Πληροφορίες φωτοβολταϊκών συστημάτων
Μάθετε παρακάτω όλες τις απαραίτητες πληροφορίες που θα χρειαστείτε για να κατανοήσετε καλύτερα την ηλιακή ενέργεια και τον τρόπο που λειτουργούν τα φωτοβολταϊκά συστήματα. Σε περίπτωση που χρειάζεστε παραπάνω πληροφορίες ή διευκρινίσεις μπορείτε πάντα να επικοινωνήσετε μαζί μας στο 2310517496 ή στο info@v-tacsolar.gr.
Εάν το σύστημα που θα επιλέξετε για την οικία ή την επιχείρησή σας είναι Off Grid τότε δεν χρειάζεστε κάποια αίτηση. Εάν επιλέξετε σύστημα On Grid μπορείτε να μεταβείτε στην ιστοσελίδα της ΔΕΔΔΗΕ και να κάνετε online την αίτηση για σύνδεση στο δίκτυο. Βρείτε την αίτηση εδώ.
Φωτοβολταϊκό Φαινόμενο
Το φωτοβολταϊκό (Φ/Β) φαινόμενο αφορά τη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική. Το Φ/Β φαινόμενο ανακαλύφθηκε το 1839 από τον Εντμόντ Μπεκερέλ (Alexandre-Edmond Becquerel ). Περιληπτικά πρόκειται για την απορρόφηση της ενέργειας του φωτός από τα ηλεκτρόνια των ατόμων του Φ/Β στοιχείου και την απόδραση των ηλεκτρονίων αυτών από τις κανονικές τους θέσεις με αποτέλεσμα την δημιουργία ρεύματος. Το ηλεκτρικό πεδίο που προϋπάρχει στο Φ/Β στοιχείο οδηγεί το ρεύμα στο φορτίο.
Φωτοβολταϊκή Διάταξη
Τα Φ/Β πλαίσια έχουν ως βασικό μέρος το ηλιακό στοιχείο (solar cell) που είναι ένας κατάλληλα επεξεργασμένος ημιαγωγός μικρού πάχους σε επίπεδη επιφάνεια. Η πρόσπτωση ηλιακής ακτινοβολίας δημιουργεί ηλεκτρική τάση και με την κατάλληλη σύνδεση σε φορτίο παράγεται ηλεκτρικό ρεύμα.
Τα Φ/Β στοιχεία ομαδοποιούνται κατάλληλα και συγκροτούν τα φωτοβολταϊκά πλαίσια ή γεννήτριες (module), τυπικής ισχύος από 20W έως 300W. Οι Φ/Β γεννήτριες συνδέονται ηλεκτρολογικά μεταξύ τους και δημιουργούνται οι φωτοβολταϊκές συστοιχίες (arrays).
Τεχνολογίες
Ένα φωτοβολταϊκό σύστημα αποτελείται από ένα ή περισσότερα πάνελ (ή πλαίσια, ή όπως λέγονται συχνά στο εμπόριο, «κρύσταλλα») φωτοβολταϊκών στοιχείων (ή «κυψελών», ή «κυττάρων»), μαζί με τις απαραίτητες συσκευές και διατάξεις για τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται στην επιθυμητή μορφή.
Το φωτοβολταϊκό στοιχείο είναι συνήθως τετράγωνο, με πλευρά 120-160mm. Δυο τύποι πυριτίου χρησιμοποιούνται για την δημιουργία φωτοβολταϊκών στοιχείων: το άμορφο και το κρυσταλλικό πυρίτιο, ενώ το κρυσταλλικό πυρίτιο διακρίνεται σε μονοκρυσταλλικό ή πολυκρυσταλλικό. Το άμορφο και το κρυσταλλικό πυρίτιο παρουσιάζουν τόσο πλεονεκτήματα, όσο και μειονεκτήματα, και κατά τη μελέτη του φωτοβολταϊκού συστήματος γίνεται η αξιολόγηση των ειδικών συνθηκών της εφαρμογής (κατεύθυνση και διάρκεια της ηλιοφάνειας, τυχόν σκιάσεις κλπ.) ώστε να επιλεγεί η κατάλληλη τεχνολογία.
