Dunyo halokatli iqlim o'zgarishini oldini olish vazifasini hal qilish uchun kurashayotganda, elektr energiyasini ishlab chiqarish sanoati uglerod chiqindilarini kamaytirishning eng muhim yo'nalishi sifatida tan olingan. Shu sababli, Qo'shma Shtatlardagi shtatlarning yarmidan ko'pi qayta tiklanadigan elektr energiyasi bo'yicha direktivalarni, shu jumladan Kaliforniya, Texas va Nyu-York kabi ba'zi yirik shtatlarni qabul qildi va Evropa Ittifoqining Qayta tiklanadigan energiya bo'yicha direktivasi shunga o'xshash maqsadlarni qo'ydi. Ayniqsa, shamol energiyasi va quyosh energiyasining uzilishlari va o'zgaruvchanligi sababli qayta tiklanadigan energiya manbalarini birlashtirish kommunal xizmatlar uchun tobora jiddiy muammo bo'lib kelmoqda.
So'nggi o'n yil ichida shamol va quyosh energiyasining narxi keskin pasayib ketdi. Ko'pgina hollarda, ular qazilma yoqilg'ilarga nisbatan raqobatbardosh ustunlikka ega, ayniqsa, tarmoq miqyosida joylashtirilganida. Tijorat va sanoat miqyosidagi qurilmalar ham o'ta tejamkor, buni Wal-Mart, Target va Amazon kabi kompaniyalar omborxonalarda va chakana savdo do'konlarida ko'plab quyosh panellarini joylashtirganligi isbotlaydi. Dengizdagi shamol energetikasi va barqaror bo'lmagan quyosh panellari texnologiyasining uzluksiz rivojlanishi bilan qayta tiklanadigan energiyaning amaldagi nuqtalari ham kengaymoqda.
Har doim kengayib borayotgan turar-joy quyosh quvvati bilan birgalikda, kommunal xizmatlar uchun yana bir muammo shundaki, taqsimlangan energiyani birlashtirish ularning nazorati ostida emas. Ba'zi bir davlatlar hisoblagichlar tomonidan ishlab chiqariladigan elektr energiyasi ortida aniq hisoblagich yoki besleme to'lovlari bo'yicha majburiy qoidalarni belgilaydilar, bu esa murakkablikni oshiradi va kommunal xizmatlarning daromadlariga ta'sir qiladi.
Yana bir muhim muammo iqlim o'zgarishi bilan bog'liq: tarmoq infratuzilmasining xavfsizligi va ishonchliligi. Yaqinda Kaliforniyadagi o'rmon yong'inlari va PG& E-ning bankrotligi ob-havo va ob-havoning o'zgarishi elektr tarmog'iga qanday ta'sir qilishining dastlabki belgilaridir. PG& E hattoki hozirda ham uskunalar, mijozlar va o'rmonlarni himoya qilish uchun profilaktika qilinadigan keng miqyosli uzilishlarni amalga oshirmoqda.
Ushbu kombinatsiyaga qo'shilgan yana bir manba - bu energiya tejash. Energiya saqlash turli shakllarda bo'lishi mumkin, jumladan nasosli omborlar, katta volanlar, dengiz osti bosimli havo yostiqchalari va hattoki ulkan beton bloklarni ko'taruvchi kranlar. Ushbu variantlarning aksariyati xarajatlarni tejash uchun katta hajmdagi qurilishni talab qiladi yoki juda aniq geografik xususiyatlarni talab qiladi.
Eng taniqli va eng tez o'sib boradigan energiya saqlash texnologiyasi bu batareyalar. Batareyalar juda miqyosli bo'lib, ularni uy miqyosidan elektr stantsiyasiga qadar ishlatish mumkin. Ular, shuningdek, atrof-muhitni atroflicha baholash, infratuzilmani qurish va an'anaviy elektr stantsiyalari kabi mahalliy qoidalarni ko'rib chiqishni talab qilmasdan deyarli har qanday joyda joylashtirilishi mumkin. Oxir-oqibat, kompaniyalar olti oy ichida katta batareyalarni o'rnatishi mumkinligini tasdiqladilar, bu qazilma yoqilg'ida elektr energiyasini ishlab chiqarishni rejalashtirish va qo'llab-quvvatlash uchun zarur bo'lgan o'n yilliklarga mutlaqo ziddir.
