Фотоволтаичният панел е готов за работа веднага след производството, но за да се използва, се създава фотоволтаична система, състояща се от други важни елементи, т.е. инвертори, батерии, контролери за зареждане.
Постоянният ток, генериран във фотоволтаичните клетки, не е подходящ за захранване на домакински уреди, още по-малко за изпращане на енергия към мрежата, докато не се преобразува в променлив ток с честота 50 Hz и номинално напрежение 230 V. Инвертори се използват за това, често наричани инвертори. От друга страна, в инсталации, които не работят с мрежата (off-grid), все още са необходими батерии и устройство за регулиране на зареждането им.
Инвертори в слънчева система
Изборът на правилния инвертор, разбира се, е работа на системния дизайнер, но ако трябва да решите дали да купите по-евтин или по-скъп, е добре да знаете какви са разликите. Тези, които позволяват на домашния генератор да работи с електрическата мрежа, трябва да бъдат с високо качество, за да не пречат на работата му - изискванията към тях се определят от електроцентралите. Инверторите, предназначени за фотоволтаични микроинсталации, се наричат стрингови инвертори (среща се и терминът стрингови инвертори), тъй като така наречените вериги (струнове) от панели, свързани последователно, са свързани към техните входни системи.
Когато избирате инвертор, трябва да обърнете внимание преди всичко на максимално допустимото напрежение. Показва колко панела могат да бъдат във веригата. За свързване на повече панели към инвертора (за по-висока инсталационна мощност) могат да се свържат паралелно два или повече стринга, но при условие, че във всеки от тях ще има еднакъв брой панели с еднакви параметри и ще да бъдат изложени по същия начин (наклонени под същия ъгъл и обърнати в същата посока).В противен случай разликата в напрежението между струните би създала обратен ток, който може да повреди фотоволтаичните клетки (някои инвертори може да имат предпазители, за да предотвратят това). Следователно, ако това условие не може да бъде изпълнено, трябва да се използват отделни инвертори за всеки стринг или устройство с много низове, т.е. оборудвано с няколко входа за свързване на няколко различни низа. Струва си да направите това, ако планирате да разширите системата в бъдеще, защото не е известно дали ще можете да закупите същите панели като тези, инсталирани преди. И благодарение на това можете да избегнете закупуването на втори инвертор. За ефективността на системата е важно инверторът да бъде оборудван със система за проследяване на максимална мощност на панела (MPPT). Тяхната мощност е продукт на моментни ток и напрежение, които се променят с промените в интензитета на слънчевата радиация и температурата на клетката. Инверторният контролер има софтуер, който непрекъснато изчислява стойностите на напрежението и тока, при които мощността е най-голяма и инверторът постига най-висока ефективност.Точността на регулиране на работната точка на инвертора към максималната точка на мощност на панелите зависи от използвания алгоритъм.
Мултитракинг устройствата имат няколко системи за проследяване и дават възможност за модулиране на работните параметри на отделни неравномерно осветени части от инсталацията. Софтуерът на такива инвертори дава възможност да се минимизират загубите на енергия в резултат на частично засенчване на панелите, като се изчислява максималната точка на мощност не само на цялата инсталация, но и на нейните фрагменти. Най-важният елемент на инвертора е, разбира се, системата, която преобразува напрежението - най-често чрез бързо включване и изключване на постояннотоковото напрежение чрез управление на моста от транзисторни ключове.
Ако микроинсталацията е свързана към мрежата, инверторът трябва да бъде оборудван със система, която следи напрежението и честотата на промените му в мрежата и реагира на промените в стойностите на тези параметри - изключване инсталацията от мрежата, ако допустимият диапазон е надвишен.За съжаление, това е равносилно на прекъсване на приемането на енергия от фотоволтаични панели - този тип устройства не позволяват захранване на домашни устройства през панелите при повреда в мрежата. По този начин е необходима независима система с батерии, за да се създаде авариен източник на захранване.
