Na rynku dostępnych jest wiele popularnych urządzeń opartych na energii słonecznej. Jednym z najczęściej używanych urządzeń jest system fotowoltaiczny. Systemy te są również dostępne w różnych typach i w tym blogu omówimy wszystkie wiodące typy systemów fotowoltaicznych.
Czym jest system fotowoltaiczny?
Fotowoltaika to urządzenie służące do przekształcania światła słonecznego w energię elektryczną, a system fotowoltaiczny jest jego większą wersją. System składa się z paneli słonecznych lub układów. Ogniwa fotowoltaiczne lub ogniwa słoneczne są wykonane z materiałów półprzewodnikowych, które pochłaniają fotony ze światła słonecznego padającego na nie, co z kolei rozluźnia elektrony z ich orbit, umożliwiając im swobodny przepływ. W ten sposób wytwarzana jest energia elektryczna. Panele słoneczne są głównym elementem systemu i różnią się wydajnością.
Jakie są rodzaje systemów fotowoltaicznych?
Z biegiem czasu zakres systemów fotowoltaicznych zwiększył się. Ogniwa fotowoltaiczne są głównym źródłem absorpcji energii we wszystkich zastosowaniach słonecznych. Zazwyczaj istnieją 3 typy systemów fotowoltaicznych.
1. Samodzielny system fotowoltaiczny lub system fotowoltaiczny poza siecią
Samodzielne systemy fotowoltaiczne (lub systemy fotowoltaiczne poza siecią) przeznaczone są dla klientów, którzy nie mogą łatwo podłączyć się do sieci. Może to wynikać z wysokich kosztów doprowadzenia zasilania lub z lokalizacji geograficznej. Zazwyczaj dla osoby podłączonej do sieci nie ma sensu całkowite przejście na system poza siecią. Zaletą takiego systemu jest to, że użytkownik może korzystać z energii elektrycznej w odległych miejscach, z dala od sieci, i być całkowicie samowystarczalnym energetycznie. System ten pozwala również na utrzymanie stałych kosztów energii.
2. System podłączony do sieci
System podłączony do sieci to podstawowa instalacja fotowoltaiczna ze standardowym falownikiem podłączonym do sieci. System ten nie posiada jednak akumulatora. Jest idealny dla klientów, którzy są już podłączeni do sieci i planują instalację paneli słonecznych w swoich domach. Takie systemy kwalifikują się do federalnych i stanowych ulg podatkowych, które pomagają sfinansować ich zakup. Są one ekonomiczne i charakteryzują się bardzo prostą konstrukcją, składającą się ze stosunkowo niewielu komponentów. Głównym celem tej sieci jest obniżenie rachunków za energię i zapewnienie korzyści w postaci ulg podatkowych na energię słoneczną.
Zobacz także : Dlaczego przezroczyste panele słoneczne są przyszłością?
3. System hybrydowy
Systemy hybrydowe to systemy podłączone do sieci z akumulatorem zapasowym. Są idealne dla osób, które już korzystają z sieci i chcą mieć akumulator zapasowy. Warto wybrać taki system, jeśli w Twojej okolicy często występują przerwy w dostawie prądu i chcesz być na nie przygotowany.
Jakie są elementy systemu fotowoltaicznego?
Nawet jeśli ogniwa słoneczne lub panele słoneczne są niezbędnymi komponentami bez innych komponentów, system fotowoltaiczny może nie działać tak wydajnie, jak powinien. Komponenty systemu fotowoltaicznego są następujące:
1. Falowniki
Panele słoneczne generują prąd stały (DC) , którego nie można wykorzystać do zasilania urządzeń, ponieważ większość z nich działa na prąd przemienny (AC). Falowniki przetwarzają prąd stały wytwarzany przez panele na prąd przemienny, który jest następnie dostarczany do domu. Nadwyżka tej energii jest również odprowadzana do sieci elektroenergetycznej.
2. Systemy monitorowania
Aby poznać dokładną ilość kWh generowanych przez panele słoneczne, konieczny jest licznik lub podobny system.
3. System mocowania
Panele słoneczne montuje się na stalowych lub aluminiowych ramach , które są uziemione na dachu budynku lub zawieszone na ścianach. W każdym przypadku są one umieszczone pod takim kątem i nachyleniem, aby zapewnić maksymalną ilość światła słonecznego. Zapobiega to również porażeniu prądem elektrycznym poprzez uziemienie systemów paneli słonecznych.
a) Rodzaje systemów regałów dachowych
- System dachu płaskiego: Jest to najpowszechniejszy i obejmuje obciążony balast, który wykorzystuje grawitację do podtrzymywania paneli słonecznych. Po zapoznaniu się z typami systemów fotowoltaicznych należy zrozumieć również ich komponenty.
