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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf photovoltaische Solar-Arrays.
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HINTERGRUND
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Industrielle Prozesse können elektrisch betrieben werden. Leistung für die Prozesse kann von einem Stromversorgungsnetz geliefert werden, kann aber auch lokal erzeugt und gespeichert werden. Photovoltaische Zellen fangen Energie von Licht ein und wandeln die Energie in Elektrizität um. Photovoltaische Solar-Arrays sind Arrays aus photovoltaischen Zellen, die dafür eingerichtet sind, Lichtenergie von der Sonne einzufangen und die Energie in Elektrizität umzuwandeln. Photovoltaische Zellen werden in Modulen hergestellt, in denen eine Vielzahl von photovoltaischen Zellen in einem Array auf einem Panel angeordnet ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Verfahren zum Optimieren der Nutzung der solarelektrischen Leistung wird offenbart. Gemäß dem Verfahren wird eine Betriebsspannung für einen Prozess und zumindest einen zweiten Prozess bestimmt. Der Prozess wird selektiv verbunden mit einem Teil eines photovoltaischen Array mit einer Spannung am Punkt maximaler Leistung, die zur Betriebsspannung des Prozesses passt. Der zumindest eine zweite Prozess wird selektiv verbunden mit einem jeweiligen zumindest einen zweiten Teil des photovoltaischen Array mit einer Spannung am Punkt maximaler Leistung, die zur Betriebsspannung des zumindest einen zweiten Prozesses passt. Das photovoltaische Array hat einen zur Verfügung stehenden Betrag elektrischer Leistung, der auf den Prozess und den zumindest einen zweiten Prozess verteilt wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Merkmale und Vorteile von Beispielen der vorliegenden Offenbarung werden durch Verweis auf die folgende detaillierte Beschreibung und Zeichnungen ersichtlich werden, in denen gleiche Bezugszeichen ähnlichen, obgleich vielleicht nicht identischen, Komponenten entsprechen. Der Kürze halber können Bezugsziffern oder Merkmale mit einer vorher beschriebenen Funktion in Verbindung mit anderen Zeichnungen, in denen sie erscheinen, beschrieben werden oder nicht.
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1 ist ein schematisches Prozessablaufdiagramm eines Beispiels des Verfahrens der vorliegenden Offenbarung;
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2 ist ein schematisches Systemdiagramm eines Beispiels der vorliegenden Offenbarung;
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2A ist ein schematisches Systemdiagramm eines Beispiels eines gleichstrombetriebenen Prozesses;
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3 ist ein schematisches Diagramm, das eine Verbindung von Lasten mit einem photovoltaischen Array gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt;
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4 ist ein schematisches Diagramm, das eine Verbindung von Lasten mit einem photovoltaischen Array gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt;
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5 ist ein schematisches Diagramm, das Systemverbindungen in einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt;
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6 ist ein schematisches Diagramm, das ein photovoltaisches Array gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
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7 ist eine grafische Darstellung, die Beziehungen zwischen einem photovoltaischen Array und Leistung, Strom und Spannung einer Last gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt;
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8 ist ein Graph, der eine typische Heiz- oder Leuchtlast beim Hochfahren darstellt;
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9 ist ein Graph, der Strom-, Spannungs- und Leistungskurven eines typischen photovoltaischen Moduls darstellt;
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10 ist ein Graph, der Strom-, Spannungs- und Leistungskurven für ein System, das durch einen vom photovoltaischen Array angetriebenen gebürsteten Gleichstrommotor angetrieben wird, gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung;
