Ποιοι τύποι συστημάτων ηλιακής ενέργειας υπάρχουν;

Τα συστήματα ηλιακής ενέργειας ταξινομούνται ανάλογα με το πώς συνδέονται με το δίκτυο κοινής ωφέλειας και πώς χρησιμοποιείται η ηλεκτρική ενέργεια. Υπάρχουν τέσσερις κύριοι τύποι:συστήματα συνδεδεμένα στο δίκτυο, συστήματα εκτός δικτύου, υβριδικά συστήματα και συστήματα καθαρού DC.

Και οι τέσσερις χρησιμοποιούν ουσιαστικά τα ίδια ηλιακά πάνελ. Αυτό που διαφέρει είναι εάν υπάρχει σύνδεση στο δίκτυο, εάν υπάρχει μπαταρία και εάν η ισχύς παρέχεται ως εναλλασσόμενο ή συνεχές ρεύμα. Ποιο είναι το κατάλληλο για εσάς εξαρτάται από το αν το δίκτυο είναι διαθέσιμο εκεί που βρίσκεστε, την τιμή του ηλεκτρικού ρεύματος και πόσο θα βλάψει μια διακοπή ρεύματος.
 

Ακολουθεί μια σύγκριση δίπλα-δίπλα πρώτα, ακολουθούμενη από μια πιο προσεκτική ματιά σε κάθε τύπο.
 

1. Ηλιακά Συστήματα Συνδεδεμένα με Δίκτυο: Τροφοδοτήστε την ηλεκτρική ενέργεια απευθείας στο Δίκτυο

Πώς λειτουργεί

Κατά τη διάρκεια της ημέρας, τα πάνελ παράγουν ηλεκτρισμό συνεχούς ρεύματος. Ένας μετατροπέας που συνδέεται με το δίκτυο τον μετατρέπει σε AC που ταιριάζει με τη συχνότητα και τη φάση του δικτύου. Το ρεύμα τροφοδοτεί πρώτα τα δικά σας φορτία και οποιοδήποτε πλεόνασμα πωλείται στο δίκτυο. Τη νύχτα ή τις συννεφιασμένες μέρες, όταν τα πάνελ δεν μπορούν να καλύψουν τη ζήτησή σας, αγοράζετε ρεύμα από το δίκτυο. Δεν εμπλέκεται μπαταρία.

Από τι αποτελείται

Ηλιακά πάνελ και δομή τοποθέτησης:τα πάνελ μετατρέπουν το ηλιακό φως σε ηλεκτρική ενέργεια και η δομή στερέωσης καθορίζει τη γωνία κλίσης και την αντίσταση του ανέμου.

Μετατροπέας συνδεδεμένος στο δίκτυο:την καρδιά του συστήματος. Εκτελεί παρακολούθηση σημείου μέγιστης ισχύος (MPPT), μετατρέπει DC σε AC και παρέχει προστασία διασύνδεσης δικτύου.

Προστασία από την πλευρά DC:Καλώδια DC, διακόπτες DC και κουτί συνδυασμού (τα μικρά συστήματα τύπου string συχνά παραλείπουν το κουτί συνδυασμού).

Κουτί διανομής AC:περιέχει διακόπτες κυκλώματος και συσκευή προστασίας από υπερτάσεις.

Μέτρο:μετρητής παραγωγής ή αμφίδρομος μετρητής που χρησιμοποιείται για τη διευθέτηση της ηλεκτρικής ενέργειας που εξάγεται στο δίκτυο.

Αντικεραυνική προστασία, γείωση και παρακολούθηση:Αυτά διατηρούν το σύστημα ασφαλές και σας επιτρέπουν να ελέγχετε τα δεδομένα παραγωγής εξ αποστάσεως.

