Instalacje fotowoltaiczne

Instalacja fotowoltaiczna

Ze względu na sposób połączenia instalacji z siecią systemu energetycznego, rozróżnia się dwa podstawowe typy instalacji fotowoltaicznych:

a) Offgrid – instalacja fotowoltaiczna nie jest podłączona do zewnętrznej sieci elektroenergetycznej i jest wykorzystywana jedynie na potrzeby własne w układzie zamkniętym do zasilania urządzeń w prąd elektryczny.

b) Ongrid – instalacja fotowoltaiczna jest podłączona do zewnętrznej sieci elektroenergetycznej, może być również wykorzystywana na potrzeby własne, jednakże w chwili braku zapotrzebowania na energię elektryczną, prąd wytworzony w modułach PV przesyłany jest do sieci zewnętrznej.

Moc elektryczna paneli PV uzależniona jest od wielkości natężenia promieniowania słonecznego, które ulega nieustającym zmianom (zachmurzenie, pora dnia, roku). Powoduje to, że w okresie szczytowego zapotrzebowania na prąd, moduł PV może nie wytworzyć go w ilości pozwalającej na jego pokrycie. W przypadku gdy mamy do czynienia z instalacją typu offgrid istnieje potrzeba akumulacji energii elektrycznej, w celu uniknięcia jej strat w okresie braku zapotrzebowania na nią oraz umożliwienia jej wykorzystania w okresie szczytowym. W przypadku instalacji typu ongrid niewykorzystana energia elektryczna zostaje przesłana do zewnętrznej sieci energetycznej, więc nie istnieje potrzeba jej akumulacji. Niezależnie jednak od typu instalacji, moduły PV generują prąd stały, co ma szczególnie istotne znaczenie w przypadku zastosowania ich do zasilania typowej wewnętrznej instalacji elektrycznej lub zewnętrznej sieci elektroenergetycznej w których płynie prąd zmienny. Dlatego też istnieje również potrzeba przetworzenia prądu stałego na zmienny niezależnie od tego czy był on wcześniej akumulowany, czy pochodzi on bezpośrednio z modułu PV. Z uwagi na powyższą charakterystykę pracy instalacji fotowoltaicznej rozróżnia się następujące jej elementy:

a)  Akumulator (tylko offgrid) – służy w instalacjach typu offgrid do magazynowania energii elektrycznej. Jego pojemność wyrażana jest w amperogodzinach [Ah] i jest dobierana w zależności od łącznej mocy zainstalowanych modułów PV. W instalacjach fotowoltaicznych zastosowanie znajdują akumulatory kwasowo-ołowiowe charakteryzujące się dużą dostępnością oraz korzystną ceną. Rzadziej spotykanym rozwiązaniem są akumulatory żelowe, które mimo większej żywotności od akumulatorów kwasowo-ołowiowych charakteryzują się stosunkowo wysokimi kosztami inwestycyjnymi.

b) Regulator ładowania (tylko offgrid) – urządzenie służące do regulacji i utrzymania odpowiednich parametrów prądu elektrycznego ładującego akumulator. Odpowiadają one bezpośrednio za żywotność akumulatora oraz efektywność pracy modułów PV. Na rynku dostępne są również modele z systemem śledzenia maksymalnego punktu pracy MPPT (ang. Maximum Power Point Tracking) czyli warunków najkorzystniejszych wartości natężenia i napięcia prądu elektrycznego wytwarzanego przez panele PV. Umożliwia to optymalizacje uzysku energetycznego instalacji fotowoltaicznej.

c) Inwerter, falownik, przetwornica (offgrid i ongrid) –  urządzenie służące do przetwarzania prądu stałego generowanego przez moduły PV na prąd zmienny płynący w instalacji elektrycznej i systemie elektroenergetycznym. Podobnie jak regulatory ładowania w systemie offgrid, inwertery w instalacji ongrid mogą być wyposażone w funkcję śledzenia maksymalnego punktu pracy (MPPT) modułów PV.

d) Licznik energii elektrycznej (ongrid) – umożliwia rejestrację i kontrolę ilości energii elektrycznej wytworzonej przez moduły PV i przesłanej do zewnętrznej sieci elektroenergetycznej. Zainstalowanie tego urządzenia jest niezbędne w celu sprzedaży energii elektrycznej.