Ce tipuri de sisteme de energie solară există?

Sistemele de energie solară sunt clasificate în funcție de modul în care se conectează la rețeaua de utilități și de modul în care este utilizată electricitatea. Există patru tipuri principale:sisteme conectate la rețea, sisteme off-grid, sisteme hibride și sisteme DC pur.

Toate cele patru folosesc în esență aceleași panouri solare. Ceea ce diferă este dacă există o conexiune la rețea, dacă există o baterie și dacă energia este furnizată ca AC sau DC. Care este potrivit pentru dvs. depinde dacă rețeaua este disponibilă acolo unde vă aflați, cât de mult este prețul energiei electrice și cât de mult ar răni o întrerupere a curentului.
 

Iată mai întâi o comparație alăturată, urmată de o privire mai atentă a fiecărui tip.
 

1. Sisteme solare legate de rețea: alimentarea cu energie electrică direct în rețea

Cum funcționează

În timpul zilei, panourile produc curent electric continuu. Un invertor conectat la rețea îl convertește în AC care se potrivește cu frecvența și faza rețelei. Puterea vă alimentează mai întâi propriile sarcini, iar orice surplus este vândut rețelei. Noaptea sau în zilele înnorate, când panourile nu vă pot acoperi cererea, cumpărați energie de la rețea. Nu este implicată nicio baterie.

În ce constă

Panouri solare si structura de montaj:panourile transformă lumina soarelui în electricitate, iar structura de montare stabilește unghiul de înclinare și rezistența la vânt.

Invertor legat la rețea:inima sistemului. Efectuează urmărirea punctului de putere maximă (MPPT), convertește DC în AC și oferă protecție la interconectarea rețelei.

Protecție pe partea DC:Cabluri DC, întrerupătoare DC și o cutie de combinare (sistemele mici de tip șir omit adesea cutia de combinare).

Cutie de distribuție AC:conține întreruptoare și un dispozitiv de protecție la supratensiune.

Metru:un contor de generație sau un contor bidirecțional utilizat pentru decontarea energiei electrice exportate în rețea.

Protecție împotriva trăsnetului, împământare și monitorizare:acestea mențin sistemul în siguranță și vă permit să verificați datele de generare de la distanță.

Unde se potrivește

Funcționează cel mai bine acolo unde consumul de energie electrică în timpul zilei este mare și rețeaua este stabilă: case și vile auto-construite cu spațiu util pe acoperiș și fabrici, depozite, supermarketuri și școli care funcționează în timpul zilei. Are cea mai mică investiție și cea mai simplă structură și este tipul cu cea mai mare capacitate instalată la nivel mondial.

Exemple și recomandări

Casă rurală auto-construită:cu o suprafață de acoperiș de aproximativ 60 până la 80 de metri pătrați, puteți instala aproximativ 8 până la 10 kW. Alegeți un invertor șir monofazat sau trifazat. Generația anuală depinde de lumina locală a soarelui, deci estimați-o folosind datele locale de iradiere.

Clădirea fabricii:un acoperiș mare și o sarcină mare în timpul zilei se potrivesc unui sistem de 300 kW până la 1 MW, utilizat în principal pentru autoconsum, cu surplusul exportat în rețea. Rambursarea este de obicei mai scurtă decât pentru sistemele rezidențiale.

Un lucru de reținut

Un sistem conectat la rețea se oprește automat când rețeaua se oprește (protecție anti-insulare). Aceasta înseamnă că o casă cu un sistem conectat la rețea încă nu are curent în timpul unei întreruperi.
 

2. Sisteme solare în afara rețelei: complet independente de rețea

Cum funcționează

Puterea de la panouri încarcă mai întâi bateria. Când sarcinile consumă energie, bateria le furnizează prin invertor. Sistemul este autonom și nu are conexiune la rețeaua de utilități.

În ce constă

Panouri solare si structura de montaj

Regulator de încărcare solară:încarcă bateria și o protejează, de obicei de tip MPPT.

Banca de baterii:Sunt folosite baterii cu litiu fier fosfat, plumb-carbon și gel plumb-acid. Capacitatea bateriei determină cât timp poate funcționa sistemul fără soare.