Εκεί που ταιριάζει

Λειτουργεί καλύτερα εκεί όπου η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας κατά τη διάρκεια της ημέρας είναι υψηλή και το δίκτυο είναι σταθερό: ιδιόκτητα σπίτια και βίλες με χρησιμοποιήσιμο χώρο στέγης και εργοστάσια, αποθήκες, σούπερ μάρκετ και σχολεία που λειτουργούν κατά τη διάρκεια της ημέρας. Έχει τη χαμηλότερη επένδυση και την απλούστερη δομή και είναι ο τύπος με τη μεγαλύτερη εγκατεστημένη ισχύ παγκοσμίως.

Παραδείγματα και συστάσεις

Αγροτική μονοκατοικία:με περίπου 60 έως 80 τετραγωνικά μέτρα επιφάνειας στέγης, μπορείτε να εγκαταστήσετε περίπου 8 έως 10 kW. Επιλέξτε έναν μονοφασικό ή τριφασικό μετατροπέα στοιχειοσειρών. Η ετήσια παραγωγή εξαρτάται από την τοπική ηλιοφάνεια, επομένως υπολογίστε την χρησιμοποιώντας δεδομένα τοπικής ακτινοβολίας.

Κτίριο εργοστασίου:Η μεγάλη οροφή και το υψηλό φορτίο κατά τη διάρκεια της ημέρας ταιριάζουν σε ένα σύστημα 300 kW έως 1 MW, που χρησιμοποιείται κυρίως για ιδιοκατανάλωση με το πλεόνασμα να εξάγεται στο δίκτυο. Η απόσβεση είναι συνήθως μικρότερη από ό,τι για οικιακά συστήματα.

Ένα πράγμα που πρέπει να έχετε κατά νου

Ένα σύστημα συνδεδεμένο με πλέγμα κλείνει αυτόματα όταν το πλέγμα πέσει (προστασία κατά των νησιών). Αυτό σημαίνει ότι ένα σπίτι με σύστημα συνδεδεμένο στο δίκτυο εξακολουθεί να μην έχει ρεύμα κατά τη διάρκεια μιας διακοπής λειτουργίας.
 

2. Ηλιακά συστήματα εκτός δικτύου: Εντελώς ανεξάρτητα από το δίκτυο

Πώς λειτουργεί

Η τροφοδοσία από τα πάνελ φορτίζει πρώτα την μπαταρία. Όταν τα φορτία αντλούν ρεύμα, η μπαταρία τα τροφοδοτεί μέσω του μετατροπέα. Το σύστημα είναι αυτόνομο και δεν έχει σύνδεση με το δίκτυο κοινής ωφέλειας.

Από τι αποτελείται

Ηλιακά πάνελ και δομή τοποθέτησης

Ελεγκτής ηλιακής φόρτισης:φορτίζει την μπαταρία και την προστατεύει, συνήθως τύπου MPPT.

Τράπεζα μπαταριών:Χρησιμοποιούνται όλες μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου, μολύβδου-άνθρακα και μπαταρίες μολύβδου-οξέος. Η χωρητικότητα της μπαταρίας καθορίζει πόσο χρόνο μπορεί να λειτουργήσει το σύστημα χωρίς ήλιο.

Μετατροπέας εκτός δικτύου:μετατρέπει την ισχύ DC της μπαταρίας σε AC. Πολλά προϊόντα συνδυάζουν τον ελεγκτή και τον μετατροπέα σε μια ενιαία μονάδα.

Εξοπλισμός διανομής και προστασίας

Δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας (προαιρετικό):μια πρόσθετη πηγή κατά τη διάρκεια μακρών περιόδων με συννεφιά ή βροχερό καιρό.

Εκεί που ταιριάζει

Μέρη χωρίς δίκτυο ή όπου η σύνδεση με το δίκτυο κοστίζει υπερβολικά: νησιά, βοσκότοποι, συνοριακά φυλάκια, ορεινές κατοικίες, απομακρυσμένοι ερευνητικοί σταθμοί και σταθμοί βάσης τηλεπικοινωνιών.

Παραδείγματα και συστάσεις

Το σπίτι του Χέρντερ:με ημερήσια κατανάλωση περίπου 5 έως 8 kWh, ρύθμιση πάνελ περίπου 3 kW, αποθήκευση μπαταρίας περίπου 10 kWh και μονάδα all-in-one 3 kW εκτός δικτύου μπορεί να λειτουργεί ψυγείο, τηλεόραση και φωτισμό. Παρακινήστε τη χρήση συσκευών υψηλής ισχύος.

