Die PV-Stromerzeugung nutzt Sonnenlicht und nutzt Solarzellen, um Lichtenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Die PV-Stromerzeugung besteht aus drei Hauptsubsystemen: PV-Array, DC-AC-Wandler (Wechselrichter) und Batterie-Energiespeichersystem.
Bei der PV-Stromerzeugung handelt es sich um ein System, das den photoelektrischen Effekt nutzt, um Sonnenenergie in Strom umzuwandeln. Dieser Prozess basiert auf der Wirkung der PV-Zelle.
Mithilfe von Sonnenkollektoren wird Licht direkt in Gleichstrom umgewandelt. Anschließend wandelt ein Wandler diesen Gleichstrom in Wechselstrom um. Das Stromnetz oder andere Orte, die Strom benötigen, nutzen dann diesen Wechselstrom.
Konkret ist das PV-Modul der Kernbestandteil des PV-Arrays, das aus mehreren Solarmodulen besteht. Wenn Sonnenlicht auf ein PV-Modul trifft, können die Photonen Elektronen anregen und so einen elektrischen Strom erzeugen. Die Platten sind durch Drähte zwischen Anode und Kathode verbunden. Sie werden in Reihe oder parallel zu einem PV-Array zusammengebaut. Der Strom wird über ein Kabel zum Wechselrichter geleitet und dort umgewandelt. Wechselrichter wandeln den Gleichstrom, den eine PV-Anlage erzeugt, in Wechselstrom um, sodass er in einem Haus, einem Unternehmen oder im Stromnetz verwendet werden kann. In manchen Fällen muss die von PV-Anlagen erzeugte elektrische Energie in Industriekraftwerken gespeichert werden. Daher werden PV-Module oft mit Energiespeichersystemen gekoppelt, damit sie auch nachts oder bei schlechtem Wetter weiterhin Strom ins Netz einspeisen können.
Zu den wichtigsten für die PV-Stromerzeugung erforderlichen Geräten gehören:
1. PV-Module: Wandeln Sonnenlicht effizient in Strom um.
2. Wechselrichter: Wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um, um den Strombedarf in Innenräumen zu decken.
3. Batterie-Energiespeichersystem: Es kann je nach tatsächlichem Bedarf ausgewählt werden, um die Energiespeicherung der PV-Stromerzeugung zu realisieren.
4. Halterung und Rahmen: Der Stützrahmen und die Stützstruktur, die zur Installation von PV-Modulen verwendet werden.
5. Kabel und Anschlusskästen: Verbinden und übertragen Sie PV-Module, Wechselrichter und Batteriespeichersysteme.
Um die PV-Stromerzeugung zu berechnen, müssen wir Faktoren wie die installierte Kapazität des Arrays, die Sonneneinstrahlungszeit und die Temperatur berücksichtigen.
Die Formel zur Berechnung der PV-Stromerzeugung lautet: PV-Stromerzeugung = installierte Kapazität der PV-Anlage mal gesamte Sonneneinstrahlung mal Stromerzeugungseffizienz der PV-Module.
Die Gesamtmenge der Sonneneinstrahlung kann anhand der geografischen Lage und der meteorologischen Daten geschätzt werden. Die Effizienz der Stromerzeugung von PV-Modulen hängt vom Design und der Qualität der PV-Module ab.
Die PV-Stromerzeugung ist die Gesamtmenge an Strom, die von einem PV-Kraftwerk erzeugt wird, üblicherweise gemessen in Kilowattstunden (kWh).
Die Grundformel zur Berechnung der PV-Stromerzeugung lautet:
PV-Stromerzeugung = installierte Kapazität der PV-Module × gesamte Sonneneinstrahlung × Stromerzeugungseffizienz der PV-Module
Die PV-Stromerzeugung wird wie folgt erklärt:
Platzierte Leistung von PV-Modulen: Die Größe des in einem PV-Kraftwerk platzierten PV-Moduls, normalerweise gemessen in Watt (W). Ein 10-Kilowatt-PV-Kraftwerk hat beispielsweise eine Leistung von 10.000 Watt.
Sonneneinstrahlungsintensität: Die Sonneneinstrahlungsintensität bezieht sich auf die Sonnenenergie, die pro Zeiteinheit pro Flächeneinheit aufgenommen wird. Sie wird üblicherweise als pro Stunde und Flächeneinheit empfangene Sonnenenergie (kWh/m2/h) ausgedrückt. Die Intensität der Sonneneinstrahlung hängt von Faktoren wie geografischer Lage, Jahreszeit, Wetter und Zeit ab.
Wirkungsgrad von PV-Modulen: Der Wirkungsgrad eines PV-Moduls gibt Aufschluss über seine Fähigkeit, Sonnenenergie in Strom umzuwandeln. Der Wirkungsgrad eines PV-Moduls wird üblicherweise in Prozent ausgedrückt und gibt die Umwandlung des einfallenden Sonnenlichts in Strom an. Verschiedene Arten von PV-Modulen haben unterschiedliche Wirkungsgrade, wobei typische Wirkungsgrade zwischen 15 % und 20 % liegen.
Installierte Leistung einer PV-Anlage: Die installierte Leistung einer PV-Anlage bezieht sich auf die Gesamtleistung der in der Anlage installierten Solarmodule. Sie wird üblicherweise in Kilowatt (kW) oder Megawatt (MW) ausgedrückt. Die installierte Leistung hängt von der Anzahl der PV-Module und der Leistung jedes einzelnen Moduls ab.
Stromerzeugungszeit: Die Stromerzeugungszeit bezeichnet die Zeit, in der die PV-Anlage tatsächlich in Betrieb ist und Strom erzeugt. Abhängig von Ihren Bedürfnissen und Zielen können es Stunden pro Tag oder Stunden pro Jahr sein. Die Generationszeiten werden durch Wetter, Jahreszeit, Systemwartung und -reinigung sowie andere Faktoren beeinflusst.
Bei der Stromerzeugungsformel ist Folgendes zu beachten:
Bei dieser Formel handelt es sich um eine vereinfachte Berechnungsmethode, die nur die Grundfaktoren berücksichtigt. In realen Anwendungen müssen Dinge wie die Auswirkung der Temperatur auf PV-Module, Verschattung, Neigungswinkel, Flächennutzung und Systemverluste berücksichtigt werden, um genauere Schätzungen der Stromproduktion zu erhalten.
Beispiel einer Stromerzeugungsformel:
Die installierte Leistung eines PV-Kraftwerks beträgt 100 Kilowatt, die durchschnittliche Gesamtsonnenstrahlung in diesem Gebiet beträgt 1500 kWh/m2/Jahr und der Stromproduktionswirkungsgrad von PV-Modulen beträgt 18 %. So ermitteln Sie, wie viel Strom jedes Jahr erzeugt wird:
PV-Stromerzeugung = 100 kW × 1500 kWh/m2/Jahr × 18 % = 27000 kWh/Jahr
Somit wird dieses PV-Kraftwerk in der Lage sein, 27.000 kWh Strom pro Jahr zu erzeugen. Die tatsächliche Stromerzeugung wird durch Faktoren im tatsächlichen Betrieb beeinflusst, wie z. B. Wetter, Temperatur, Verluste, Alterung der Komponenten usw.
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