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11 ist ein schematisches Diagramm, das ein Sanyo Modell HIP-190BA3 PV Array darstellt, das mit einem Avalence Hydrofiller Alkalin-Elektrolyseur verbunden ist;
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12 ist ein schematisches Diagramm, das ein mit einem PEM-Elektrolyseur verbundenes photovoltaisches Array mit 20 Zellen darstellt;
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13 ist ein schematisches Diagramm, das einige der photovoltaischen Zellen eines mit einer Schalttafel verbundenen photovoltaischen Array darstellt; und
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14 ist ein schematisches Diagramm, das einige der photovoltaischen Zellen eines photovoltaischen Array darstellt, geschaltet in Reihe, parallel und in einer Kombination aus Reihe und parallel.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Bezug nehmend nun auf 1, 2 und 2A wird ein Verfahren 10 zum Optimieren solarer Leistung offenbart. Das Verfahren 10 beinhaltet ein Bestimmen einer Betriebsspannung eines Prozesses und zumindest eines zweiten Prozesses (wie bei Schritt 12 in 1 gezeigt). In einem Beispiel kann der Prozess ein gleichstrom-(DC-)betriebener Prozess 22 sein. Beispielsweise kann der Prozess ein Heizsystem 24, ein Leuchtsystem 30 oder eine Kombination davon enthalten, wie in 2A ersichtlich ist. Der Prozess kann einen gebürsteten Gleichstrommotor 28 und/oder einen bürstenlosen Gleichstrommotor 26 einschließen. In Schritt 14 wird, wie in 1 gezeigt ist, der Prozess selektiv mit einem Teil eines photovoltaischen Array mit einer Spannung beim Punkt maximaler Leistung verbunden, die der Betriebsspannung des Prozesses entspricht. Der zumindest eine zweite Prozess wird ferner selektiv mit einem jeweiligen zumindest einen zweiten Teil des photovoltaischen Array mit einer Spannung beim Punkt maximaler Leistung verbunden, die der Betriebsspannung des zumindest einen zweiten Prozesses entspricht (wie bei Schritt 16 in 1 ersichtlich ist). Das photovoltaische Array hat einen verfügbaren Betrag elektrischer Leistung, und der verfügbare Betrag elektrischer Leistung von dem Array wird auf den Prozess und den zweiten Prozess sowie auf folgende Prozess(e) (falls vorhanden) verteilt.
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Es versteht sich, dass wie hierin verwendet die kleinste, elektrische Leistung erzeugende Komponente eines photovoltaischen (PV) Systems eine PV-Zelle ist. Ferner kann ein ”PV-Modul” wie hierin verwendet mehrere PV-Zellen umfassen. Ein ”PV-Array” kann ein oder mehrere PV-Module, mehrere PV-Zellen oder Kombinationen davon enthalten. Somit ist ein PV-Modul ein PV-Array, aber nicht jedes PV-Array ist ein PV-Modul.
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2 ist eine schematische Darstellung eines PV-Array in einer industriellen Anwendung gemäß einem Beispiel des offenbarten Verfahrens. 2 zeigt drei allgemeine Kategorien einer Verteilung der von dem PV-Array 40 abgegebenen Gleichstromleistung. Zunächst kann ein gleichstrombetriebener Prozess 22 direkt mit einem PV-Array 40 oder (zweitens) mit einem wiederaufladbaren Energiespeichersystem (RESS) 44 verbunden sein. Die Gleichstromleistung, die von dem gleichstrombetriebenen Prozess 22 gefordert wird, ist auf die PV-Array-Abgabe 42 oder die RESS-Abgabe 46 abgestimmt. Li-Ionen-Batterien sind ein Beispiel eines energieeffizienten RESS 44 mit einer hohen Energiedichte pro Einheitsmasse. Bleisäurebatterien sind ein anderes Beispiel eines RESS 44. Eine dritte Kategorie einer Verteilung, die in 2 dargestellt ist, beinhaltet Gleichstromleistung von einem PV-Array 40 oder RESS, die durch einen Sinuswellen-Wechselrichter/Gleichrichter 48, 48', der im Folgenden nurmehr als Wechselrichter bezeichnet wird, geleitet und in Wechselspannung transformiert werden kann, die genutzt werden kann, um Wechselstromlasten 50 zu betreiben. Die transformierte Wechselstromleistung kann auch über eine Netzstromzählung 54 an ein Stromversorgungsnetz 52 geliefert werden.