Στο εμπόριο διατίθενται φωτοβολταϊκά πάνελ – τα οποία δεν είναι παρά πολλά φωτοβολταϊκά στοιχεία συνδεδεμένα μεταξύ τους, επικαλυμμένα με ειδικές μεμβράνες και εγκιβωτισμένα σε γυαλί με πλαίσιο από αλουμίνιο – σε διάφορες τιμές ονομαστικής ισχύος, ανάλογα με την τεχνολογία και τον αριθμό των φωτοβολταϊκών κυψελών που τα αποτελούν. Έτσι, ένα πάνελ 36 κυψελών μπορεί να έχει ονομαστική ισχύ 70-85 W, ενώ μεγαλύτερα πάνελ μπορεί να φτάσουν και τα 200 W ή και παραπάνω.
Η κατασκευή μιας γεννήτριας κρυσταλλικού πυριτίου μπορεί να γίνει και από ερασιτέχνες, μετά από την προμήθεια των στοιχείων. Το κόστος είναι άπίθανο να είναι χαμηλότερο από την αγορά έτοιμης γεννήτριας, καθώς η προμήθεια ποιοτικών στοιχείων είναι πολύ δύσκολη. Εκτός από το πυρίτιο χρησιμοποιούνται και άλλα υλικά για την κατασκευή των φωτοβολταϊκών στοιχείων, όπως το Κάδμιο - Τελλούριο (CdTe) και ο ινδοδισεληνιούχος χαλκός. Σε αυτές τις κατασκευές, η μορφή του στοιχείου διαφέρει σημαντικά από αυτή του κρυσταλλικού πυριτίου, και έχει συνήθως τη μορφή λωρίδας πλάτους μερικών χιλιοστών και μήκους αρκετών εκατοστών. Τα πάνελ συνδέονται μεταξύ τους και δημιουργούν τη φωτοβολταϊκή συστοιχία, η οποία μπορεί να περιλαμβάνει από 2 έως και αρκετές εκατοντάδες φωτοβολταϊκές γεννήτριες.
Η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από μια Φ/Β συστοιχία είναι συνεχούς ρεύματος (DC), και για το λόγο αυτό οι πρώτες χρήσεις των φωτοβολταϊκών αφορούσαν εφαρμογές DC τάσης: κλασικά παραδείγματα είναι ο υπολογιστής τσέπης («κομπιουτεράκι») και οι δορυφόροι. Με την προοδευτική αύξηση όμως του βαθμού απόδοσης, δημιουργήθηκαν ειδικές συσκευές – οι αναστροφείς (inverters) - που σκοπό έχουν να μετατρέψουν την έξοδο συνεχούς τάσης της Φ/Β συστοιχίας σε εναλλασσόμενη τάση. Με τον τρόπο αυτό, το Φ/Β σύστημα είναι σε θέση να τροφοδοτήσει μια σύγχρονη εγκατάσταση (κατοικία, θερμοκήπιο, μονάδα παραγωγής κλπ.) που χρησιμοποιεί κατά κανόνα συσκευές εναλλασσόμενου ρεύματος(AC).
Το φωτοβολταϊκό (Φ/Β) φαινόμενο αφορά τη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική. Το Φ/Β φαινόμενο ανακαλύφθηκε το 1839 από τον Εντμόντ Μπεκερέλ (Alexandre-Edmond Becquerel ). Περιληπτικά πρόκειται για την απορρόφηση της ενέργειας του φωτός από τα ηλεκτρόνια των ατόμων του Φ/Β στοιχείου και την απόδραση των ηλεκτρονίων αυτών από τις κανονικές τους θέσεις με αποτέλεσμα την δημιουργία ρεύματος. Το ηλεκτρικό πεδίο που προϋπάρχει στο Φ/Β στοιχείο οδηγεί το ρεύμα στο φορτίο.
