Jakie są rodzaje systemów energii słonecznej?

Systemy energii słonecznej są klasyfikowane według sposobu podłączenia do sieci elektroenergetycznej i sposobu wykorzystania energii elektrycznej. Istnieją cztery główne typy:systemy przyłączone do sieci, systemy poza siecią, systemy hybrydowe i systemy wykorzystujące wyłącznie prąd stały.

Wszystkie cztery wykorzystują zasadniczo te same panele słoneczne. Różnią się tym, czy istnieje połączenie z siecią, czy jest akumulator i czy energia jest dostarczana w postaci prądu przemiennego czy stałego. To, który z nich będzie dla Ciebie odpowiedni, zależy od tego, czy sieć jest dostępna w Twoim miejscu, od ceny energii elektrycznej i tego, jak bardzo ucierpiałaby przerwa w dostawie prądu.
 

Poniżej znajduje się najpierw porównanie bezpośrednie, a następnie przyjrzenie się bliżej każdemu typowi.
 

1. Systemy fotowoltaiczne połączone z siecią: dostarczają energię elektryczną bezpośrednio do sieci

Jak to działa

W ciągu dnia panele wytwarzają prąd stały. Falownik podłączony do sieci przekształca go w prąd przemienny odpowiadający częstotliwości i fazie sieci. Energia elektryczna w pierwszej kolejności zasila własne odbiory, a nadwyżki sprzedawane są do sieci. W nocy lub w pochmurne dni, gdy panele nie są w stanie pokryć Twojego zapotrzebowania, kupujesz prąd z sieci. Żadna bateria nie jest zaangażowana.

Z czego się składa

Panele słoneczne i konstrukcja montażowa:panele zamieniają światło słoneczne w energię elektryczną, a konstrukcja montażowa ustala kąt nachylenia i opór powietrza.

Falownik sieciowy:serce systemu. Wykonuje śledzenie maksymalnego punktu mocy (MPPT), konwertuje prąd stały na prąd przemienny i zapewnia ochronę połączeń sieciowych.

Zabezpieczenie strony DC:Kable prądu stałego, przełączniki prądu stałego i skrzynka przyłączeniowa (małe systemy typu string często pomijają skrzynkę przyłączeniową).

Skrzynka rozdzielcza prądu przemiennego:zawiera wyłączniki automatyczne i urządzenie przeciwprzepięciowe.

Metr:licznik generacji lub licznik dwukierunkowy służący do rozliczania energii elektrycznej przekazanej do sieci.

Ochrona odgromowa, uziemienie i monitorowanie:zapewniają one bezpieczeństwo systemu i umożliwiają zdalne sprawdzanie danych generacji.

Gdzie to pasuje

Najlepiej sprawdza się tam, gdzie w ciągu dnia zużycie prądu jest duże, a sieć jest stabilna: samodzielnie budowane domy i wille z powierzchnią użytkową dachu oraz działające w ciągu dnia fabryki, magazyny, supermarkety i szkoły. Ma najniższą inwestycję i najprostszą konstrukcję i jest typem o największej mocy zainstalowanej na świecie.

Przykłady i rekomendacje

Dom wiejski zbudowany samodzielnie:przy powierzchni dachu wynoszącej około 60 do 80 metrów kwadratowych można zainstalować około 8 do 10 kW. Wybierz falownik jednofazowy lub trójfazowy. Roczne wytwarzanie zależy od lokalnego nasłonecznienia, dlatego oszacuj je, korzystając z lokalnych danych o napromieniowaniu.

Budynek fabryczny:duży dach i duże obciążenie w ciągu dnia odpowiadają systemowi o mocy od 300 kW do 1 MW, wykorzystywanemu głównie na potrzeby własne, a nadwyżki eksportowane do sieci. Zwrot inwestycji jest zwykle krótszy niż w przypadku systemów mieszkaniowych.

Należy pamiętać o jednej rzeczy

System podłączony do sieci wyłącza się automatycznie w przypadku awarii sieci (zabezpieczenie przed wyspą). Oznacza to, że w domu podłączonym do sieci nadal nie ma prądu podczas przerwy w dostawie prądu.
 

2. Systemy fotowoltaiczne poza siecią: całkowicie niezależne od sieci

Jak to działa

Zasilanie z paneli najpierw ładuje akumulator. Gdy odbiorniki pobierają energię, akumulator dostarcza je przez falownik. System jest autonomiczny i nie ma połączenia z siecią elektroenergetyczną.

Z czego się składa

Panele słoneczne i konstrukcja montażowa

Kontroler ładowania słonecznego:ładuje akumulator i chroni go, zwykle typu MPPT.

Bank baterii:Stosowane są akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe, ołowiowo-węglowe i żelowo-ołowiowe. Pojemność baterii określa, jak długo system może działać bez słońca.