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”Direkte Verbindung” ist eine allgemeine Kategorie für eine Verteilung der von dem PV-Array 40 abgegebenen Gleichstromleistung. Die von dem PV-Array 40 abgegebene Gleichstromleistung kann direkt mit einer Last unter Verwendung eines optimierten PV-Array 40 mit einer Spannung beim Punkt maximaler Leistung (MPP) verbunden sein, die zu dem gleichstrombetriebenen Prozess 22 passt, ohne durch eine Elektronik zur Leistungsumwandlung zu gehen. Einige nicht beschränkende Beispiele gleichstrombetriebener Prozesse 22 sind Computer, Heizelemente, Beleuchtung, Gleichstrommotoren und eine Maschinerie, einschließlich Pumpen, Kompressoren, Heizung, Ventilation und Klimaanlage, die von elektrischen Gleichstrommotoren betrieben werden.
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9 ist ein Graph, der Strom-, Spannungs- und Leistungskurven eines typischen photovoltaischen Moduls darstellt. Die Leistungs-Spannungs-Kurve 56' zeigt, dass die Leistung im Wesentlichen linear mit der Spannung zunimmt, bis die Kurve sich einem Punkt maximaler Leistung (MPP) bei der Spitze 58' der Leistungs-Spannungs-Kurve 56' nähert. Wenn die Spannung des PV-Moduls über den MPP zunimmt, fällt die Leistung des PV-Moduls. In 9 ist auch eine Strom-Spannungs-Kurve 54' entsprechend dem gleichen PV-Modul entsprechend der Leistungs-Spannungs-Kurve 56' dargestellt. Der Strom nimmt um einen kleinen Betrag und im Wesentlichen linear mit der Spannung ab, bis die mit dem MPP 58' assoziierte Spannung erreicht wird. Bei höheren Spannungen als die MPP entsprechende Spannung fällt der Strom mit zunehmender Spannung schnell.
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Ein Beispiel einer Abstimmung einer von dem PV-Array 40 abgegebenen Gleichstromleistung 42 mit einem Gleichstromprozess 22 wird im Folgenden geliefert. Bezug nehmend auf 7 hat ein PV-Array 40 bei der Spitze 58 der PV-Leistungskurve 56 einen Punkt maximaler Leistung (MPP). Wenn man die Leistung des PV-Array bezüglich der Spannung des PV-Array betrachtet, nimmt die Leistung 56 des PV-Array mit der Spannung des PV-Array zu, bis der MPP erreicht ist. Wenn die Spannung des PV-Array über den MPP hinaus zunimmt, fällt die Leistung des PV-Array. In 7 sind auch Strom-Spannungs-Kurven 54, 60 entsprechend dem PV-Array 40 bzw. dem gleichstrombetriebenen Prozess 22 dargestellt. Der Schnittpunkt 64 der Strom-Spannungs-Kurven 54, 60 liegt im Wesentlichen bei einer der MPP-Spannung entsprechenden Spannung. In den in 11 und 12 dargestellten Beispielen wurde ein solares PV-Array an die Leistungsanforderungen von Alkali- und Protonenaustauschmembran-(PEM-)Elektrolyseuren angepasst. In dem in 11 dargestellten Beispiel zeigte ein PV-Array 80 des Sanyo Modells HIP-190BA3 eine MPP-Spannung von 50,2 Volt Gleichspannung bei dessen üblicher Betriebstemperatur (52°C). (Alle photovoltaischen Zellen des solaren PV-Array von Sanyo waren in Reihe geschaltet.) Das solare PV-Array von Sanyo war mit einem Avalence-Hydrofilter-Alkali-Elektrolyseur 82 verbunden, der typischerweise mit einer Gleichspannung von 49,8 V betrieben wird. Da die MPP-Spannung des PV-Array 80 auf die Betriebsspannung der Last (Elektrolyseur 82) abgestimmt war, arbeitete das PV-Elektrolyseur-System 84 bei einer maximalen Effizienz von 10% für Solarenergie in Wasserstoffbrennstoffenergie. Diese Systemeffizienz wird berechnet, indem die Effizienz für Solarenergie in elektrische Leistung (16% für das PV-Array von Sanyo HIP-190BA3) mal die Elektrolyseur-Effizienz (60% niedrigerer Heizwert (LHV) elektrische Energie in Wasserstoff) bei den Betriebsbedingungen des PV- und Elektrolyseur-Systems multipliziert wird: Systemeffizienz = PV-System-Effizienz × Elektrolyseur-Effizienz
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12 zeigt ein anderes Beispiel einer auf eine Last abgestimmten Leistung. Ein PEM-Elektrolyseur-System 85, das von einem PV-Array 81 mit 20 Zellen betrieben wird, mit einer direkten Verbindung 86 zwischen PV-Array und Last wurde optimiert, indem die Spannung (34 Volt) beim Punkt maximaler Leistung (MPP) des PV-Array 81 mit 20 Zellen auf die Betriebsspannung (33 Volt) des PEM-Elektrolyseurs 83 abgestimmt wurde. Die PV-Effizienz betrug 16%, und die Effizienz des PEM-Elektrolyseurs betrug 76%. Durch die Verwendung der obigen Gleichung für die Systemeffizienz kann gezeigt werden, dass die PV-Elektrolyseur-Kombination eine maximale Effizienz von 12% erreichte.
