Come funzionano i generatori solari?

Un generatore solare funziona convertendo la luce solare in elettricità CC, che viene quindi immagazzinata in una batteria e / o convertita in corrente alternata per essere utilizzata per il funzionamento di apparecchi elettrici. Un generatore solare è composto principalmente da pannelli solari, un regolatore di carica, una batteria e un inverter. I generatori solari sono disponibili come unità assemblate. È tuttavia possibile acquistare i singoli componenti sopra menzionati per costruirne uno da soli.

I generatori solari sono per lo più unità portatili che possono essere trasportate sui veicoli e installate in campeggi. Sono anche usati come generatori di backup in caso di interruzione di corrente. I generatori solari stanno rapidamente sostituendo i generatori a benzina e diesel, il che rende possibile generare energia senza emissioni senza costi ricorrenti.

Capire un generatore solare

Come accennato in precedenza, un generatore solare converte l’energia pulita del sole in corrente elettrica, che è uno dei vantaggi significativi dell’energia solare. La quantità di energia generata dipende dalle dimensioni dei pannelli solari. Capire come funziona un generatore solare richiede una comprensione di ogni componente e di come funziona.

Alcune persone costruiscono anche i propri generatori solari portatili utilizzando una guida generale al solare o una guida specifica al dimensionamento per un generatore solare domestico. Al giorno d’oggi, le aziende solari offrono diverse opzioni di generatori di energia solare con più componenti integrati in una singola unità.

Mentre le nuove tecnologie di energia rinnovabile come un muro solare o un tetto solare stanno lentamente diventando comuni, le applicazioni solari tradizionali come queste non scompariranno mai. Sono disponibili anche alcuni efficaci generatori di energia ibrida solare + benzina, ma non li tratteremo qui.

Diamo un’occhiata ai componenti di un generatore di energia solare e alle loro funzioni in modo un po ‘più dettagliato.

Componenti di un generatore solare

Pannelli solari

I pannelli solari – la fonte di energia – sono il componente più importante del generatore. Realizzate con materiali semiconduttori come il silicio, le celle solari fotovoltaiche nei pannelli producono una corrente sfruttando l’energia irradiata dal sole. Gli elettroni in queste celle fotovoltaiche vengono respinti dalle loro orbite dai fotoni del sole. Questi elettroni fluiscono in un circuito, determinando così la produzione di elettricità.

I pannelli solari possono essere disponibili in un’ampia varietà di dimensioni. La maggior parte dei generatori solari utilizza solitamente pannelli solari da 100 o 200 watt, il che aiuta a mantenere il generatore portatile.

Batteria

Poiché l’energia solare funziona solo durante il giorno, avere lo stoccaggio di energia aiuta. Le batterie diventano così la fonte di energia nelle ore di buio o nelle giornate nuvolose. In quanto elemento importante dell’attrezzatura solare, le batterie convertono l’energia elettrica dei pannelli in energia chimica. Questa energia chimica viene nuovamente convertita in energia elettrica quando necessario.

Le batterie di solito hanno una tensione nominale di 12V. I pannelli solari utilizzati nei generatori sono normalmente classificati per alimentare batterie da 12V (cioè circa 18V). Di solito le batterie sono di due tipi: al piombo e agli ioni di litio.

Controller di carica

Un regolatore di carica aiuta a modificare la corrente proveniente dal pannello solare per renderla più uniforme e più sicura per la batteria. Alla loro capacità massima, i pannelli solari generano circa 18V. In tali momenti, il regolatore di carica riduce questa tensione a 15 V in modo che la batteria da 12V possa essere caricata senza problemi. Ciò migliora le prestazioni e la durata della batteria.

I regolatori di carica evitano il sovraccarico della batteria. Inoltre impediscono il flusso di corrente inverso dalla batteria al pannello, evitando danni al pannello del generatore di energia. Si tratta normalmente di piccole unità che spesso vengono integrate in un generatore solare.

