne-energieopwekkingssysteem?
Een omvormer is een apparaat dat gelijkstroom omzet in wisselstroom. Zonnecellen genereren gelijkstroom in zonlicht, en de gelijkstroom die in de batterij wordt opgeslagen, is ook gelijkstroom. Gelijkstroomvoeding kent echter grote beperkingen. Wisselstroomapparaten zoals tl-lampen, televisies, koelkasten en ventilatoren kunnen in het dagelijks leven niet op gelijkstroom werken. Om zonne-energie op grote schaal in ons dagelijks leven te kunnen gebruiken, zijn omvormers die gelijkstroom in wisselstroom kunnen omzetten onmisbaar.
Als belangrijk onderdeel van de opwekking van zonne-energie wordt de fotovoltaïsche omvormer voornamelijk gebruikt om de gelijkstroom die door de zonnepanelen wordt opgewekt om te zetten in wisselstroom. De omvormer heeft niet alleen de functie van gelijkstroom-wisselstroomconversie, maar maximaliseert ook de prestaties van de zonnecellen en biedt bescherming tegen systeemfouten. Hieronder volgt een korte introductie van de automatische werking en uitschakelfuncties van de fotovoltaïsche omvormer en de functie voor maximale vermogensvolging.
1. Maximale vermogensvolgregeling
De output van de zonnecelmodule varieert met de intensiteit van de zonnestraling en de temperatuur van de zonnecelmodule zelf (chiptemperatuur). Omdat de zonnecelmodule de eigenschap heeft dat de spanning afneemt naarmate de stroom toeneemt, is er bovendien een optimaal werkingspunt waar het maximale vermogen kan worden verkregen. De intensiteit van de zonnestraling verandert, en daarmee uiteraard ook het optimale werkingspunt. Afhankelijk van deze veranderingen bevindt het werkingspunt van de zonnecelmodule zich altijd op het maximale vermogenspunt, waardoor het systeem altijd het maximale vermogen uit de zonnecelmodule haalt. Deze regeling wordt maximale vermogensvolgregeling (MPPT) genoemd. Het grootste voordeel van omvormers voor zonne-energiesystemen is dat ze de functie van maximale vermogensvolgregeling (MPPT) bevatten.
2. Automatische bediening en stopfunctie
Na zonsopgang neemt de intensiteit van de zonnestraling geleidelijk toe, waardoor ook de opbrengst van de zonnecellen stijgt. Wanneer het door de omvormer vereiste vermogen is bereikt, start de omvormer automatisch. Na inwerking te zijn gegaan, bewaakt de omvormer continu de output van de zonnecellen. Zolang de output van de zonnecellen hoger is dan het vermogen dat nodig is voor de werking van de omvormer, blijft de omvormer draaien. Hij stopt tot zonsondergang, zelfs bij bewolkt en regenachtig weer. De omvormer kan dan blijven werken. Wanneer de output van de zonnecellen afneemt en de output van de omvormer bijna nul is, schakelt de omvormer over naar de stand-bymodus.
Naast de twee hierboven beschreven functies beschikt de fotovoltaïsche omvormer ook over functies zoals het voorkomen van onafhankelijk werken (voor netgekoppelde systemen), automatische spanningsregeling (voor netgekoppelde systemen), gelijkstroomdetectie (voor netgekoppelde systemen) en gelijkstroomaardingsdetectie (voor netgekoppelde systemen). In een zonne-energiesysteem is het rendement van de omvormer een belangrijke factor die de capaciteit van de zonnecel en de batterij bepaalt.
Geplaatst op: 1 april 2023