Energiyani saqlash, ayniqsa, vaqti-vaqti bilan qayta tiklanadigan energiya bilan birlashganda juda ko'p foyda keltiradi. Energiya saqlashning eng aniq ishlatilishi energiya arbitrajidir. Elektr narxlari past bo'lsa, energiya saqlanib, keyin elektr energiyasi yuqori bo'lganida tarmoqqa qaytariladi. Quyoshli kunda, fotovoltaik (PV) manbalar ortiqcha quvvat ishlab chiqarganda, elektr energiyasi saqlash elementiga tushishi mumkin, shu sababli ular" iste'mol qilishi kerak" resurslardan maksimal darajada foydalanish mumkin. Kechasi, quyosh energiyasini ishlab chiqarish pasayganda, batareya yo'qolgan quvvatni etkazib beradi va asosiy yuk energiyasini ishlab chiqarish ko'tariladi. Shu sababli, ko'plab yirik akkumulyatorlar quyosh energiyasi fermalari bilan bir xil joyda joylashgan.
Agar PG& E yong'in xavfi yuqori bo'lsa, mijozlarni o'chirib qo'ysa, batareyalar va quyosh batareyalari uylar va korxonalarni elektr ta'minotidagi uzilishlardan himoya qiladi va shu bilan muhim jarayonlarni davom ettiradi va oziq-ovqat mahsulotlarining buzilishini oldini oladi. Bundan tashqari, energiya operatorlari hozirda taqsimlangan energiya manbalarini" virtual elektr stantsiyalari" talabga muvofiq elektr energiyasini ishlab chiqaradigan, saqlaydigan va uzatadigan. Ba'zi hollarda, bunga elektr energiyasining yuk darajasi eng yuqori soatlarga o'tkaziladigan talabga javob berish kiradi.
Shamol, fotovoltaik va akkumulyator manbalarini tarmoqqa ulash uchun asosiy interfeys inverterdir. Oddiy qilib aytganda, inverter doimiy quvvatni o'zgaruvchan tok kuchiga aylantiradi va tarmoqning 60 gigagertsli elektr chastotasiga sinxronizatsiya qiladi. 1-rasmda inverterning tuzilishiga e'tibor qaratib, tarmoqqa ulangan quyosh panelining soddalashtirilgan diagrammasi ko'rsatilgan. Inverterlarning ko'plab uslublari mavjud, shu jumladan bir tomonlama va ikki yo'nalishli va ko'p darajali inverterli ko'p topologik tuzilmalar. Har bir topologiyaning o'ziga xos sharoitlarda o'ziga xos afzalliklari va kamchiliklari mavjud. İnverterning asosiy komponenti bu rasmda izolyatsiya qilingan eshik bipolyar tranzistor (IGBT) sifatida ko'rsatilgan quvvat tugmasi.
Inverter: inverter
ACGrid: AC tarmog'i
İnverter mikroprotsessordan foydalanadi, mos keladigan aniqlash va teskari aloqa va tarmoqqa turli xil xizmatlarni ko'rsatish uchun to'g'ri algoritmlarni ishlatadi, nafaqat elektr energiyasini saqlash va bo'shatish. Masalan, quvvatni qo'llab-quvvatlash uchun kuchlanishni qo'llab-quvvatlash, chastotani tartibga solish va harmonik pasayish. Taqsimlangan energiya elektr energiyasini etkazib berish va tarqatish tarmoqlariga tushadigan yukni kamaytirishi mumkin, chunki elektr energiyasi elektr energiyasi ishlab chiqarishga yaqin joyda ishlatiladi. Bu elektr tarmog'ining zo'riqishini va tirbandligini kamaytirishi va hatto elektr uzatish liniyasini yangilashni kechiktirishi mumkin.
