Budowa systemu fotowoltaicznego

03.07.2014

System fotowoltaiczny składa się z modułów, paneli lub kolektorów fotowoltaicznych, oraz elementów dostosowujących wytwarzany w ogniwach prąd stały do potrzeb zasilanych urządzeń. Gdy system jest przewidziany do dostarczania energii elektrycznej w nocy, konieczne jest stosowanie odpowiedniego systemu magazynowania energii wyprodukowanej w ciągu dnia. Jeżeli system zasila urządzenie stałoprądowe potrzebny jest kontroler napięcia. Do zasilania z systemu fotowoltaicznego urządzeń zmiennoprądowych konieczne jest użycie falownika. Potrzebna jest także odpowiednia konstrukcja kierująca moduły lub panele w kierunku Słońca.

Systemy autonomiczne zwane jako wolnostojące lub wyspowe nie mają połączenia z siecią elektroenergetyczną, a więc korzystają jedynie z energii produkowanej w ogniwach słonecznych. Mogą one zawierać następujące elementy składowe:

  • moduły fotowoltaiczne, 
  • baterie akumulatorów, 
  • urządzenia kontrolujące stopień naładowania i rozładowania akumulatorów 
  • falowniki. 


Systemy takie można podzielić na:

  • systemy bez baterii akumulatorów pracujące zwykle jako układy prądu stałego, 
  • systemy z baterią akumulatorów, które w zależności od wymagań użytkownika budowane są jako układy prądu stałego lub przemiennego. 


Zaletą systemów autonomicznych bez akumulatora jest niski koszt inwestycyjny oraz prostota, a co za tym idzie duża niezawodność. Mogą one być stosowane jedynie tam, gdzie dopuszczalne są przerwy w dostawie energii elektrycznej. Największym obszarem zastosowań takich układów jest rolnictwo, np.: wentylacja, nawadnianie, pojenie bydła itp.

Systemy autonomiczne z baterią akumulatorów wymagają większych nakładów inwestycyjnych, ale dzięki istnieniu baterii akumulatorów mogą dostarczać energię elektryczną w czasie nocy lub przy małym nasłonecznieniu.

W systemie prądu przemiennego, wykorzystany jest falownik, aby osiągnąć parametry sieciowe dla odbiorników. Jeszcze prostszym systemem tego typu jest system prądu stałego, który nie zawiera falownika tylko regulator napięcia i jest to jeden z najbardziej popularnych i tanich systemów używanych indywidualnie. Znajduje on zastosowanie przeważnie w małej żegludze, samochodach kempingowych, małych domkach letniskowych, znakach drogowych i lampach ulicznych itp. 

Systemy hybrydowe są połączeniem autonomicznego systemu fotowoltaicznego z innym systemem wytwarzania energii elektrycznej, takim jak: generator spalinowy, generator wiatrowy lub mała elektrownia wodna. Stosowane są w celu pokrycia pełnego zapotrzebowania na energię elektryczną w określonym z reguły niewielkim obszarze, będącym poza zasięgiem sieci elektroenergetycznej. Powinny one zapewnić dużą pewność zasilania i dlatego zawsze zawierają odpowiednio dobraną baterię akumulatorów. Charakteryzują się bardziej skomplikowanym systemem sterowania niż systemy autonomiczne, ale ze względu na istnienie dodatkowego źródła energii moc modułów słonecznych może być mniejsza i w rezultacie zmniejsza to koszty.

W systemach z generatorem spalinowym moc zawiera się w granicach (1-50) kW. Systemy hybrydowe mniejszych mocy stosowane są głównie w rolnictwie: napędy pomp wody, wentylacja i suszenie, chłodziarki, małe stacje meteorologiczne itp. W takich systemach z reguły generator słoneczny i spalinowy pracują niezależnie od siebie. Systemy hybrydowe większych mocy wykorzystywane są głównie do zasilania małych ośrodków wczasowych i wysokogórskich osad. Bardzo dobrym rozwiązaniem jest połączenie dwóch źródeł energii odnawialnej: słonecznej i wiatrowej oraz zastosowanie magazynu energii w postaci baterii akumulatorów. Taki system tworzy elektrownię hybrydową, która jest w stanie dostarczać energię przez całą dobę. W dzień pracuje zarówno turbina wiatrowa, jak i moduły słoneczne, w nocy tylko turbina wiatrowa.

W okresie braku nasłonecznienia i odpowiedniego wiatru zapotrzebowanie na energię pokrywane jest z baterii akumulatorów Systemy współpracujące z siecią zasilającą (nazywane też elektrowniami słonecznymi) składają się z odpowiednio połączonych modułów słonecznych dołączonych do sieci zasilającej poprzez przekształtnik energoelektroniczny. Nie zawierają one akumulatorów, a cała produkowana energia elektryczna jest przyjmowana przez sieć elektroenergetyczną.


Systemy takie można ogólnie podzielić na:

  • zdecentralizowane montowane na dachach i elewacjach budynków, barierach, 
  • scentralizowane zajmujące duże powierzchnie terenu, wyposażone w urządzenia śledzące ruch Słońca, często także w koncentratory promieniowania. Ich moce przekraczają obecnie 1MW.

Źródło: Energie odnawialne, Przegląd technologii i zastosowań, pod red.H. D. Stryczewskiej, Politechnika Lubelska, Lublin 2012

 
« Powrót