Φωτοβολταϊκή Διάταξη
Τα Φ/Β πλαίσια έχουν ως βασικό μέρος το ηλιακό στοιχείο (solar cell) που είναι ένας κατάλληλα επεξεργασμένος ημιαγωγός μικρού πάχους σε επίπεδη επιφάνεια. Η πρόσπτωση ηλιακής ακτινοβολίας δημιουργεί ηλεκτρική τάση και με την κατάλληλη σύνδεση σε φορτίο παράγεται ηλεκτρικό ρεύμα.
Τα Φ/Β στοιχεία ομαδοποιούνται κατάλληλα και συγκροτούν τα φωτοβολταϊκά πλαίσια ή γεννήτριες (module), τυπικής ισχύος από 20W έως 300W. Οι Φ/Β γεννήτριες συνδέονται ηλεκτρολογικά μεταξύ τους και δημιουργούνται οι φωτοβολταϊκές συστοιχίες (arrays).
Τεχνολογίες
Ένα φωτοβολταϊκό σύστημα αποτελείται από ένα ή περισσότερα πάνελ (ή πλαίσια, ή όπως λέγονται συχνά στο εμπόριο, «κρύσταλλα») φωτοβολταϊκών στοιχείων (ή «κυψελών», ή «κυττάρων»), μαζί με τις απαραίτητες συσκευές και διατάξεις για τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται στην επιθυμητή μορφή.
Το φωτοβολταϊκό στοιχείο είναι συνήθως τετράγωνο, με πλευρά 120-160mm. Δυο τύποι πυριτίου χρησιμοποιούνται για την δημιουργία φωτοβολταϊκών στοιχείων: το άμορφο και το κρυσταλλικό πυρίτιο, ενώ το κρυσταλλικό πυρίτιο διακρίνεται σε μονοκρυσταλλικό ή πολυκρυσταλλικό. Το άμορφο και το κρυσταλλικό πυρίτιο παρουσιάζουν τόσο πλεονεκτήματα, όσο και μειονεκτήματα, και κατά τη μελέτη του φωτοβολταϊκού συστήματος γίνεται η αξιολόγηση των ειδικών συνθηκών της εφαρμογής (κατεύθυνση και διάρκεια της ηλιοφάνειας, τυχόν σκιάσεις κλπ.) ώστε να επιλεγεί η κατάλληλη τεχνολογία.
Στο εμπόριο διατίθενται φωτοβολταϊκά πάνελ – τα οποία δεν είναι παρά πολλά φωτοβολταϊκά στοιχεία συνδεδεμένα μεταξύ τους, επικαλυμμένα με ειδικές μεμβράνες και εγκιβωτισμένα σε γυαλί με πλαίσιο από αλουμίνιο – σε διάφορες τιμές ονομαστικής ισχύος, ανάλογα με την τεχνολογία και τον αριθμό των φωτοβολταϊκών κυψελών που τα αποτελούν. Έτσι, ένα πάνελ 36 κυψελών μπορεί να έχει ονομαστική ισχύ 70-85 W, ενώ μεγαλύτερα πάνελ μπορεί να φτάσουν και τα 200 W ή και παραπάνω.