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Der zweite allgemeine Typ eines in 2 schematisch dargestellten Verteilungssystems beinhaltet ein Verbinden des Gleichstromausgangs 42 des PV-Array 40 mit einem RESS 44. Ein Abstimmen des RESS 44 auf das PV-Array 40 kann durch die gleichen Verfahren bewerkstelligt werden, die für andere Lasten oben verwendet wurden. Batterien in dem RESS 44 können die Abgabe des PV-Array speichern, die später genutzt werden kann, um andere Lasten und Ausrüstung, die in Prozessen genutzt werden, zu betreiben. Falls Li-Ionen-Batterien in dem RESS 44 verwendet werden, ist die Effizienz eines Aufladens der PV-Solarbatterie höher als eine (oben diskutierte) Solarelektrolyse, da die Effizienz der Energiespeicherung und -rückgewinnung durch Laden und Entladen von Li-Ionen-Batterien etwa 99% beträgt, verglichen mit einer Effizienz von 50–75% zum Umwandeln von elektrischer Energie in Wasserstoffbrennstoffenergie in einem Elektrolyseur 83 (wie in 12 dargestellt und oben diskutiert wurde).
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Tests wurden unter Verwendung von Li-Ionen-Batteriezellen des A123-Systems Eisenphosphat-Typ Modell Nr. AS400059-001 durchgeführt, wobei die Batteriezellen in Reihe geschaltet waren. Wenn ein PV-Array eines Sanyo Modells HIP-190BA3 mit einer MPP-Spannung von 50,2 Volt Gleichspannung bei dessen gewöhnlicher PV-Betriebstemperatur (52°C) direkt mit einem Li-Ionen-Batteriemodul mit 15 Batteriezellen in Reihe (Betriebsspannung 49,5 Volt Gleichspannung) verbunden war, zeigten die experimentellen Tests, dass die Systemeffizienz einer regenerativen Solarenergieerzeugung, -speicherung und -wiedergewinnung bei nahezu 15% optimiert war. Die Systemeffizienz beim „Umlauf” (engl. round trip) (Solarenergie in Batterieladung in elektrische Energie) kann berechnet werden, indem die Effizienz PV-Solarenergie in elektrische Gleichstromenergie bei den Betriebsbedingungen (15%) mal die Ladeeffizienz (99%, Batterieladung geteilt durch Energieeinspeisung) mal die Entladungseffizienz (99%, Batterieausgabe geteilt durch Batterieladung) multipliziert werden, wobei jede der drei individuellen Effizienzen durch Strom- und Zeitdauermessung experimentell bestimmt wurde: Systemeffizienz = Effizienz des PV-Systems (15%) × Effizienz der Batterieladung (99%) × Effizienz der Batterieentladung (99%) = 14,7%.
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Der dritte allgemeine Typ eines in 2 schematisch dargestellten Verteilungssystems beinhaltet eine Verwendung eines Sinuswellen-Wechselrichters 48, um Gleichstromleistung von einem PV-Array 40 oder RESS 44 in Wechselstromleistung umzuwandeln, die genutzt werden kann, um Wechselstromlasten 50 anzutreiben. Die transformierte Wechselstromleistung kann auch durch eine Netzstromzählung 54 an ein elektrisches Stromversorgungsnetz 52 geliefert werden.