Συμβουλή μεγέθους:μέγεθος της μπαταρίας με τον αριθμό των διαδοχικών συννεφιασμένων ημερών που θέλετε να καλύψετε. Κάντε κράτηση για 2 έως 3 ημέρες κατά κανόνα και περισσότερες όπου η ηλιοφάνεια είναι αναξιόπιστη.

Το μεγαλύτερο μέρος του κόστους ενός συστήματος εκτός δικτύου πηγαίνει στην μπαταρία. Η διάρκεια ζωής της μπαταρίας έχει μεγάλη επίδραση στο συνολικό κόστος, επομένως μην κρίνετε μόνο από την αρχική τιμή.
 

3. Hybrid Solar Systems: Grid-Tied Plus Storage, with Grid Power and Backup

Στη βιομηχανία, αυτός ο τύπος ονομάζεται συχνότερα αυβριδικό σύστημα συνδεδεμένο/εκτός δικτύουή αυβριδικό σύστημα solar-plus-storage. Προσθέτει μια μπαταρία σε ένα σύστημα συνδεδεμένο στο δίκτυο, ώστε να μπορεί να αλληλεπιδρά με το δίκτυο και επίσης να παρέχει ενέργεια από μόνο του κατά τη διάρκεια μιας διακοπής λειτουργίας.

Πώς λειτουργεί

Η ημερήσια παραγωγή εξυπηρετεί πρώτα τα φορτία. Η πλεονάζουσα ισχύς φορτίζει την μπαταρία και μόλις γεμίσει η μπαταρία, το υπόλοιπο εξάγεται στο δίκτυο. Τη νύχτα τα φορτία αντλούνται από την μπαταρία και όταν η μπαταρία εξαντλείται, από το δίκτυο. Όταν το δίκτυο πέφτει, το σύστημα μεταβαίνει σε λειτουργία εκτός δικτύου και συνεχίζει να τροφοδοτεί κρίσιμα φορτία μέσω της εφεδρικής θύρας του.

Από τι αποτελείται

Ηλιακά πάνελ και δομή τοποθέτησης

Υβριδικός μετατροπέας:συνδυάζει τις λειτουργίες ενός μετατροπέα συνδεδεμένου με το δίκτυο και ενός μετατροπέα μπαταρίας σε μία μονάδα. Είναι το βασικό κομμάτι του εξοπλισμού που ξεχωρίζει αυτό το σύστημα από τα δύο προηγούμενα.

Μπαταρία αποθήκευσης ενέργειας:Τα οικιακά συστήματα βασίζονται επί του παρόντος κυρίως σε φωσφορικό σίδηρο λιθίου.

Έξυπνος μετρητής ή μετασχηματιστής ρεύματος:μετρά την οικιακή κατανάλωση και την ισχύ που ρέει προς και από το δίκτυο, την οποία χρησιμοποιεί το σύστημα για να αποφασίσει πότε να φορτίσει και να αποφορτίσει.

Σύστημα διαχείρισης ενέργειας (EMS):καθορίζει στρατηγικές λειτουργίας, όπως η φόρτιση και η εκφόρτιση σύμφωνα με τις τιμές ηλεκτρικής ενέργειας χρόνου χρήσης.

Εφεδρικός πίνακας φόρτωσης:κρίσιμα φορτία όπως το ψυγείο, ο φωτισμός και ο εξοπλισμός δικτύου είναι συνδεδεμένα με τη θύρα εφεδρείας.

