Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
Фотоволтаичният панел след производството веднага е готов за работа, но за да се възползва от него, се създава фотоволтаична система, състояща се от още важни елементи.
Слънчева система - допълнителни устройства
Генерираният постоянен ток във фотоволтаични клетки не е подходящ за захранване на домакински уреди и още повече за предаване на енергия към мрежата, докато тя не се трансформира в променлива честота 50 Hz и номинално напрежение 230 V. За тази цел инверторите често се наричат инвертори. Въпреки това, в инсталации, които не си сътрудничат с мрежата (извън мрежата), батерии и устройство за регулиране на зареждането им все още са необходими.
Инвертори във фотоволтаична система
Изборът на правилния инвертор е, разбира се, задачата на системния дизайнер, но ако трябва да решите дали да купувате по-евтини или по-скъпи, е добре да знаете как се различават. Тези, които позволяват сътрудничеството на домашен генератор на електроенергия с електропреносната мрежа, трябва да са от висок клас, така че да не пречат на работата му - изискванията към тях се определят от електроцентралите. Инверторите за фотоволтаични микро инсталации се наричат низови (наричани още струнни инвертори), тъй като така наречените вериги (струни) от панели, свързани последователно, са свързани към техните входни системи.
Когато избирате инвертор, трябва да обърнете внимание предимно на максимално допустимото напрежение. Показва колко панела може да има във веригата. За да се свърже по-голям брой панели към инвертора (за по-голяма инсталационна мощност), две или повече вериги могат да бъдат свързани паралелно, но само ако всяка от тях има еднакъв брой панели с еднакви параметри и те са изложени в един и същи начин (наклонен под същия ъгъл и насочен към една и съща страна на света). В противен случай разликата в напрежението между веригите би създала постоянен ток, който може да повреди клетките (някои инвертори могат да имат предпазители, за да ги защитят). Така че, ако това условие не може да бъде изпълнено, тогава трябва да използвате отделни инвертори за всяка верига или многострунно устройство, т.е. оборудвани с няколко входа за свързване на няколко различни вериги. Струва си да направите, ако планирате да разширите системата в бъдеще, тъй като не се знае дали ще бъде възможно да закупите идентични 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 (MPPT). Тяхната мощност е продукт на мигновения ток и напрежение, които се променят с промените в интензитета на слънчевата радиация и температурата на клетката. Инверторният контролер има софтуер, който изчислява стойностите на тока и напрежението, при които мощността е най-висока, а инверторът постига най-висока ефективност. Точността на съпоставяне на работната точка на инвертора с максималната мощност на панелите зависи от използвания алгоритъм.
Устройствата с мулти-проследяване имат няколко системи за проследяване и позволяват модулиране на работни параметри на отделни неравномерно осветени части на инсталацията. Софтуерът на такива инвертори позволява да се минимизират загубите на енергия в резултат на частично засенчване на панелите чрез изчисляване на максималната мощност не само на цялата инсталация, но и на нейните фрагменти. Най-важният елемент на инвертора е, разбира се, системата за смяна на напрежението - най-често чрез бързо включване и изключване на постояннотоковото напрежение чрез управление на транзисторния ключов мост.
Ако микро инсталацията 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 на инсталацията от мрежата в случай на превишаване на допустимия обхват. За съжаление, това е равносилно на прекъсване в приемането на енергия от фотоволтаични панели - тези видове устройства не позволяват захранването на домашните устройства чрез панели в случай на повреда в мрежата. Затова е необходима независима батерийна система, за да се направи авариен източник на захранване.
Галваничната изолация на панелите от електрическата мрежа може да бъде осигурена от трансформатор, но в съвременните инвертори тя се заменя с по-напреднали защити - много по-малки и по-леки. И най-важното е, че те не причиняват толкова загуба на енергия, колкото това устройство. Обаче обикновено само трансформаторни инвертори могат да работят с тънкослойни панели. Ако се използва инвертор без трансформатор, е необходимо устройство за остатъчен ток поради липсата на галванична изолация от страна на променливотока.
Инверторите са стандартно оборудвани с пренапрежение, но някои от тях позволяват инсталирането на допълнителен пренапрежение тип 2 (което позволява по-нататъшно намаляване на пренапрежението) и следене на тяхното състояние. Благодарение на тях е възможно лесно да се интегрира с мълниезащитната система.
Електронната защита на фотоволтаичните вериги предотвратява образуването на опасни обратни токове, създадени в резултат на повреда на панелите или промяна на полюсите при свързването им, което може да причини пожар. Тази защита също така ви позволява да се освободите от прости предпазители, които трябва да бъдат заменени след изключване. Инверторът се загрява по време на работа, което трябва да се вземе предвид при избора на мястото за монтаж за него. Някои са оборудвани с охлаждащ вентилатор - по-добре е, когато е контролиран температурата, отколкото да работи без прекъсване, защото изразходва по-малко енергия.
Устройствата от добър клас имат дисплеи, от които можете да прочетете текущите работни параметри на инсталацията, количеството енергия, получена в даден ден и от началото на работата на системата, и дори да покажете кривата на ефективност на устройството. В случай на повреда се появява информация за грешката. Комуникацията може да бъде улеснена чрез интерфейса RS485 и дори Bluetooth за получаване на информация или промяна на настройките от разстояние.
Инверторът може да има функцията да използва мрежови услуги, предлагани от оператора на разпределителната система (активно ограничаване на мощността или споделяне на реактивна мощност). Без трансформаторни инвертори за фотоволтаични инсталации с максимална мощност 3 kW струват 2, 5-7 хиляди. Зл. Най-добрите постигат ефективност над 97%.