İnverterdan katta miqdordagi quvvat o'tganda, AC va doimiy quvvat o'rtasidagi konversiya juda samarali bo'lishi kerak. Aslida, tijorat invertorlarining eng yuqori samaradorligi 96-98% ni tashkil qiladi. Ammo tarmoq operatorlari, ayniqsa, kommunal xizmatlar miqyosida yuqori energiya samaradorligini istaydilar, chunki energiya samaradorligidagi kichik o'zgarishlar hali ham elektr energiyasini anglatadi.
Ushbu energiya samaradorligi darajalariga erishish uchun energiya qurilmalari juda kam yo'qotishlarga ega bo'lishi kerak. Bugungi kunda IGBT ushbu dasturlarning asosiy kalitiga aylandi. Biroq, IGBT ning o'tkazuvchanlik oqimi bir necha yuz amper bo'lib, bir necha ming voltli kuchlanishlarni to'sib qo'yadi. U mobil telefonlar va ma'lumotlar markazlari uchun yuqori samarali hisoblash chiplarini ishlab chiqarishga o'xshash jarayon yordamida kremniydan tayyorlangan.
Shu bilan birga, yangi materiallar yuqori ishlash, yuqori energiya samaradorligi va yuqori ishonchlilikka erishishi kutilmoqda. Xususan, kremniy karbid (SiC) kelajak materialidir. SiC quvvatli elektron qurilmalar shunga o'xshash silikon qurilmalarga qaraganda past o'tkazuvchanlik va kommutatsiya yo'qotishlariga ega. O'tishning birinchi bosqichi IGBT ga parallel ravishda ulangan 1-rasmda ko'rsatilgandek past darajadagi diyotni o'z ichiga oladi. Kremniy diodlarini SiC diodalariga almashtirish yo'qotishlarni kamaytirishi va kommutatsiya paytida haddan tashqari yuklanishni kamaytirishi va shu bilan inverterdagi kuchlanishni kamaytirishi mumkin. SiC diodlari kremniy diodalariga qaraganda qimmatroq bo'lishiga qaramay, kichikroq issiqlik qabul qiluvchisi va tizim hajmi umumiy tizim narxini pasaytirishi mumkin.
SiCMOSFET - bu o'tishning keyingi bosqichi. SiC MOSFET-larni almashtirish tezligi kremniy IGBT-larnikiga qaraganda ancha tezdir, shuning uchun ularni quyosh energiyasini ishlab chiqarish tizimlarini rivojlantirish bosqichida foydalanish katta afzalliklarga ega. Odatda, DC-DC konvertori quyosh panelining chiqish kuchlanishini oshirish uchun ishlatiladi. SiC MOSFET-lari tezroq o'zgarishi mumkin, shu bilan induksionlar kabi qimmat passiv komponentlar hajmini kamaytiradi va samaradorlikni oshiradi.
ON Semiconductor turli xil invertorlarning kuchlanish va oqim talablariga javob berish uchun turli xil IGBT, SiC diodalari va SiC MOSFETlarini taqdim etadi. Eng ommabopi - bu kichik o'lchamli, oson dizayni va samarali issiqlik tarqalishiga erishish uchun turli xil quvvat kalitlari va diodlarni birlashtirgan quvvat moduli. Asosiy quvvatli elektron qurilmalardan tashqari, ON Semiconductor tizimni to'ldirish uchun eshik drayverlarini, galvanik izolyatsiyani va yuqori samarali operatsion kuchaytirgichlarni ham ta'minlaydi.
Qayta tiklanadigan energiya va energiyani saqlash texnologiyasi yaxshilanishi va narxning pasayishi bilan" teskari o'zgarish" elektr tarmog'ining tezligi tezroq davom etmoqda. Invertorlar uglerod chiqindilari va ifloslanishini kamaytirishdan tashqari, iste'molchilar va ishlab chiqaruvchilar o'rtasidagi chegaralarni buzib, yanada moslashuvchan va ishtirok etadigan elektr tarmog'ini qo'llab-quvvatlaydi. Energiya kompaniyalarini to'g'ri nazorat qilish va muvofiqlashtirish energiya sifatini oshirishi, yangilash xarajatlarini kamaytirishi va foydalanuvchilarga yanada ishonchli xizmatlarni taqdim etishi mumkin. Quvvatli elektronika - bu bizning muhim infratuzilmani yangilashga imkon beradigan asosiy texnologiya.