- System montowany na ziemi: Używa balastu lub kotew mechanicznych do mocowania paneli słonecznych do podłoża. W systemie mocowania naziemnego zainstalowano również system śledzenia z silnikami i czujnikami do śledzenia słońca w ciągu dnia w celu uzyskania maksymalnej generacji energii.
- System dachu spadzistego: W tym systemie regały są mechanicznie kotwione do konstrukcji dachu.
- Panele fotowoltaiczne: Istnieją zasadniczo 3 rodzaje paneli słonecznych, każdy różniący się wydajnością, wyglądem i kosztem. Jednak rodzaj paneli słonecznych definiuje wydajność Twojego systemu fotowoltaicznego.
Zobacz także : Przenośny stojak na panele słoneczne
4. Inne komponenty
a) Wyłączniki nadprądowe: Nazywane również wyłącznikami nadprądowymi, chronią instalacje elektryczne przed przepięciami i przetężeniami. Wyłącznik nadprądowy uruchamia się automatycznie, gdy prąd przekroczy ustalony limit. Stosowane są również wyłączniki ręczne, jednak preferowane są wyłączniki automatyczne.
b) Łączniki: Łączą dwa lub więcej kabli w jeden duży kabel. Są one również wyposażone w bezpieczniki zabezpieczające, a wszystkie średnie i duże panele fotowoltaiczne, a także instalacje przemysłowe, wykorzystują łączniki.
c) Odłączniki: Do ręcznego odłączenia przewodu elektrycznego używa się odłącznika, który przypomina bramkę lub przełącznik. Zazwyczaj jest on montowany po obu stronach falownika i nazywany jest odłącznikiem prądu stałego (DC) lub odłącznikiem prądu przemiennego (AC). Jest on również używany podczas instalacji lub wymiany falowników, ponieważ zapewnia izolację elektryczną.
d) Liczniki: Służą do pomiaru ilości energii przepływającej przez nie, a obliczona wartość jest wykorzystywana przez firmy energetyczne do wystawiania rachunków. W przypadku instalacji fotowoltaicznej stosuje się specjalny dwukierunkowy licznik energii elektrycznej. Mierzy on energię elektryczną przesyłaną z obu stron, tj. energię elektryczną dostarczaną przez dostawców energii elektrycznej oraz energię odpływową z paneli słonecznych do sieci.
e) Okablowanie: Jest ono niezbędne do dostarczania energii elektrycznej między różnymi elementami systemu. Rozmiar i grubość przewodów zależą od ilości i rodzaju przesyłanego przez nie prądu. Przewody wystawione na bezpośrednie działanie promieni słonecznych muszą być zabezpieczone przed promieniowaniem UV, a w przypadku przewodów przewodzących prąd stały wymagana jest dodatkowa ochrona w postaci metalowej osłony.
Zobacz także: 5 metod pozyskiwania energii słonecznej
Jak działa system fotowoltaiczny?
Spośród różnych typów systemów fotowoltaicznych główne prace nad systemami fotowoltaicznymi obejmują: wytwarzanie energii elektrycznej z energii słonecznej. Energia słoneczna w postaci fotonów jest przechwytywana przez ogniwa fotowoltaiczne i materiał półprzewodnikowy w 1 lub 2 warstwach komórka jest zbudowana zazwyczaj z krzemu.
Pochłonięte światło wprawia elektrony w drgania, a one biegną swobodnie generując prąd, czyli prąd stały. Ilość wytworzonej energii elektrycznej zależy od wydajności paneli słonecznych i intensywności światła przez nie otrzymywanego. Więcej mocy jest generowane przy większej intensywności światła słonecznego. Wydajność ogniw fotowoltaicznych jest mierzona w kilowatach szczytowych (kWp). Dzięki temu zrozumiałeś działanie systemów fotowoltaicznych. Następnie poznajmy zastosowanie systemu fotowoltaicznego.
Zobacz także: Panel słoneczny monokrystaliczny kontra polikrystaliczny
Jakie jest zastosowanie systemu fotowoltaicznego?
Istnieje wiele sposobów wykorzystania instalacji fotowoltaicznych, zarówno na szczeblu rządowym, jak i indywidualnym.
1. Budownictwo : Obejmuje zastosowania mieszkaniowe, w których system paneli słonecznych jest instalowany na dachu lub gruncie w celu zaspokojenia zapotrzebowania na energię elektryczną. Obecnie materiały fotowoltaiczne są również integrowane z konstrukcją budynku, taką jak okna, okładziny czy dachówki . Dodatkowo, parkingi i markizy są pokryte panelami słonecznymi, które pełnią podwójną funkcję: zacieniają i zasilają.
2. Wojsko : Żołnierze mogą nosić lekkie, cienkowarstwowe panele fotowoltaiczne do ładowania sprzętu elektronicznego na bazie lub w terenie. Panele te są elastyczne, przenośne i wytrzymałe, dzięki czemu wytrzymują trudne warunki.