Inverter

L’inverter è talvolta chiamato il secondo componente più importante di qualsiasi sistema solare. A volte anche soprannominato come il “cuore” del sistema, la sua funzione è quella di convertire la corrente continua proveniente dai pannelli o dalla batteria in corrente alternata.

L’alimentazione CA è il tipo di energia più utilizzato al mondo. È più facile trasportare la potenza a distanze maggiori senza perdite significative. Tutti gli elettrodomestici grandi o piccoli che utilizziamo quotidianamente sono adatti per utilizzare l’alimentazione CA.

L’energia solare consente di eliminare la necessità di AC, poiché la trasmissione a lunghe distanze non è più in discussione. Pertanto, ci sono alcuni apparecchi sul mercato che funzionano direttamente sulla corrente continua, come alcune luci a LED e ventole. I generatori di energia solare hanno spesso porte CC per azionare direttamente gli apparecchi CC.

Tuttavia, quando si devono utilizzare apparecchiature più complesse come i laptop, ha senso utilizzare solo un dispositivo aggiuntivo per convertire l’alimentazione CC in CA, da qui la necessità di un inverter.

Lavorare passo dopo passo di un generatore solare

Ora che siamo esperti nei componenti e nelle loro funzioni, sarà più facile capire come funziona il generatore solare.

1. Quando i pannelli sono collegati all’unità batteria (tramite controller di carica) ed esposti alla luce solare, iniziano a generare corrente continua che fluisce al controller di carica. A seconda dell’intensità della luce solare e della superficie del pannello (pulita e senza graffi è la migliore), la tensione generata può essere ovunque tra 12V e 18V.
2. Se la tensione in ingresso è superiore a 12-13 V, il regolatore di carica trasferirà questa potenza alla batteria. Per prima cosa convertirà questa potenza CC variabile in una potenza CC più costante. Quando la batteria è carica, il regolatore di carica interromperà automaticamente il trasferimento di potenza dalla fonte di energia.
3. La corrente proveniente dal regolatore di carica creerà una reazione chimica all’interno della batteria, dove il prodotto è energia immagazzinata come potenziale energia chimica. Quando un qualsiasi carico è collegato alla batteria, una reazione chimica inversa consente la conversione di questa potenziale energia chimica in energia elettrica. La corrente che esce dalla batteria è ancora corrente continua e se il carico elettrico in questione è adatto per AC, è necessario un inverter nella configurazione.
4. Se gli apparecchi che si sta tentando di far funzionare utilizzando il generatore solare sono adatti alla corrente continua e sono tarati per corrente a 12V, possono essere collegati direttamente alla batteria / pannello. Questo è uno dei vantaggi dell’energia solare. Generatori portatili di solito sono dotati di pali per l’uscita 12V DC, che possono essere utilizzati per carichi DC. Tuttavia, se gli apparecchi supportano solo l’ingresso CA, l’alimentazione viene inviata ulteriormente per la conversione in un inverter.
5. Per gli apparecchi che supportano CA come i laptop trasportati in campeggio, un inverter modifica l’alimentazione a 12V CC proveniente dalla batteria. Questa potenza viene convertita in 110-120 V CA, come una presa di corrente nelle case. Qualsiasi generatore solare portatile viene fornito con una spina di uscita simile sull’involucro che legge 120 V CA. Apparecchi come laptop o mini frigoriferi possono essere alimentati direttamente tramite questa presa, proprio come in una casa. Consentire il funzionamento degli apparecchi AC rende i generatori solari buoni come generatori di riserva in termini di versatilità.

Man mano che l’industria solare avanza con la tecnologia, i generatori di energia solare diventeranno più piccoli, più leggeri, più semplici da usare e più economici, poiché il costo del pannello solare continua a diminuire. Quando si sceglie tra i generatori ad energia solare, è importante selezionarne uno che si adatti alle proprie esigenze in termini di dimensioni e capacità, mentre si sceglie un marchio affidabile con una lunga durata del pannello solare. Infine, assicurati di passare attraverso alcune recensioni affidabili sui generatori solari prima di prendere una decisione.