Η κατασκευή μιας γεννήτριας κρυσταλλικού πυριτίου μπορεί να γίνει και από ερασιτέχνες, μετά από την προμήθεια των στοιχείων. Το κόστος είναι άπίθανο να είναι χαμηλότερο από την αγορά έτοιμης γεννήτριας, καθώς η προμήθεια ποιοτικών στοιχείων είναι πολύ δύσκολη. Εκτός από το πυρίτιο χρησιμοποιούνται και άλλα υλικά για την κατασκευή των φωτοβολταϊκών στοιχείων, όπως το Κάδμιο - Τελλούριο (CdTe) και ο ινδοδισεληνιούχος χαλκός. Σε αυτές τις κατασκευές, η μορφή του στοιχείου διαφέρει σημαντικά από αυτή του κρυσταλλικού πυριτίου, και έχει συνήθως τη μορφή λωρίδας πλάτους μερικών χιλιοστών και μήκους αρκετών εκατοστών. Τα πάνελ συνδέονται μεταξύ τους και δημιουργούν τη φωτοβολταϊκή συστοιχία, η οποία μπορεί να περιλαμβάνει από 2 έως και αρκετές εκατοντάδες φωτοβολταϊκές γεννήτριες.
Η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από μια Φ/Β συστοιχία είναι συνεχούς ρεύματος (DC), και για το λόγο αυτό οι πρώτες χρήσεις των φωτοβολταϊκών αφορούσαν εφαρμογές DC τάσης: κλασικά παραδείγματα είναι ο υπολογιστής τσέπης («κομπιουτεράκι») και οι δορυφόροι. Με την προοδευτική αύξηση όμως του βαθμού απόδοσης, δημιουργήθηκαν ειδικές συσκευές – οι αναστροφείς (inverters) - που σκοπό έχουν να μετατρέψουν την έξοδο συνεχούς τάσης της Φ/Β συστοιχίας σε εναλλασσόμενη τάση. Με τον τρόπο αυτό, το Φ/Β σύστημα είναι σε θέση να τροφοδοτήσει μια σύγχρονη εγκατάσταση (κατοικία, θερμοκήπιο, μονάδα παραγωγής κλπ.) που χρησιμοποιεί κατά κανόνα συσκευές εναλλασσόμενου ρεύματος(AC).
On-grid Σύστημα
Σύστημα on-grid είναι αυτό στο οποίο το ηλιακό σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας είναι συνδεδεμένο με το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας της ΔΕΔΔΗΕ. Η πλεονάζουσα ενέργεια που παράγεται αποστέλλεται στο δίκτυο της ΔΕΔΔΗΕ και ο καταναλωτής αποζημιώνεται για αυτή. Ομοίως, όταν το σύστημα παράγει λιγότερη ενέργεια, ο καταναλωτής μπορεί να αντλήσει ηλεκτρική ενέργεια από το δίκτυο και να πληρώσει για την ενέργεια που χρησιμοποιεί.
Η σύνδεση με ένα δίκτυο είναι ευεργετική, καθώς ο καταναλωτής δεν χρειάζεται να αγοράσει μια ακριβή εφεδρική μπαταρία για να αποθηκεύσει την περίσσεια ενέργειας. Αυτό κάνει τα συστήματα εντός δικτύου πιο δημοφιλή σε οικιστικούς χώρους.
Οι επιχειρήσεις χρησιμοποιούν επίσης το σύστημα για να καλύψουν τις καθημερινές τους ανάγκες και να κερδίσουν εισόδημα από την υπερβολική ενέργεια που παράγεται. Ωστόσο, η σύνδεση στο δίκτυο σημαίνει ότι ο καταναλωτής μπορεί να χρειαστεί να αντιμετωπίσει διακοπές ρεύματος. Ένας καταναλωτής μπορεί να χρησιμοποιήσει net metering για συστήματα εντός δικτύου.
Γιατί να επιλέξει κανείς σύστημα on-grid;
-Εύκολο στην εγκατάσταση, οικονομικά αποδοτικό.
-Προσφέρει σε οικιακούς χρήστες και επιχειρήσεις την ευκαιρία να αποκτήσουν παθητικό εισόδημα από την πλεονάζουσα ενέργεια που παράγεται από το σύστημα.