Галваничната изолация на панелите от електрическата мрежа може да се осигури чрез трансформатор, но в съвременните инвертори тя е заменена с по-модерна защита - много по-малка и по-лека. И най-важното, те не причиняват толкова много загуба на енергия, колкото това устройство. Въпреки това, само трансформаторни инвертори обикновено имат право да работят с тънкослойни панели. При използване на безтрансформаторен инвертор е необходимо устройство за остатъчен ток (RCD) поради липсата на галванично разделяне от страната на променлив ток.
Инверторите са стандартно оборудвани с отводител от пренапрежение, но някои позволяват инсталирането на допълнителни отводители от тип 2 (за допълнително намаляване на пренапрежението) и наблюдение на състоянието им.Благодарение на тях е възможна лесна интеграция с мълниезащитната система.
Електронната защита на низа предотвратява опасни обратни токове, причинени от повреда на панелите или обратен поляритет при свързването им, което може да причини пожар. Такава защита също така дава възможност да се откажат от прости предпазители, които ще трябва да бъдат сменени след активиране. Инверторът се нагрява по време на работа, което трябва да се има предвид при избора на място за монтаж. Някои са оборудвани с охлаждащ вентилатор - по-добре е да е с контролирана температура, вместо да работи през цялото време, защото консумира по-малко енергия.
Устройствата с добро качество имат дисплеи, от които можете да прочетете текущите работни параметри на инсталацията, количеството енергия, получено за даден ден и от началото на работата на системата, и дори да показват кривата на ефективност на устройството. В случай на повреда се показва информация за грешката.Комуникацията може да бъде улеснена от интерфейс RS485 или дори Bluetooth, който ви позволява да получавате информация или да променяте настройките от разстояние.
Инверторът може да бъде оборудван с функция за използване на мрежови услуги, предлагани от оператора на разпределителната система (ограничаване на активната мощност или споделяне на реактивната мощност). Безтрансформаторните инвертори за фотоволтаични инсталации с пикова мощност 3 kW струват 2,5-7 хиляди PLN. злота. Най-добрите постигат ефективност над 97%.
Микро инвертори
Вместо един инвертор за цялата система, микро инверторите се използват и в малки инсталации, които поддържат всеки панел независимо. Система с няколко микровълнови инвертора е по-скъпа, отколкото с един общ инвертор - в случай на инсталации с обща мощност от няколко киловата с около 15%, т.е. с няколко хиляди злоти.
Заслужава ли си да използваме такова решение? Лекотата на разширяване и ремонт на инсталацията говори за избора на микровълнови фурни. Те се закрепват директно към панелите, при повреда на един, останалите продължават да работят.Но най-важното предимство е това, което се разкрива в случай на частично засенчване на някои панели. Независимите микро инвертори правят добива на енергия в тази ситуация по-висок, отколкото при използване на един общ инвертор за цялата инсталация (особено не много напреднали). Затова използването им трябва да се обмисля само когато панелите са разположени в близост до обекти, които периодично затрудняват достъпа на слънчева радиация – комини, капандури, еркери, високи сгради или дървета.
Компютърните програми за симулиране на работата на системата идват с помощ при оценката на рентабилността от използването на микровълнови инвертори. Може да се счита, че си струва да се инвестира в тях, ако симулацията покаже, че те ще увеличат производството на електроенергия с поне десетина процента, отколкото при използване на обикновен инвертор. Трябва да се има предвид обаче, че колкото по-ниска е степента на използване на енергията, получена благодарение на това по-скъпо решение, толкова по-лош е икономическият резултат - времето за изплащане е по-дълго.За една микровълнова печка за модул с пикова мощност от 250 W трябва да платите 650-900 PLN (за инсталация от 3 kW са ви необходими 12 от тях).
Батерии във фотоволтаична система
При островни инсталации те са необходими - без тях не е възможно захранването на устройства, чиято работа е необходима не само при силна слънчева светлина. Те основно определят колко слънчева енергия може да се използва в такава система.