Invertor în afara rețelei:convertește puterea DC a bateriei în AC. Multe produse combină controlerul și invertorul într-o singură unitate.

Echipamente de distributie si protectie

Generator de rezervă (opțional):o sursă suplimentară în perioadele lungi de vreme înnorată sau ploioasă.

Unde se potrivește

Locuri fără rețea sau unde conectarea la rețea costă prea mult: insule, pășuni, avanposturi de graniță, case de munte, stații de cercetare la distanță și stații de bază pentru telecomunicații.

Exemple și recomandări

Casa lui Herder:cu un consum zilnic de aproximativ 5 până la 8 kWh, o configurație de aproximativ 3 kW de panouri, aproximativ 10 kWh de stocare a bateriei și o unitate all-in-one de 3 kW off-grid poate funcționa un frigider, un televizor și iluminat. Eșalonați utilizarea aparatelor de mare putere.

Sfat de dimensionare:dimensionați bateria după numărul de zile înnorate consecutive pe care doriți să le acoperiți. Rezervați de regulă 2 până la 3 zile și mai multe acolo unde soarele nu este de încredere.

Cea mai mare parte a costurilor unui sistem off-grid merge în baterie. Durata de viață a bateriei are un efect mare asupra costului total, așa că nu judeca numai după prețul inițial.
 

3. Sisteme solare hibride: stocare Grid-Tied Plus, cu putere și backup la rețea

În industrie, acest tip este mai des numit asistem hibrid legat de rețea/off-gridsau asistem hibrid solar-plus-stocare. Acesta adaugă o baterie unui sistem conectat la rețea, astfel încât să poată interacționa cu rețeaua și, de asemenea, să furnizeze energie pe cont propriu în timpul unei întreruperi.

Cum funcționează

Generarea în timpul zilei servește mai întâi sarcinile. Surplusul de putere încarcă bateria, iar odată ce bateria este plină, restul este exportat în rețea. Noaptea sarcinile se trag din baterie, iar când bateria este descărcată, din rețea. Când rețeaua scade, sistemul trece în modul off-grid și continuă să alimenteze sarcini critice prin portul său de rezervă.

În ce constă

Panouri solare si structura de montaj

Invertor hibrid:combină funcțiile unui invertor legat la rețea și ale unui invertor de baterie într-o singură unitate. Este echipamentul cheie care diferențiază acest sistem de precedentele două.

Acumulator de energie:sistemele rezidențiale se bazează în prezent în principal pe fosfat de fier litiu.

Contor inteligent sau transformator de curent:măsoară consumul gospodăriei și puterea care circulă către și dinspre rețea, pe care sistemul le folosește pentru a decide când să încarce și să descarce.

Sistem de management al energiei (EMS):stabilește strategii de operare, cum ar fi încărcarea și descărcarea în funcție de prețurile energiei electrice din timpul de utilizare.

Panoul de încărcare de rezervă:sarcinile critice, cum ar fi frigiderul, iluminatul și echipamentele de rețea sunt conectate la portul de rezervă.

Unde se potrivește

Zone cu întreruperi frecvente sau o rețea instabilă

Locuri cu un decalaj mare între prețurile la energie electrică de vârf și în afara vârfului, unde puteți încărca atunci când energia este ieftină și puteți descărca când este scumpă

Utilizatori sensibili la întreruperile de curent: birouri la domiciliu, ferme de animale, depozite frigorifice și clinici mici

Exemple și recomandări

Gospodăria vilă:8 până la 10 kW de panouri cu 10 până la 20 kWh de stocare a bateriei. Conectați frigiderul, iluminatul, routerul și unele prize la portul de rezervă. Dacă pot fi incluse încărcături grele, cum ar fi aparatele de aer condiționat, depinde de puterea de ieșire de rezervă a invertorului.

Ferma de animale:instalați un sistem conectat la rețea cu depozitare, astfel încât echipamentele de ventilație, încălzire și apă potabilă să continue să funcționeze în timpul unei întreruperi.

Un sistem hibrid costă mai mult decât unul legat la rețea. Banii în plus cumpără două capabilități: energie de rezervă în timpul întreruperilor și arbitrajul prețurilor. Dacă se plătește, depinde de cât de des au loc întreruperile la nivel local și de tariful de energie electrică.
 

