Was ist eine Sperrdiode?
Eine Sperrdiode ist eine Diode, die in einem Stromkreis angeordnet ist, um zu verhindern, dass elektrischer Strom in eine bestimmte Richtung fließt. Durch die Funktion blockieren alle Dioden elektrischen Strom; Sperrdioden werden jedoch speziell verwendet, um einen Rückfluss elektrischer Energie zu verhindern, um Batterien, Ladesysteme oder Stromerzeugungssysteme zu schützen. Sperrdioden werden häufig in grünen Energiesystemen wie solarbetriebenen oder windbetriebenen elektrischen Generatoren verwendet.
Dioden sind übliche Halbleiterbauelemente, die üblicherweise aus Silizium bestehen und zur Steuerung des Stromflusses in Schaltkreisen verwendet werden. Eine Diode hat zwei Anschlüsse: die positiv geladene Anode und die negativ geladene Kathode. Wenn elektrische Energie durch ihre Anode in eine Diode eintritt, wird sie durch die Diode geleitet und tritt durch die Kathode aus und dann zum Rest des Stromkreises weiter. Wenn elektrische Energie in die Kathode einer Diode eintritt, wird sie jedoch blockiert und kann nicht durch das Gerät geleitet werden.
In einer Solarstromerzeugungsanlage wird elektrische Gleichstromenergie durch die Photovoltaikzellen der Anlage erzeugt. Diese Energie wird dann an einen anderen Teil des Systems weitergeleitet, der entweder den Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt oder den Gleichstrom zum Laden einer Batterie oder eines anderen Stromspeichers verwendet. Wenn Sonnenlicht auf die Solarzellen fällt, gelangt die von den Zellen erzeugte Energie störungsfrei über die Anode einer Sperrdiode zu den anderen Systemen.
Wenn die Nacht hereinbricht, erzeugen Solarzellen keinen Strom mehr. Der Unterschied in der elektrischen Ladung zwischen den Solarzellen und der Batterie oder dem Umwandlungskreis bewirkt, dass sie versuchen, den Unterschied in der elektrischen Ladung auszugleichen, indem sie Energie an die Solarzellen senden, die diese beschädigen oder zerstören können. In diesem Fall tritt die an die Solarzellen gesendete Leistung in die Kathode der Sperrdiode ein und wird gestoppt, bevor sie die Solarzellen erreichen und diese beschädigen kann. Sobald die Sonne wieder aufgeht und die Photovoltaikzellen eine elektrische Ladung erzeugen, kann der erzeugte Strom die Sperrdiode wieder ungehindert passieren.
Eine Sperrdiode erfüllt in einer Windkraftanlage im Wesentlichen die gleiche Funktion wie in einem Solargenerator. Der Unterschied zwischen dem Windsystem und einem Solarstromsystem besteht darin, dass ein Windsystem normalerweise Wechselstrom mit einem Generator erzeugt, der von Schaufeln oder einer Turbine angetrieben wird. In diesem Fall kann der umgekehrte Stromfluss, der auftritt, wenn der Wind nachlässt, den Generator tatsächlich so antreiben, als wäre er ein Elektromotor. Die Sperrdiode verhindert den Rücklauf des Generators, der nicht nur den Generator beschädigen, sondern auch die gesamte in den Systembatterien gespeicherte Energie verbrauchen kann.