Mikrofalowniki
Вместо един инвертор за цялата система, микровълновите инсталации, които независимо работят всеки панел, се използват и в малки инсталации. Система с няколко микровълни е по-скъпа, отколкото с един общ инвертор - в случай на инсталации с обща мощност от няколко киловата, приблизително 15%, т.е. няколко хиляди злоти.
Струва ли си да използваме такова решение? Изборът на микровълни се поддържа от лекотата на разширяване и ремонт на инсталацията. Те са прикрепени директно към панелите, в случай на повреда на единия останалите все още работят. Но най-важното предимство е това, което се показва при частично засенчване на някои панели. Независимите микровълнови печки означават, че енергийният добив е по-голям, отколкото при използване на един общ инвертор за цялата инсталация (особено не много напреднали). Следователно тяхното използване трябва да се има предвид само когато панелите са разположени в близост до предмети, които периодично затрудняват достигането на слънчевата радиация - комини, капандури, еркери, високи сгради или дървета.
Компютърните програми, позволяващи симулиране на работата на системата, идват с помощ при оценка на рентабилността на използването на микровълни. Може да се счита, че си струва да инвестирате, ако симулацията покаже, че благодарение на тях производството на електроенергия ще бъде поне десетина или повече процента по-високо, отколкото при използване на общ инвертор. Но също така трябва да вземете предвид, че колкото по-ниска е степента на използване на енергия благодарение на това по-скъпо решение, толкова по-лош е икономическият резултат - времето за връщане е по-дълго. За една микровълнова фурна за модул с върхова мощност от 250 W трябва да платите 650-900 PLN (за инсталация с мощност 3 kW ви трябват 12).
Батерии в слънчева система
В островните инсталации те са необходими - без тях е невъзможно да се захранват устройства, чиято работа е необходима не само в периоди на силна слънчева светлина. На първо място те решават колко слънчева енергия може да се използва в такава система.
Разбира се, капацитетът на батерията показва колко дълго ще издържат приемниците, но и колко енергия можете да съберете от фотоволтаичните клетки - колкото по-високо, толкова по-добре, толкова по-добре. Ако батериите се зареждат бързо, фотоволтаичните панели често са безполезни, въпреки че биха могли да осигурят енергия и това значително увеличава времето за изплащане.
Пригодността на слънчевата система се определя от устойчивостта на акумулатора към често зареждане и дълбок разряд - колкото по-нисък е прагът на разреждане, толкова по-добре. В популярните, най-евтини оловно-акумулаторни батерии за автомобили, така наречените стартерни батерии, той е висок - разреждането им под 80% от капацитета води до тяхното унищожаване. Така техният използваем капацитет е само 20% от номиналния капацитет. Дизайнът на този тип батерии е разработен, за да излъчи много висок ток за кратко време (за да включите стартера на двигател с вътрешно горене), а в електрическата инсталация в къщата се нуждаете от доста по-малко ток, получен за много часове.
Поради тази причина тяговите батерии са много по-подходящи за слънчевата система - те се използват, наред с други, за задвижване на електрически превозни средства. Някои от тях могат да бъдат разтоварени почти до нула и са в състояние да преживеят много цикли на товарене и разтоварване.
Батериите с увеличен експлоатационен живот и устойчивост на дълбок разряд могат да бъдат пълни с течен електролит - тогава те се наричат EFB. Те се различават от обикновените, като използват по-дебели плочи, подсилени с полиестер. Акумулатори с концентриран електролит - гел, маркирани със съкращението HZY. Те са по-безопасни, тъй като няма риск от изтичане на корозивна киселина. Те често се предлагат като батерии, проектирани специално за слънчеви инсталации. Поне еднакво добри за това приложение са батериите със стъклени рогозки, напоени с електролит - AGM, но те не се използват толкова широко, заради по-високата цена, както и много добри, но много по-скъпи батерии от никел метал хидрид (NiMH), никел кадмий (NiCd) и литиев полимер (LiPo).
За да закупите качествени 12 V гел батерии с капацитет 100 Ah, трябва да похарчите близо 1000 PLN (за инсталации от 1 kW ви трябват 12 V батерии с полезен капацитет около 4000 Ah).
Регулатори на заряда
За да се използва възможно най-много слънчева енергия и да се избегнат загуби за зареждане на батерии във фотоволтаична система, трябва да се използва съвременен контролер (контролер), базиран на микропроцесорна технология, за предпочитане с описаната по-горе система за контрол на максималната мощност (MPPT). Целта на това устройство е, наред с други неща, да предпази системата от обратен ток, така че батериите да не се разреждат през фотоклетки, когато не работят.
Животът на батерията се удължава чрез тристепенния алгоритъм за зареждане с компенсирана температура, използван в някои регулатори. Контролерите имат защита от полярност на обратното напрежение (плюс и минус), защита от ток, късо съединение и температура. Те могат да работят с всяко входно напрежение и автоматично разпознават номиналното напрежение на акумулаторната система. Те не позволяват претоварване и прекомерно изхвърляне. Има регулатори, оборудвани с таймери, които контролират приемници, което помага да се използва слънчевата енергия колкото е възможно повече. Контролерът за зареждане на марката с много добри параметри (99% ефективност) за слънчева инсталация с мощност до 3 кВт изисква приблизително 2, 5 хиляди Зл.