Solarne systemy fotowoltaiczne: przegląd głównych komponentów

Konwersja promieniowania słonecznego na użyteczną energię elektryczną jest procesem o wysokim stopniu złożoności technicznej. Moduły fotowoltaiczne są rdzeniem systemu, ale są tylko jednym z elementów niezbędnych do przeprowadzenia procesu konwersji energii - same w sobie nie są w stanie wytworzyć bezpiecznej, użytecznej i niezawodnej mocy elektrycznej. W tym artykule opisano główne elementy słonecznego systemu fotowoltaicznego.

Miejsce fotowoltaiczne

fotowoltaika warszawa
Jest to rdzeń systemu, złożonego z kilku modułów słonecznych, które z kolei składają się z ogniw słonecznych. Każde ogniwo słoneczne jest indywidualną jednostką konwersji energii, która  wytwarza napięcie stałe za każdym razem, gdy otrzymuje światło. Należy zauważyć, że moduły fotowoltaiczne wytwarzają napięcie w odpowiedzi na  dowolne źródło światła,  nie tylko światło słoneczne. Łącząc moduły w jeden lub więcej obwodów szeregowych, ich napięcie wyjściowe prądu stałego można połączyć w pojedyncze źródło zasilania.

Moduły PV z krzemu krystalicznego stanowią większość rynku fotowoltaicznego. Pojawiają się również nowe alternatywy, takie jak cienkowarstwowe moduły kadmu Telluride, ale stanowią one tylko niewielki procent rynku. Niezależnie od technologii zasada działania jest taka sama: użycie materiału, który jest w stanie zapewnić napięcie wyjściowe w odpowiedzi na padające światło.

Bank baterii

Słoneczne systemy fotowoltaiczne czasami wytwarzają energię w momentach, kiedy nie są potrzebne, na przykład gdy dom jest pusty w momencie produkcji. Jeśli tak się stanie, nadwyżkę można sprzedać do zakładu elektrycznego lub przechowywać w akumulatorach. Istnieją dwa główne powody, dla których warto zdecydować się na użycie akumulatora:

• Maksymalizacja oszczędności - jeśli nadwyżka produkcyjna zostanie sprzedana do zakładu elektrycznego, zapłacona stawka jest zwykle niższa niż cena kWh pobierana za zużycie. Niektórzy właściciele systemów PV mogą preferować przechowywanie nadwyżki w celu wykorzystania jej w razie potrzeby i zaoszczędzenia pełnej ceny każdej kilowatogodziny zamiast sprzedawania jej po obniżonej stawce.
• Zasilanie rezerwowe - bateria akumulatorów może przechowywać energię na przerwy w dostawie prądu.

Baterie znacznie podnoszą koszty systemu fotowoltaicznego. Oznacza to, że oszczędności są możliwe tylko wtedy, gdy nastąpi gwałtowny wzrost cen energii w godzinach największego zapotrzebowania. W przeciwnym razie baterie faktycznie zwiększają koszty energii słonecznej.

Zespół klimatyzacji

Ta część systemu ma trzy główne funkcje:

• Zapewnia ochronę przed zwarciami elektrycznymi, takimi jak zwarcia lub zwarcia między uziemieniem a ziemią. Zazwyczaj osiąga się to za pomocą wyłączników termiczno-magnetycznych , które są dostępne dla prądu stałego, prądu przemiennego lub obu.
• Połączenie źródła prądu stałego zapewnianego przez moduły fotowoltaiczne i przekształcenie go w źródło prądu przemiennego, które można zsynchronizować z siecią elektryczną lub wykorzystać do zasilania urządzeń gospodarstwa domowego. Konwersja prądu stałego na prąd przemienny odbywa się za pomocą  falownika.
• Kontrolowanie energii wejściowej i wyjściowej dla zestawu akumulatorów za pomocą  kontrolera ładowania. Jeśli system nie korzysta z baterii, ten element jest pomijany.

Odłączanie DC I AC

Ze względów bezpieczeństwa systemy elektryczne muszą być wyposażone w ręczne urządzenie odłączające. Zwykle służy to ochronie personelu technicznego przed porażeniem prądem podczas konserwacji systemu. Ponadto ręczny wyłącznik umożliwia każdemu użytkownikowi przerwanie obwodu w przypadku awarii.

Panel główny (AC)

W tym miejscu wszystkie obciążenia elektryczne w budynku są podłączone i zabezpieczone wyłącznikami automatycznymi. Po przekształceniu mocy wyjściowej z systemu fotowoltaicznego w prąd przemienny o odpowiedniej częstotliwości, można ją podłączyć do panelu głównego w celu dostarczenia energii wraz z siecią elektryczną.

Miernik elektryczny

Po wdrożeniu systemów fotowoltaicznych licznik elektryczny należy uaktualnić do modelu z  możliwościami pomiaru netto . Oznacza to, że licznik musi być w stanie zmierzyć przepływ energii i  jej kierunek. Umożliwia to odjęcie eksportowanej kWh od zużytej kWh, gdy właściciel domu rozlicza się z firmą energetyczną.