Εκεί που ταιριάζει

Περιοχές με συχνές διακοπές λειτουργίας ή ασταθές πλέγμα

Μέρη με μεγάλο χάσμα μεταξύ των τιμών ηλεκτρικής ενέργειας αιχμής και εκτός αιχμής, όπου μπορείτε να φορτίζετε όταν το ρεύμα είναι φθηνό και να αποφορτίζετε όταν είναι ακριβό

Χρήστες που είναι ευαίσθητοι στις διακοπές ρεύματος: οικιακά γραφεία, κτηνοτροφικές εκμεταλλεύσεις, ψυκτικές αποθήκες και μικρές κλινικές

Παραδείγματα και συστάσεις

Βίλα νοικοκυριό:Πίνακες 8 έως 10 kW με αποθήκευση μπαταρίας 10 έως 20 kWh. Συνδέστε το ψυγείο, το φωτισμό, το δρομολογητή και μερικές πρίζες στην εφεδρική θύρα. Το εάν μπορούν να συμπεριληφθούν βαριά φορτία, όπως κλιματιστικά, εξαρτάται από την εφεδρική ισχύ εξόδου του μετατροπέα.

Κτηνοτροφείο:εγκαταστήστε ένα σύστημα συνδεδεμένο στο δίκτυο με αποθηκευτικό χώρο, ώστε ο εξαερισμός, η θέρμανση και ο εξοπλισμός πόσιμου νερού να συνεχίσουν να λειτουργούν κατά τη διάρκεια μιας διακοπής λειτουργίας.

Ένα υβριδικό σύστημα κοστίζει περισσότερο από ένα συνδεδεμένο στο δίκτυο. Τα επιπλέον χρήματα αγοράζουν δύο δυνατότητες: εφεδρική ισχύ κατά τη διάρκεια διακοπών και arbitrage τιμών. Το αν θα αποδώσει εξαρτάται από το πόσο συχνά συμβαίνουν διακοπές σε τοπικό επίπεδο και από το τιμολόγιο ηλεκτρικής ενέργειας.
 

4. Pure DC Solar Systems: DC Power Without Inversion

Πώς λειτουργεί

Η ηλεκτρική ενέργεια συνεχούς ρεύματος από τους πίνακες δεν μετατρέπεται σε εναλλασσόμενο. Πηγαίνει κατευθείαν σε φορτία συνεχούς ρεύματος. Ορισμένα συστήματα περιλαμβάνουν μπαταρία και ελεγκτή, και μερικά δεν έχουν καθόλου μπαταρία: όταν λάμπει ο ήλιος το φορτίο τρέχει και όταν δεν το φορτίο σταματά.

Από τι αποτελείται

Ηλιακά πάνελ

Ελεγκτής DC(χρειάζεται μόνο σε συστήματα με μπαταρία)

Μπαταρία(προαιρετικός)

DC φορτία:Φώτα LED, αντλίες νερού DC, ανεμιστήρες DC, κάμερες και παρόμοιος εξοπλισμός

Χωρίς μετατροπέα, η δομή είναι η απλούστερη από τις τέσσερις, και υπάρχει ένα λιγότερο βήμα μετατροπής όπου χάνεται ενέργεια.

Εκεί που ταιριάζει

Μέρη όπου το ίδιο το φορτίο είναι DC, η ισχύς είναι μικρή και ο εξοπλισμός απλωμένος: ηλιακά φώτα δρόμου, φώτα κήπου, ηλιακές αντλίες νερού, άρδευση αγροκτημάτων, σήματα κυκλοφορίας και εξοπλισμός επιτήρησης και μικρές συσκευές επικοινωνίας.

Παραδείγματα και συστάσεις

Ηλιακό φως δρόμου:μια κοινή διαμόρφωση είναι ένας πίνακας μερικών δεκάδων watt, μια μπαταρία λιθίου και ένας ελεγκτής. Το φως ανάβει αυτόματα τη νύχτα και δεν χρειάζεται καλωδίωση.

Ηλιακή αντλία νερού:τα πάνελ οδηγούν απευθείας μια αντλία DC. Όσο ισχυρότερη είναι η ηλιοφάνεια κατά τη διάρκεια της ημέρας, τόσο περισσότερο νερό αντλείται σε μια δεξαμενή αποθήκευσης για μελλοντική χρήση. Μπορείτε να αφήσετε έξω την μπαταρία και να εξοικονομήσετε ένα σημαντικό κόστος.

