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太陽能發電設備

介紹各個太陽能發電設備之前,先看看一個完整的太陽能發電系統架構圖,包括太陽能板、太陽能控制器 MPPT、蓄電池Battery、變流器/逆變器/併網機Inverter、電表Meter等設備。

關於太陽能板的相關知識,可以參考如何選太陽能板

Q1. 什麼是「太陽能控制器 MPPT」?

太陽能控制器 MPPT,英文字面意義是最大功率點追蹤(Maximum power point tracking,簡稱MPPT)是常用在風力發電機及光伏太陽能系統的技術,目的是在各種情形下都可以得到最大的功率輸出,當日照情形變化時,可以提供最大功率傳輸效率的負載曲線也隨之變化,若負載可以配合功率傳輸效率最高的負載曲線來調整,系統會有最佳的效率。

MPPT 連接太陽能板、蓄電池、變流器(INVERTER),將太陽能板光伏效應產生的電能,輸出至變流器(或負載)與蓄電池;在夜間或因缺乏光照導致太陽能板發電不足的時候,從蓄電池獲取電能,輸出至變流器(或負載),同時防止電池或是併網系統的電能,產生逆向電流至太陽能板而造成損壞,達到保護作用。

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Q2. 什麼是「太陽能蓄電池」?

簡單的說想將白天發的電留到晚上使用,就需要太陽能蓄電池。通常電池是指放電的電池,蓄電池是指可充電、可放電的電池,最常見應用於太陽能蓄電池的有鋰電池、鉛蓄電池(或稱鉛酸電池)、鋰鐵電池(或稱磷酸鋰鐵電池、磷酸鐵鋰電池)三種。

種類 鉛蓄電池 磷酸鋰鐵電池 鋰離子電池
工作原理 電極主要由鉛製成,電解液是硫酸溶液的一種蓄電池,鉛蓄電池的原理是通過將化學能和直流電能相互轉化,在放電後經充電後能復原,從而達到重複使用效果。 使用磷酸鐵鋰(LiFePO4)作為正極材料,碳石墨作為負極材料,中間是聚合物的隔膜,它把正極與負極隔開;充電時,正極中的鋰離子Li+通過聚合物隔膜向負極遷移;在放電過程中,負極中的鋰離子Li+通過隔膜向正極遷移。 依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在放電時,鋰離子從負極材料移出至電解液,再像水進入海綿一樣地進入正極材料,這個過程被稱為嵌入(intercalation)。充電的過程則完全相反。
能量密度
單位體積 較大 中等 較小
單位重量 較重 中等 較輕
支持快充 不支持 支持 支持
充放次數 500 * 2000+ ** 2000+ **
電池壽命 1~2年 10年 ** 6年 **
記憶性
主要應用 汽、機車 汽、機車車
太陽能系統
小型攜帶裝置
電動車
單位價格
環境友善 不友善 相對友善 相對友善
* 鉛蓄電池由於電池記憶問題,不當使用會導致電池損毀,影響充放次數與電池壽命。
** 電池壽命與充放次數並非到期電量歸零,而是一定的蓄電量衰減比例,詳細需依各產品規格。

Q3. 什麼是「變流器/逆變器/併網機」?

變流器(Inverter)或稱逆變器或反流器、反用換流器是一個利用高頻橋式電路將直流電(DC)變換成交流電(AC)的電子元件,其目的與整流器(Rectifier)剛好相反(AC轉DC)。

在太陽能系統使用的變流器又稱為光伏變流器,將光伏電池產生的直流電能轉換為能夠併網或直接使用的交流電能。

變流器有併網功能,因此還有併網機、市電併聯轉換器的稱號。併網機除了將直流電(DC)變換成交流電(AC)外,規格上會特別標示110V或220V輸出電壓,還有交流頻率例如60Hz,以及正弦波型輸出,才能有效的併網,以供一般家庭電器使用。

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