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Wie in 2 schematisch demonstriert ist, kann ein PV-Array 40 effizient Leistung an zum Beispiel einen industriellen Standort liefern, wobei alle Leistungsanforderungen des Standorts erfüllt werden. Wenn Sonnenlicht zur Verfügung steht, wird Gleichstromleistung erzeugt, die für gleichstrombetriebene Prozesse 22 zur Verfügung steht. Die Gleichstromleistung wird für Wechselstromlasten am Standort in Wechselstromleistung umgewandelt. Ferner kann die Gleichstromabgabe 42 des PV-Array 40 verwendet werden, um eine RESS 44 zu laden. Falls von dem PV-Array 40 überschüssige Leistung zur Verfügung steht, kann sie durch eine Netzstromzählung 54 der Wechselstromleistung an das Stromversorgungsnetz 52 ”verkauft” werden. Während Zeiten, in denen der Leistungsbedarf am industriellen Standort die Kapazität des PV-Array 40 und des RESS 44 übersteigt, kann Leistung aus dem Stromversorgungsnetz 52 genutzt werden, um Wechselstromlasten 50 zu betreiben. Die Wechselstromleistung aus dem Netz 52 kann durch einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wechselrichter 60 auch in Gleichstromleistung umgewandelt und genutzt werden, um gleichstrombetriebene Lasten 22 zu betreiben, falls von dem PV-Array 40 oder dem RESS 44 nicht genug Gleichstromleistung zur Verfügung steht.
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Ein PV-Array 40 kann verwendet werden, um Prozesse zu betreiben, die mit einem Bereich von Leistungslasten arbeiten. Zum Beispiel kann ein Heizsystem 24 Leistungseinstellungen aufweisen, die von Niedrig bis Hoch reichen. Ein Motor 28 kann zum Beispiel niedrige, mittlere und hohe Drehzahlen aufweisen. Wie in 10 gezeigt ist, können im Laufe der Zeit der Strom 90, die Spannung 92 und Leistung 94, die von einem mit einem gebürsteten Gleichstrommotor angetriebenen System gefordert werden, variieren. 9 zeigt Kurven für Leistung 94' und Spannung 92' für das Gleichstrom-Heiz- und Beleuchtungssystem beim Hochfahren. In dem Beispiel steigen die Kurven für Leistung 94' und Spannung 92' schnell an, erreichen aber einen im Wesentlichen stationären Zustand innerhalb von etwa 30 Sekunden. In einem weiteren Beispiel kann ein System mehrere alternative Prozesse aufweisen, die verschiedene Eingangsbetriebsspannungen erfordern. Um vom PV-Array erzeugten Gleichstrom zu verteilen, um Lasten mit Energieeffizienz und niedrigen Nettokosten anzutreiben, kann das PV-Array 40 so ”angeklemmt” sein, dass ein Teil des PV-Array 40 verbunden ist, um die höchste Spannung bei dem Punkt maximaler Leistung des Teils des PV-Array 40 zu erzeugen, die für einen beliebigen der alternativen Prozesse bei ihren höchsten Leistungseinstellungen benötigt wird.
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Es versteht sich, dass das ”Anklemmen” ein Verbinden eines Teils des PV-Array 40 mit einer Last ist. Ein Teil des PV-Array 40 kann eine Teilmenge der PV-Zellen und/oder PV-Module sein, die in dem PV-Array 40 enthalten sind.
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Wie in 6 schematisch gezeigt ist, können PV-Zellen 70 in Reihe geschaltet sein, wobei die Gesamtspannung eine Summe aller Spannungen der PV-Zellen 70 ist. Wie in 5 schematisch gezeigt ist, kann jedoch, statt alle der verfügbaren Zellen in einer Reihe zu nutzen, ein elektrischer Kontakt (Klemme 66) zwischen einem ausgewählten Paar der verbundenen Zellen 70 hergestellt werden, um Leistung von nur einem Teil der in Reihe verbundenen Zellen 70 zu ziehen. Die Reihe der Zellen 70 kann in mehr als eine Reihe von Zellen 70 wie in 4 gezeigt getrennt werden, oder eine einzige Reihe kann sich die Last teilen (wie in 3 gezeigt). In dem Fall der in 3 dargestellten geteilten Last können Netzwerkberechnungen genutzt werden, um zu bestimmen, wie die Leistung zwischen Lasten aufgeteilt wird.