Falownik poza siecią:przetwarza prąd stały akumulatora na prąd przemienny. Wiele produktów łączy sterownik i falownik w jednym urządzeniu.

Urządzenia dystrybucyjne i zabezpieczające

Generator zapasowy (opcjonalnie):dodatkowe źródło podczas długich okresów pochmurnej lub deszczowej pogody.

Gdzie to pasuje

Miejsca pozbawione sieci lub gdzie podłączenie do sieci jest zbyt drogie: wyspy, pastwiska, placówki graniczne, domy górskie, odległe stacje badawcze i telekomunikacyjne stacje bazowe.

Przykłady i rekomendacje

Dom Herdera:przy dziennym zużyciu od około 5 do 8 kWh, konfiguracji paneli o mocy około 3 kW, akumulatorze o pojemności około 10 kWh i urządzeniu typu „wszystko w jednym” o mocy 3 kW, można uruchomić lodówkę, telewizor i oświetlenie. Rozłóż w czasie korzystanie z urządzeń o dużej mocy.

Wskazówka dotycząca rozmiaru:dopasuj baterię do liczby kolejnych pochmurnych dni, które chcesz pokryć. Z reguły zarezerwuj 2–3 dni, a tam, gdzie słońce nie jest pewne, więcej.

Większość kosztów systemu poza siecią pochłaniana jest przez akumulator. Żywotność baterii ma duży wpływ na całkowity koszt, więc nie oceniaj wyłącznie na podstawie początkowej ceny.
 

3. Hybrydowe systemy fotowoltaiczne: magazynowanie połączone z siecią i zasilanie sieciowe oraz kopie zapasowe

W branży ten typ częściej nazywany jest ahybrydowy system podłączony do sieci/poza sieciąlubhybrydowy system fotowoltaiczny i magazynujący. Dodaje baterię do systemu podłączonego do sieci, dzięki czemu może wchodzić w interakcję z siecią, a także samodzielnie dostarczać energię podczas awarii.

Jak to działa

Wytwarzanie dzienne obsługuje w pierwszej kolejności obciążenia. Nadwyżka energii ładuje akumulator, a po jego naładowaniu pozostała część jest eksportowana do sieci. W nocy obciążenia pobierane są z akumulatora, a gdy akumulator jest rozładowany – z sieci. W przypadku awarii sieci system przełącza się w tryb pracy poza siecią i nadal zasila obciążenia krytyczne przez port zapasowy.

Z czego się składa

Panele słoneczne i konstrukcja montażowa

Falownik hybrydowy:łączy w sobie funkcje falownika sieciowego i falownika akumulatorowego. Jest to kluczowy element wyposażenia, który odróżnia ten system od dwóch poprzednich.

Akumulator magazynujący energię:systemy mieszkaniowe opierają się obecnie głównie na fosforanie litowo-żelazowym.

Inteligentny licznik lub przekładnik prądowy:mierzy zużycie energii w gospodarstwie domowym oraz moc przepływającą do i z sieci, na podstawie których system decyduje, kiedy ładować, a kiedy rozładowywać.

System zarządzania energią (EMS):ustala strategie operacyjne, takie jak ładowanie i rozładowywanie zgodnie z cenami energii elektrycznej w czasie użytkowania.

Panel ładowania zapasowego:Obciążenia krytyczne, takie jak lodówka, oświetlenie i sprzęt sieciowy, są podłączone do portu zapasowego.

Gdzie to pasuje

Obszary z częstymi awariami lub niestabilną siecią

Miejsca o dużej rozbieżności pomiędzy cenami energii elektrycznej w godzinach szczytowych i pozaszczytowych, gdzie można ładować, gdy prąd jest tani, i rozładowywać, gdy jest drogi

Użytkownicy wrażliwi na przerwy w dostawie prądu: biura domowe, hodowle hodowlane, chłodnie i małe kliniki

Przykłady i rekomendacje

Gospodarstwo willowe:Panele o mocy od 8 do 10 kW z akumulatorami o pojemności od 10 do 20 kWh. Podłącz lodówkę, oświetlenie, router i niektóre gniazdka do portu zapasowego. To, czy można uwzględnić duże obciążenia, takie jak klimatyzatory, zależy od rezerwowej mocy wyjściowej falownika.

Gospodarstwo hodowlane:zainstalować system podłączony do sieci z magazynowaniem, tak aby urządzenia wentylacyjne, grzewcze i wody pitnej działały podczas przerwy.

System hybrydowy kosztuje więcej niż system podłączony do sieci. Dodatkowe pieniądze pozwalają kupić dwie możliwości: zasilanie awaryjne podczas przerw w dostawie prądu i arbitraż cenowy. To, czy się to opłaci, zależy od tego, jak często zdarzają się lokalne awarie i od taryfy za energię elektryczną.
 