-Ιδιωτικά, εμπορικά ή βιομηχανικά κτίρια μπορούν να επωφεληθούν από τα «Οφέλη ταχείας απόσβεσης» εγκαθιστώντας συστήματα φωτοβολταϊκών, τα οποία επί του παρόντος είναι 80 τοις εκατό σε ένα χρόνο, σύμφωνα με έκθεση των Economic Times.
Off-grid Σύστημα
Το off grid σύστημα λειτουργεί ανεξάρτητα και ο καταναλωτής δεν είναι συνδεδεμένος με το σύστημα τροφοδοσίας της ΔΕΔΔΗΕ. Αυτό το σύστημα χρησιμοποιεί μπαταρίες για την αποθήκευση της παραγόμενης ηλιακής ενέργειας.
Αν και τα συστήματα off-grid είναι αυτοσυντηρούμενα, συνεπάγονται υψηλότερα έξοδα καθώς ο καταναλωτής πρέπει να αγοράσει μια μπαταρία, ηλιακούς συλλέκτες, κιβώτιο δικτύου, μετατροπέα, ελεγκτή φόρτισης και δομή τοποθέτησης. Τα πάνελ παράγουν και αποθηκεύουν ενέργεια κατά τη διάρκεια της ημέρας και τη χρησιμοποιούν τη νύχτα.
Το σύστημα είναι ιδανικό για μέρη που υφίστανται συχνές διακοπές ρεύματος. Σε αγροτικές και απομακρυσμένες περιοχές, τα ηλιακά συστήματα off-grid μπορούν να διευκολύνουν την ανεξάρτητη και βιώσιμη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Γιατί να επιλέξει κανείς σύστημα off-grid;
-Ο καταναλωτής γίνεται ανεξάρτητος με το δίκτυο
-Ο καταναλωτής δεν χρειάζεται να αντιμετωπίσουν διακοπές ρεύματος λόγω βλαβών και διακοπής λειτουργίας του δικτύου
Σύστημα on-grid είναι αυτό στο οποίο το ηλιακό σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας είναι συνδεδεμένο με το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας της ΔΕΔΔΗΕ. Η πλεονάζουσα ενέργεια που παράγεται αποστέλλεται στο δίκτυο της ΔΕΔΔΗΕ και ο καταναλωτής αποζημιώνεται για αυτή. Ομοίως, όταν το σύστημα παράγει λιγότερη ενέργεια, ο καταναλωτής μπορεί να αντλήσει ηλεκτρική ενέργεια από το δίκτυο και να πληρώσει για την ενέργεια που χρησιμοποιεί.
Η σύνδεση με ένα δίκτυο είναι ευεργετική, καθώς ο καταναλωτής δεν χρειάζεται να αγοράσει μια ακριβή εφεδρική μπαταρία για να αποθηκεύσει την περίσσεια ενέργειας. Αυτό κάνει τα συστήματα εντός δικτύου πιο δημοφιλή σε οικιστικούς χώρους.
Οι επιχειρήσεις χρησιμοποιούν επίσης το σύστημα για να καλύψουν τις καθημερινές τους ανάγκες και να κερδίσουν εισόδημα από την υπερβολική ενέργεια που παράγεται. Ωστόσο, η σύνδεση στο δίκτυο σημαίνει ότι ο καταναλωτής μπορεί να χρειαστεί να αντιμετωπίσει διακοπές ρεύματος. Ένας καταναλωτής μπορεί να χρησιμοποιήσει net metering για συστήματα εντός δικτύου.
Γιατί να επιλέξει κανείς σύστημα on-grid;
-Εύκολο στην εγκατάσταση, οικονομικά αποδοτικό.
-Προσφέρει σε οικιακούς χρήστες και επιχειρήσεις την ευκαιρία να αποκτήσουν παθητικό εισόδημα από την πλεονάζουσα ενέργεια που παράγεται από το σύστημα.
