Rodzaje instalacji PV

Wyróżnia się dwa główne rodzaje instalacji fotowoltaicznych:

  • instalacje włączone do publicznej sieci energetycznej (ON GRID)
  • instalacje niezależne (OFF GRID,wyspowe)

Instalacje włączone do sieci energetycznej (ON GRID)

Ten rodzaj instalacji fotowoltaicznej dostarcza całą wytworzoną energie elektryczną do sieci energetycznej. Możliwa moc takiej instalacji zależy od dostępnej powierzchni montażu (dach, fasada, moduły wolnostojące itd.), ekspozycji (geograficznego kierunku montażu), lokalnych przepisów. Zazwyczaj moc większości prywatnych instalacji połączonych z siecią zawiera się w zakresie 2-10 kW. Dla dachu spadzistego (szacunkowa) powierzchnia modułów fotowoltaicznych potrzebna dla osiągnięcia mocy 1 kW wynosi ok. 9m2 (a więc ok. 90m2 dla 10kW)

Typowe instalacje PV podpięte do sieci składaja się z:

  • modułów fotowoltaicznych
  • inwerterów
  • urządzeń monitorujących i zabezpieczających pozwalających na automatyczne i lub/zdalne wyłączenie instalacji w przypadku niesprawności sieci
  • licznika energii oddanej do publicznej sieci energetycznej

ongrid

Instalacje niezależne (wyspowe – OFF GRID)

Jest to rodzaj instalacji fotowoltaicznych działających w izolacji od publicznej sieci energetycznej. Energia wytworzona w modułach jest magazynowana w akumulatorach i może być dostarczana (bezpośrednio lub po konwersji do prądu zmiennego) do lokalnych odbiorników energii elektrycznej. Ten rodzaj instalacji jest stosowany w miejscach gdzie podłączenie do publicznej sieci energetycznej jest niemożliwe lub nieopłacalne (domy letniskowe, schroniska górskie, odległe stacje pomiarowe i radiokomunikacyjne, elektronika drogowa itp.)
Określenie wymaganej mocy instalacji i pojemności akumulatorów wymaga zebrania następujących danych:

  • wielkość zużycia energii/czas,
  • wymagane napięcie w instalacji
  • czas, przez jaki odbiorniki muszą działać w przypadku niewystarczającego nasłonecznienia
  • czas pełnego naładowania akumulatorów

Niezależne (wyspowe) instalacje PV składaja się zwykle z:

  • modułów fotowoltaicznych
  • akumulatorów
  • regulatorów (kontrolerów) ładowania
  • inwerterów (opcjonalnie, jesli wymagane jest zasilanie AC)

offgrid

Regulatory PWM i MPPT

Regulator ładowania – to urządzenie instalowane między modułem fotowoltaicznym a akumulatorem.

Regulator odpowiada za utrzymanie odpowiedniego, bliskiego 100% poziomu naładowania akumulatora i niedopuszczenie do jego przeładowania lub zbytniego rozładowania. Zabezpiecza także przed tzw. „ciemnym” prądem pobieranym przez moduł PV przy braku oświetlenia jeśli moduł nie posiada odpowiedniego zabezpieczenia. Regulatory różnią się napięciem pracy (zazwyczaj automatycznie wykrywane 12/24V DC) oraz maksymalnym natężeniem prądu.

Zawansowane regulatory typu MPPT używają systemu śledzenia punktu maksymalnej mocy uzyskiwanej z modułu (indywidualnie i automatycznie ustalanego dla danego modułu), który automatycznie pozwala systemowi pracować w warunkach największej sprawności energetycznej.

Podstawowe typy regulatorów:

PWM (Pulse Width Modulation) – działa na zasadzie ładowania impulsowego. Zamiast ciągłego dostarczania do akumulatora płynnie regulowanego prądu, regulator wysyła impulsy prądu o zmiennej długości. Regulator na bieżąco mierzy poziom naładowania akumulatora i inne warunki pracy systemu i na tej podstawie określa właściwą długość impulsu ładowania.

MPPT (maximum power point tracking) – nowoczesne, inteligentne regulatory śledzące punkt maksymalnej mocy uzyskiwanej z modułu (automatycznie dobierające parametry pracy modułu w zależności od obciążenia, temperatury, oświetlenia i innych warunków). Dzięki pełniejszemu wykorzystaniu energii z modułu fotowoltaicznego regulatory typu MPPT pozwalają na dostarczenie od 10 do 30% więcej energii do akumulatora (z tego samego modułu) w porównaniu z typowymi regulatorami PWM.