Капацитетът на батериите определя, разбира се, колко дълго ще работят приемниците, но също и колко енергия може да бъде събрана от фотоволтаичните клетки - поради тези причини, колкото по-голям е, толкова по-добре. Ако батериите се зареждат бързо, слънчевите панели често са безполезни, въпреки че биха могли да осигурят енергия, а това значително увеличава времето за изплащане.
Инверторите до 5 kW са монофазни. Те могат да имат няколко входа за свързване на независимо работещи фотоволтаични вериги, което е полезно, когато са разположени по различни начини, например на покривни склонове, обърнати в различни посоки.Безтрансформаторна система постига ефективност над 95%
Пригодността за работа във фотоволтаична система се определя от устойчивостта на батерията на често зареждане и дълбоко разреждане - колкото по-нисък е прагът на разряд, толкова по-добре. При най-евтините популярни оловно-киселинни автомобилни акумулатори, т. нар. стартерни акумулатори, той е висок – разреждането им под 80% от капацитета им води до разрушаването им. Така че техният използваем капацитет е само 20% от номиналния капацитет. Този тип батерия е проектирана да доставя много висок ток за кратък период от време (за завъртане на стартера на двигател с вътрешно горене), а доста по-нисък ток е необходим в домашната електрическа система за много часове.
Поради тази причина тяговите батерии са много по-подходящи за фотоволтаични системи - използвани, наред с други, за задвижване на електрически превозни средства. Някои от тях могат да бъдат разредени почти до нула и могат да издържат на много цикли на зареждане и разреждане.
Батериите с увеличен живот и устойчивост на дълбоко разреждане могат да се пълнят с течен електролит - тогава се наричат EFB. Различават се от обикновените по това, че използват по-дебели пластини (електроди), подсилени с полиестер. Все по-често се използват акумулатори със сгъстен електролит - гел, обозначен със съкращението HZY. Те са по-безопасни, тъй като няма опасност от изтичане на разяждаща киселина от тях. Често се предлагат като батерии, предназначени специално за фотоволтаични инсталации. Поне толкова добри за това приложение са акумулаторите със стъклени подложки, напоени с електролит - AGM, но те не са толкова широко използвани поради по-високата цена, както и много добри, но много по-скъпи никел-метал хидридни (NiMH), никел -кадмиеви батерии (NiCd) и литиево-полимерни (LiPo).
За закупуване на качествени 12 V гел батерии с капацитет от 100 Ah, трябва да похарчите близо PLN 1000 (за инсталация от 1 kW ви трябват 12 V батерии с използваем капацитет от приблизително 4000 Ah) .
Регулатори на заряда
За да се използва възможно най-много слънчева енергия и да се избегнат загубите за зареждане на батерии във фотоволтаична система, трябва да се използва модерен контролер за зареждане (контролер), базиран на микропроцесорна технология, за предпочитане с описаното по-горе управление на точката на максимална мощност (MPPT) система. Задачата на това устройство е, наред с други неща, да предпазва системата от обратен ток, така че батериите да не се разреждат през фотоклетките, когато те не работят.
Животът на батерията се удължава чрез алгоритъма за зареждане на три нива с температурна компенсация, използван в някои регулатори. Регулаторите имат защита срещу обратен поляритет на напрежението (свързване на плюс и минус), свръхток, късо съединение и температурна защита. Те могат да работят с всяко входно напрежение и автоматично разпознават номиналното напрежение на акумулаторната система. Те не позволяват тяхното презареждане или презареждане.Има регулатори, оборудвани с часовници, контролиращи работата на приемниците, което помага да се използва максимално слънчевата енергия. За марков регулатор на зареждане с много добри параметри (ефективност 99%) за фотоволтаична инсталация с мощност до 3 kW трябва да платите приблизително 2,5 хиляди PLN. PLN.