-Ιδιωτικά, εμπορικά ή βιομηχανικά κτίρια μπορούν να επωφεληθούν από τα «Οφέλη ταχείας απόσβεσης» εγκαθιστώντας συστήματα φωτοβολταϊκών, τα οποία επί του παρόντος είναι 80 τοις εκατό σε ένα χρόνο, σύμφωνα με έκθεση των Economic Times.
Off-grid Σύστημα
Το off grid σύστημα λειτουργεί ανεξάρτητα και ο καταναλωτής δεν είναι συνδεδεμένος με το σύστημα τροφοδοσίας της ΔΕΔΔΗΕ. Αυτό το σύστημα χρησιμοποιεί μπαταρίες για την αποθήκευση της παραγόμενης ηλιακής ενέργειας.
Αν και τα συστήματα off-grid είναι αυτοσυντηρούμενα, συνεπάγονται υψηλότερα έξοδα καθώς ο καταναλωτής πρέπει να αγοράσει μια μπαταρία, ηλιακούς συλλέκτες, κιβώτιο δικτύου, μετατροπέα, ελεγκτή φόρτισης και δομή τοποθέτησης. Τα πάνελ παράγουν και αποθηκεύουν ενέργεια κατά τη διάρκεια της ημέρας και τη χρησιμοποιούν τη νύχτα.
Το σύστημα είναι ιδανικό για μέρη που υφίστανται συχνές διακοπές ρεύματος. Σε αγροτικές και απομακρυσμένες περιοχές, τα ηλιακά συστήματα off-grid μπορούν να διευκολύνουν την ανεξάρτητη και βιώσιμη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Γιατί να επιλέξει κανείς σύστημα off-grid;
-Ο καταναλωτής γίνεται ανεξάρτητος με το δίκτυο
-Ο καταναλωτής δεν χρειάζεται να αντιμετωπίσουν διακοπές ρεύματος λόγω βλαβών και διακοπής λειτουργίας του δικτύου
Το Net metering (αυτοπαραγωγή) είναι η διοχέτευση της τοπικά παραγόμενης ενέργειας από Ανανεώσιμες Πηγές (φωτοβολταϊκά συνήθως) στο Δίκτυο, ενώ η καταναλισκόμενη απορροφάται επίσης από το Δίκτυο. Έτσι το Δίκτυο χρησιμοποιείται ουσιαστικά για την αποθήκευση της παραγόμενης ενέργειας, η οποία μέσω του συμψηφισμού ο οποίος γίνεται στο τέλος μιας περιόδου μέτρησης (ένα έτος, συνήθως) καταναλώνεται τοπικά. Η ιδανική εγκατεστημένη ισχύς απαιτεί προσεκτικό υπολογισμό αρκετών παραμέτρων ώστε να καταστεί βιώσιμη μια εγκατάσταση.
Οι εταιρείες προμήθειας ηλεκτρικής ενέργειας προσφέρουν πράσινα προγράμματα και υπηρεσίες για οικιακή παραγωγή ενέργειας με χρήση φωτοβολταϊκών συστημάτων.
Αυτές οι υπηρεσίες δημιουργήθηκαν στο πλαίσιο ανάπτυξης τεχνολογιών πράσινης ενέργειας και σκοπό έχουν:
-Την εκμετάλλευση φυσικών πόρων
-Τη μείωση εξάρτησης παραγωγής ενέργειας μέσω εργοστασίων
-Τη μείωση κόστους χρήσης ηλεκτρικής ενέργειας στους καταναλωτές
Οι εταιρείες προμήθειας ηλεκτρικής ενέργειας προσφέρουν πράσινα προγράμματα και υπηρεσίες για οικιακή παραγωγή ενέργειας με χρήση φωτοβολταϊκών συστημάτων.