3. Odległe lokalizacje : Kraje rozwijające się mogą wykorzystywać systemy fotowoltaiczne jako rozwiązanie zaspokajające zapotrzebowanie na energię elektryczną w domach wiejskich, wioskach, zakładach odsalania wody, odległych ośrodkach zdrowia i morskich platformach wiertniczych. Jest to bardziej opłacalne i oszczędza czas niż rozbudowa linii energetycznych.
4. Farmy słoneczne : Systemy fotowoltaiczne rozlokowane na hektarach mogą zapewnić zasilanie na dużą skalę. Produkcja energii może sięgać od dziesiątek megawatów do ponad gigawata. Stałe lub śledzące słońce panele fotowoltaiczne służą do zasilania sieci regionalnych lub miejskich.
5. Kosmos : Systemy fotowoltaiczne (PV) są głównym źródłem zasilania sztucznych satelitów krążących wokół Ziemi . Międzynarodowa Stacja Kosmiczna oraz łaziki powierzchniowe na Księżycu i Marsie pobierają energię z wysokowydajnych systemów fotowoltaicznych. Są one i pozostaną istotnym elementem eksploracji planet i kosmosu.
6. Zasilanie autonomiczne : W tym przypadku autonomiczne oznacza wykorzystanie systemów fotowoltaicznych do jednego konkretnego celu, a nie do jednoczesnego zasilania różnych urządzeń. Systemy fotowoltaiczne mogą zasilać narzędzia, liczniki i inne urządzenia w odległych lub miejskich obszarach, gdzie podłączenie licznika nie jest powszechne. Są one również wykorzystywane do zasilania telefonów alarmowych, oświetlenia drogowego, pomp nawadniających, nadajników radiowych, zdalnych posterunków strażniczych i tymczasowych znaków drogowych, a także do różnych podobnych zastosowań autonomicznych.
7. Transport : Panele słoneczne można zamontować w samochodach i łodziach , aby zapewnić zasilanie pomocnicze. Do ładowania akumulatorów na pokładzie potrzebny jest lekki system fotowoltaiczny, który można zamontować na szyberdachach samochodów.
Zobacz także : Najlepsza lampa solarna z czujnikiem ruchu
Jakie są zalety systemu fotowoltaicznego?
Zalety systemu fotowoltaicznego są następujące:
- Wysoce niezawodna ponieważ systemy fotowoltaiczne są odporne na trudne warunki atmosferyczne.
- Niezależność produkcji energii elektrycznej i od dostawców usług komunalnych.
- Niskie koszty utrzymania kosztów, ponieważ samooczyszczanie jest wystarczające przy regularnych kontrolach i okazjonalnych naprawach.
- Niski poziom hałasu ponieważ jedyny dźwięk jaki wydaje to dźwięk falownika, który jest minimalny.
- Trwały, ponieważ panel słoneczny system działa przez co najmniej 20 lat, a gwarancja producenta obejmuje wady przez ten sam okres.
- Nadzór fotowoltaiczny może być ręcznie zrobione poprzez dodanie większej liczby modułów w celu zwiększenia wydajności, co nie wiąże się ze znacznymi kosztami.
- Silne zabezpieczenia pod względem działania po instalacji.
- Zero paliwa konsumpcja.
Zobacz także: 4 zalety podgrzewacza wody słonecznej
Jakie są wady systemów fotowoltaicznych?
Wady systemów fotowoltaicznych są następujące:
- Kosztowny startupów ze względu na wysokie koszty produkcji, co przekłada się na drogie panele słoneczne i ich instalację.
- Nadmierne wymagania dotyczące magazynowania w zakresie kopie zapasowe baterii co z kolei zwiększa ślad węglowy, złożoność i ogólny koszt.
- Nieznajomość wśród ludzi odnośnie różnych terminów związanych z systemem fotowoltaicznym.
- słaba efektywność W przypadku niektórych paneli konieczna jest instalacja większej liczby paneli lub droższych paneli o wyższej wydajności.
- Niestabilny, ponieważ produkcja jest w dużym stopniu zależna od zmian pogoda, lokalizacja i klimat.
Tak więc różne rodzaje systemów fotowoltaicznych służą temu samemu celowi, jakim jest zamiana światła słonecznego na energię elektryczną. Istnieją jednak różnice w sposobie ich instalacji. Możesz jednak zdecydować, jakiego rodzaju systemu potrzebujesz, w zależności od swoich potrzeb w zakresie energii elektrycznej i budżetu. Spośród komponentów systemu fotowoltaicznego możesz zdecydować po konsultacji z dostawcą, aby zapewnić bezpieczeństwo i łatwość użytkowania po instalacji. A tak przy okazji, który z nich wolisz?
Polecane: Łączenie paneli słonecznych szeregowo i równolegle