4. Sisteme solare de curent continuu pur: putere de curent continuu fără inversare

Cum funcționează

Electricitatea DC de la panouri nu este convertită în AC. Merge direct la sarcinile DC. Unele sisteme includ o baterie și un controler, iar unele nu au baterie deloc: când soarele strălucește, sarcina rulează, iar când nu, sarcina se oprește.

În ce constă

Panouri solare

Controler DC(necesar numai în sistemele cu baterie)

Baterie(optional)

Sarcini DC:Lumini LED, pompe de apă DC, ventilatoare DC, camere și echipamente similare

Fără un invertor, structura este cea mai simplă dintre cele patru și există un pas de conversie mai puțin în care se pierde energie.

Unde se potrivește

Locuri în care sarcina este ea însăși DC, puterea este mică și echipamentul este răspândit: lumini stradale solare, lumini de grădină, pompe solare de apă, irigare a fermei, semnalizare rutieră și echipamente de supraveghere și dispozitive mici de comunicare.

Exemple și recomandări

Lumina stradală solară:o configurație comună este un panou de câteva zeci de wați, o baterie cu litiu și un controler. Lumina se aprinde automat noaptea și nu este nevoie de cabluri.

Pompa solara de apa:panourile antrenează direct o pompă de curent continuu. Cu cât soarele este mai puternic în timpul zilei, cu atât mai multă apă este pompată într-un rezervor de stocare pentru utilizare ulterioară. Puteți lăsa deoparte bateria și economisiți un cost major.

Limitele sale sunt clare. Nu poate alimenta direct electrocasnicele obișnuite de curent alternativ, iar nivelul de putere nu poate fi foarte mare.

5. Cum să alegi dintre cele patru sisteme

Lucrați aceste întrebări în ordine:

Există o grilă?Dacă nu, alegeți off-grid sau pur DC. Dacă da, treceți la următoarea întrebare.

Cât de mult ar răni o întrerupere?Dacă este mult, alegeți un sistem hibrid. Dacă nu mult, alegeți grid-tied.

Încărcăturile dumneavoastră sunt aparate cu curent alternativ sau încărcături cu curent continuu?Dacă trebuie să alimentați doar sarcini de curent continuu, cum ar fi luminile stradale sau pompele, este suficientă curentul continuu pur.

Care este bugetul dvs.?Pentru aceeași capacitate solară, conectarea la rețea este cea mai ieftină. Sistemele hibride și off-grid adaugă costul bateriilor.

FAQ

Î: De ce un sistem conectat la rețea nu funcționează în timpul unei întreruperi de curent?Pentru că invertorul are protecție anti-insulare. Dacă sistemul ar continua să furnizeze energie într-o rețea moartă, ar pune în pericol lucrătorii de utilități care fac reparații, așa că trebuie să se deconecteze automat. Dacă doriți curent în timpul întreruperilor, alegeți un sistem hibrid.

Î: Un sistem off-grid poate fi convertit mai târziu într-un sistem hibrid?Da, dar depinde de echipamentul existent. Dacă sistemul original folosește un invertor off-grid, acesta trebuie de obicei înlocuit cu un invertor hibrid. Panourile și structura de montare pot fi în general reutilizate.

Î: Este un sistem pur DC mai eficient din punct de vedere energetic decât un sistem AC?Pierde mai puțină energie deoarece nu există un pas de inversare, dar numai dacă sarcina este deja un dispozitiv DC. Cumpărarea de aparate DC doar pentru a economisi pierderile de conversie costă de obicei mai mult decât economisește.

Î: Care este cea mai bună valoare pentru o casă?Dacă rețeaua este stabilă și cineva este acasă folosind energie în timpul zilei, rețeaua este cea mai bună valoare. Dacă întreruperile sunt frecvente sau diferența dintre prețurile de vârf și cele în afara vârfului este mare, luați în considerare un sistem hibrid. Rambursarea depinde de prețurile locale la energie electrică, politicile de stimulare și utilizarea reală, așa că solicitați o estimare unui instalator local calificat.