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5 stellt schematisch ein nicht beschränkendes Beispiel eines angezapften PV-Array dar, das für eine gleichstrombetriebene Last 22' optimiert ist. In dem Beispiel kann eine Reihe von 96 Siliziumzellen in einem PV-Modul Sanyo Modell HIP-190BA3 (mit einer vollen MPP-Spannung von 50 Volt bei einer typischen Betriebstemperatur von 52°C) zwischen Zellen 75 und 76 angezapft werden. In dem Beispiel wird die Spannung von der beginnenden Verbindung bei Zelle 1 bis zur Anzapfung 66 (Zelle 75) 39 Volt betragen. Eine Berechnung der Spannung geht wie folgt: jede Zelle hat eine Spannung von 0,52 Volt (50 geteilt durch 96), und 75 Zellen haben 39 Volt (75 × 0,52 V). Die Spannung (39 Volt), die von dem PV-Array 40 mit dieser Anzapfung 66 erzeugt wird, die wie oben verbunden ist, kann genutzt werden, um eine gleichstrombetriebene Last 22' zu betreiben, die eine Betriebsspannung von 39 Volt erfordert. Um die Energieeffizienz irgendeines PV-betriebenen Prozesses zu optimieren, kann die Anzapfung 66 so bewegt werden, dass die Spannung beim Punkt maximaler Leistung (MPP) der Betriebsspannung des Prozesses entspricht. Der Rest der PV-Zellen 70 in dem PV-Array 40 kann mit einer anderen optimierten Gleichstromlast verbunden sein, unter Verwendung eines Wechselrichters 48 für ein Stromversorgungsnetz 52 umgewandelt und gegen im Netz gekaufte Leistung (Netzstromzählung) 54 getauscht oder verwendet werden, um Prozesse unter Verwendung von Wechselstromleistung 50 zu betreiben (wie in 2 gezeigt). Die 21 verbleibenden, in 5 gezeigten Solarzellen (wie man sie in einem PV-Modul Sanyo HIP-190BA3 findet) würden 11 Volt erzeugen. Eine beliebige Anzahl von PV-Zellen 70 kann jedoch in Reihe geschaltet werden, um die nützlichsten Gleichstromspannungen für Prozesse zu erzeugen, und die verbleibenden Zellen 70 übrig lassen, um einen anderen Gleichstromprozess zu betreiben oder in Wechselstromleistung für Wechselstromlasten umgewandelt zu werden. Etwaige, innerhalb des lokalen Systems nicht genutzte Gleichstromleistung kann an das Stromversorgungsnetz 52 geschickt werden.
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Es versteht sich, dass eine effiziente Nutzung der Leistung, die von dem PV-Array 40 erzeugt wird, ein Minimieren der zum Übertragen und Umwandeln der Leistung verlorenen gesamten Leistung beinhalten kann. Zum Beispiel wird ein großer Betrag elektrischer Leistung verloren, um zu heizen, während Wechselstromleistung über lange Distanzen in zum Beispiel einem öffentlichen Stromversorgungsnetz übertragen wird. Um die Verluste zu reduzieren, übertragen öffentliche Unternehmen die Leistung bei hoher Spannung und transformieren dann die Spannung in Transformatoren nahe zum Nutzungspunkt herunter. Die Umwandlung von hoher Spannung in niedrige Spannung weist damit verbundene Verluste auf. Wie hierin offenbart wird, erfährt lokal erzeugte Gleichstromleistung nicht so viel Übertragungsverlust wie entfernt erzeugte Wechselstromleistung und weist nicht die Anforderung an eine Spannungsumwandlung auf, falls die erzeugte Leistung der Last wie hierin offenbart entspricht.