4. Układy słoneczne zasilane wyłącznie prądem stałym: zasilanie prądem stałym bez inwersji

Jak to działa

Prąd stały z paneli nie jest przekształcany na prąd przemienny. To idzie bezpośrednio do obciążeń DC. Niektóre systemy zawierają baterię i kontroler, a niektóre nie mają jej w ogóle: gdy świeci słońce, obciążenie działa, a gdy nie, obciążenie zatrzymuje się.

Z czego się składa

Panele słoneczne

Kontroler prądu stałego(wymagane tylko w systemach z baterią)

Bateria(fakultatywny)

Obciążenia DC:Oświetlenie LED, pompy wodne na prąd stały, wentylatory na prąd stały, kamery i podobny sprzęt

Bez falownika konstrukcja jest najprostsza ze wszystkich czterech i występuje o jeden etap konwersji mniej, w którym następuje utrata energii.

Gdzie to pasuje

Miejsca, w których samo obciążenie jest prądem stałym, moc jest niewielka, a sprzęt jest rozproszony: słoneczne latarnie uliczne, oświetlenie ogrodowe, słoneczne pompy wodne, nawadnianie gospodarstw, sygnalizacja świetlna i sprzęt monitorujący oraz małe urządzenia komunikacyjne.

Przykłady i rekomendacje

Słoneczna latarnia uliczna:typową konfiguracją jest panel o mocy kilkudziesięciu watów, bateria litowa i kontroler. Światło włącza się automatycznie w nocy i nie wymaga okablowania.

Słoneczna pompa wodna:panele napędzają bezpośrednio pompę prądu stałego. Im silniejsze nasłonecznienie w ciągu dnia, tym więcej wody pompuje się do zbiornika magazynowego w celu późniejszego wykorzystania. Możesz pominąć baterię i zaoszczędzić duże koszty.

Jej granice są jasne. Nie może bezpośrednio zasilać zwykłych urządzeń gospodarstwa domowego prądu przemiennego, a poziom mocy nie może być bardzo duży.

5. Jak wybrać spośród czterech systemów

Przeanalizuj te pytania w kolejności:

Czy jest siatka?Jeśli nie, wybierz tryb off-grid lub czysty prąd stały. Jeśli tak, przejdź do następnego pytania.

Jak bardzo może boleć awaria?Jeśli dużo, wybierz system hybrydowy. Jeśli nie jest to dużo, wybierz wiązane w kratkę.

Czy Twoje obciążenia są urządzeniami prądu przemiennego czy obciążeniami prądu stałego?Jeśli potrzebujesz zasilać tylko odbiorniki prądu stałego, takie jak latarnie uliczne lub pompy, wystarczy czysty prąd stały.

Jaki jest Twój budżet?Przy tej samej mocy słonecznej najtańsze jest podłączenie do sieci. Systemy hybrydowe i poza siecią zwiększają koszt akumulatorów.

Często zadawane pytania

P: Dlaczego system podłączony do sieci nie działa podczas przerwy w dostawie prądu?Ponieważ falownik posiada zabezpieczenie przed wyspą. Jeśli system w dalszym ciągu dostarczałby energię do martwej sieci, zagrażałoby to pracownikom mediów dokonującym napraw, dlatego musi się automatycznie odłączyć. Jeżeli zależy Ci na zasilaniu podczas przerw w dostawie prądu, wybierz system hybrydowy.

P: Czy system off-grid można później przekształcić w system hybrydowy?Tak, ale to zależy od istniejącego sprzętu. Jeśli oryginalny system wykorzystuje falownik poza siecią, zwykle należy go zastąpić falownikiem hybrydowym. Panele i konstrukcję montażową można zasadniczo wykorzystać ponownie.

P: Czy system wykorzystujący wyłącznie prąd stały jest bardziej energooszczędny niż system prądu przemiennego?Traci mniej energii, ponieważ nie ma kroku inwersji, ale tylko wtedy, gdy obciążenie jest już urządzeniem prądu stałego. Kupowanie urządzeń prądu stałego tylko po to, aby zaoszczędzić na stratach wynikających z konwersji, zwykle kosztuje więcej niż oszczędza.

P: Który typ jest najlepszy dla domu?Jeśli sieć jest stabilna, a ktoś jest w domu i korzysta z prądu w ciągu dnia, najlepszym rozwiązaniem będzie podłączenie do sieci. Jeśli awarie są częste lub różnica między cenami w godzinach szczytu i poza szczytem jest duża, rozważ system hybrydowy. Zwrot kosztów zależy od lokalnych cen energii elektrycznej, zasad zachęt i rzeczywistego zużycia, dlatego poproś wykwalifikowanego lokalnego instalatora o wycenę.