Τα όριά του είναι ξεκάθαρα. Δεν μπορεί να τροφοδοτήσει απευθείας συνηθισμένες οικιακές συσκευές AC και το επίπεδο ισχύος δεν μπορεί να είναι πολύ μεγάλο.

5. Πώς να επιλέξετε ανάμεσα στα τέσσερα συστήματα

Επεξεργαστείτε αυτές τις ερωτήσεις με τη σειρά:

Υπάρχει πλέγμα;Εάν όχι, επιλέξτε εκτός δικτύου ή καθαρό DC. Εάν ναι, μεταβείτε στην επόμενη ερώτηση.

Πόσο θα έβλαπτε μια διακοπή;Εάν είναι πολλά, επιλέξτε ένα υβριδικό σύστημα. Αν όχι πολύ, επιλέξτε πλέγμα.

Τα φορτία σας είναι συσκευές AC ή φορτία DC;Εάν χρειάζεται να τροφοδοτείτε μόνο φορτία συνεχούς ρεύματος, όπως φώτα δρόμου ή αντλίες, αρκεί το καθαρό DC.

Ποιος είναι ο προϋπολογισμός σας;Για την ίδια ηλιακή χωρητικότητα, η σύνδεση στο δίκτυο είναι η φθηνότερη. Τα υβριδικά και τα συστήματα εκτός δικτύου προσθέτουν το κόστος των μπαταριών.

FAQ

Ε: Γιατί ένα σύστημα που συνδέεται με το δίκτυο δεν λειτουργεί κατά τη διάρκεια διακοπής ρεύματος;Γιατί ο μετατροπέας έχει αντινησιωτική προστασία. Εάν το σύστημα συνέχιζε να τροφοδοτεί με ρεύμα ένα νεκρό δίκτυο, θα έθετε σε κίνδυνο τους εργαζόμενους της κοινής ωφέλειας που κάνουν επισκευές, επομένως πρέπει να αποσυνδεθεί αυτόματα. Εάν θέλετε ρεύμα κατά τη διάρκεια διακοπών, επιλέξτε ένα υβριδικό σύστημα.

Ε: Μπορεί ένα σύστημα εκτός δικτύου να μετατραπεί σε υβριδικό σύστημα αργότερα;Ναι, αλλά εξαρτάται από τον υπάρχοντα εξοπλισμό. Εάν το αρχικό σύστημα χρησιμοποιεί μετατροπέα εκτός δικτύου, συνήθως πρέπει να αντικατασταθεί με έναν υβριδικό μετατροπέα. Τα πάνελ και η δομή στερέωσης μπορούν γενικά να επαναχρησιμοποιηθούν.

Ε: Είναι ένα καθαρό σύστημα DC πιο ενεργειακά αποδοτικό από ένα σύστημα AC;Χάνει λιγότερη ενέργεια επειδή δεν υπάρχει βήμα αντιστροφής, αλλά μόνο εάν το φορτίο είναι ήδη συσκευή DC. Η αγορά συσκευών DC μόνο για να εξοικονομήσετε απώλειες μετατροπής συνήθως κοστίζει περισσότερο από ό,τι εξοικονομεί.

Ε: Ποιος τύπος είναι η καλύτερη αξία για ένα σπίτι;Εάν το δίκτυο είναι σταθερό και κάποιος βρίσκεται στο σπίτι χρησιμοποιώντας ρεύμα κατά τη διάρκεια της ημέρας, το δίκτυο είναι η καλύτερη τιμή. Εάν οι διακοπές είναι συχνές ή το χάσμα μεταξύ των τιμών αιχμής και εκτός αιχμής είναι μεγάλο, σκεφτείτε ένα υβριδικό σύστημα. Η απόσβεση εξαρτάται από τις τοπικές τιμές ηλεκτρικής ενέργειας, τις πολιτικές κινήτρων και την πραγματική σας χρήση, επομένως ζητήστε μια εκτίμηση από έναν εξειδικευμένο τοπικό εγκαταστάτη.