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Es versteht sich ferner, dass ein Teil der elektrischen Leistung von dem PV-Array 40 gleichstrombetriebenen Prozessen 22 nicht entsprechen kann. Der Teil der elektrischen Leistung von dem PV-Array 40, der den gleichstrombetriebenen Prozessen 22 nicht entspricht, kann in Wechselstromleistung umgewandelt werden. Die Leistung aus der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom kann mit einem lokalen wechselstrombetriebenen Prozess 50 oder einem Stromversorgungsnetz 52 verbunden sein. Lokale wechselstrombetriebene Prozesse 50 können zum Beispiel Computer, Beleuchtung, Wechselstrommotoren und dergleichen beinhalten. Die von Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelte Leistung kann auch mit einem Stromversorgungsnetz 52' synchronisiert und in dieses eine große Kommune bedienend eingespeist werden. In einem anderen Beispiel kann die von Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelte Leistung mit einem lokalen Stromversorgungsnetz 52'' synchronisiert und in dieses eingespeist werden. Ein nicht beschränkendes Beispiel eines lokalen Stromversorgungsnetzes 52'' kann ein Stromversorgungsnetz für ein Deployable Medical Systems (DEPMEDs) Militärhospital sein.
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Das PV-Array 40 kann umgestaltet werden, indem Leiter 36 von PV-Zellen 70 in einem Reihennetzwerk 76, einem Parallelnetzwerk 77 oder Kombinationen davon 78 selektiv einbezogen werden, um einen Teil und den zumindest einen zweiten Teil des PV-Array 40 zu bilden. Beispielsweise können Leiter 36, die von positiven 38 und negativen 39 Seiten jeder PV-Zelle 70 ausgehen, mit benachbarten PV-Zellen 70 durch Verbinder 72 (wie in 6 gezeigt) verbunden werden. Wie in 13 gezeigt ist, können die Leiter 36 zu einer Schalttafel 79 führen, wo die Leiter 36 manuell oder durch eine automatische (nicht dargestellte) Schaltvorrichtung zweckmäßig verbunden werden können. Die Verbinder 72 können zum Beispiel entfernbare Jumper bzw. Steckbrücken sein. Indem Verbinder 72 selektiv einbezogen oder entfernt werden, kann das PV-Array 40 so umgestaltet werden, dass es eine gewünschte Anzahl PV-Zellen 70 in einem gewünschten Netzwerk aufweist.
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Bezug nehmend nun auf 14 können die PV-Zellen 70 parallel 77 verbunden werden, wodurch der Strom erhöht wird, der zur Verfügung steht; in Reihe 76, wodurch die Spannung, die zur Verfügung steht, erhöht wird; und Kombinationen von parallelen und seriellen Verbindungen können gewünschte Kombinationen von Strom und Spannung ergeben. Es versteht sich, dass ein Umgestalten manuell oder durch ein (nicht dargestelltes) automatisches Schaltmittel durchgeführt werden kann.
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Es versteht sich, dass ein PV-Array 40 mehrere PV-Zellen 70 in einem einzigen PV-Modul (zum Beispiel Sanyo Modell HIP-190BA3) enthalten kann. Ein PV-Array 40 kann ferner mehrere PV-Module enthalten, die elektrisch verbunden sind, um Strom- und Spannungslasten wie hierin offenbart zu entsprechen. Es versteht sich ferner, dass es wünschenswert sein kann, ein PV-Array 40 so einzurichten, dass eine oder mehrere der PV-Zellen 70 in dem Array 40 von einer Last getrennt und als eine Reserve oder eine Ersatz-Leistungsquelle zur Verfügung gehalten werden können. Falls eine oder mehrere PV-Zellen 70 in einem Array 40 innerhalb spezifizierter Grenzen keine Leistung erzeugen, kann dann das Array 40 eingerichtet werden, um anstelle der außerhalb der Spezifizierung liegenden PV-Zelle 70 eine Reserve-PV-Zelle 70 zu verbinden, was somit die Fähigkeit des PV-Array 40 aufrechterhält, den Lasten entsprechende Leistung zu erzeugen. In einem anderen Beispiel können Reserve-PV-Zellen 70 mit einem alternden Motor (26, 28 in 2A) verbunden werden, der mehr Spannung und/oder Strom erfordert, um den gleichen Drehmomentbetrag zu erzeugen, wie es der Motor 26, 28 tat, als er neu war.
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Obgleich mehrere Beispiele im Detail beschrieben wurden, ist es für den Fachmann ersichtlich, dass die offenbarten Beispiele modifiziert werden können. Daher soll die vorgehende Beschreibung als beispielhaft statt beschränkend betrachtet werden.