Αυτές οι υπηρεσίες δημιουργήθηκαν στο πλαίσιο ανάπτυξης τεχνολογιών πράσινης ενέργειας και σκοπό έχουν:
-Την εκμετάλλευση φυσικών πόρων
-Τη μείωση εξάρτησης παραγωγής ενέργειας μέσω εργοστασίων
-Τη μείωση κόστους χρήσης ηλεκτρικής ενέργειας στους καταναλωτές
Ένας ηλιακός μετατροπέας ή ένας φωτοβολταϊκός μετατροπέας, είναι ένας τύπος ηλεκτρικού μετατροπέα που μετατρέπει την έξοδο μεταβλητού συνεχούς ρεύματος (DC) ενός φωτοβολταϊκού (PV) ηλιακού πάνελ σε ένα εναλλασσόμενο ρεύμα συχνότητας (AC) που μπορεί να τροφοδοτηθεί σε ένα εμπορικό ηλεκτρικό δίκτυο ή χρησιμοποιείται από τοπικό ηλεκτρικό δίκτυο off-grid. Είναι μια κρίσιμη ισορροπία του συστατικού συστήματος (BOS) σε ένα φωτοβολταϊκό σύστημα, που επιτρέπει τη χρήση συνηθισμένου εξοπλισμού που λειτουργεί με εναλλασσόμενο ρεύμα. Οι μετατροπείς ηλιακής ενέργειας έχουν ειδικές λειτουργίες προσαρμοσμένες για χρήση με φωτοβολταϊκές συστοιχίες, συμπεριλαμβανομένης της ανίχνευσης σημείου μέγιστης ισχύος και της προστασίας κατά των παραθαλλάσιων περιοχών.
Οι ηλιακοί μετατροπείς μπορούν να ταξινομηθούν σε τέσσερις μεγάλους τύπους:
Αυτόνομοι μετατροπείς, που χρησιμοποιούνται σε απομονωμένα συστήματα όπου ο μετατροπέας αντλεί την ενέργειά του συνεχούς ρεύματος από μπαταρίες που φορτίζονται από φωτοβολταϊκές συστοιχίες. Πολλοί αυτόνομοι μετατροπείς ενσωματώνουν επίσης ενσωματωμένους φορτιστές μπαταριών για την αναπλήρωση της μπαταρίας από μια πηγή AC, όταν είναι διαθέσιμοι. Κανονικά αυτά δεν διασυνδέονται με κανέναν τρόπο με το δίκτυο κοινής ωφέλειας και ως εκ τούτου, δεν απαιτείται να διαθέτουν αντινησιωτική προστασία.
Μετατροπείς σύνδεσης δικτύου, οι οποίοι ταιριάζουν φάση με ημιτονοειδές κύμα που παρέχεται από το βοηθητικό πρόγραμμα. Οι μετατροπείς σύνδεσης δικτύου έχουν σχεδιαστεί για να κλείνουν αυτόματα σε περίπτωση απώλειας της παροχής ηλεκτρικής ενέργειας, για λόγους ασφαλείας. Δεν παρέχουν εφεδρική ισχύ κατά τη διάρκεια διακοπών λειτουργίας.
Οι εφεδρικοί μετατροπείς μπαταριών, είναι ειδικοί μετατροπείς που έχουν σχεδιαστεί για να αντλούν ενέργεια από μια μπαταρία, να διαχειρίζονται τη φόρτιση της μπαταρίας μέσω ενός φορτιστή και να εξάγουν την περίσσεια ενέργειας στο δίκτυο κοινής ωφέλειας. Αυτοί οι μετατροπείς είναι ικανοί να παρέχουν ενέργεια εναλλασσόμενου ρεύματος σε επιλεγμένα φορτία κατά τη διάρκεια διακοπής ρεύματος και απαιτείται να διαθέτουν αντινησιωτική προστασία.
Ευφυείς υβριδικοί μετατροπείς, διαχειρίζονται φωτοβολταϊκές συστοιχίες, αποθήκευση μπαταριών και δίκτυο κοινής ωφέλειας, τα οποία συνδέονται απευθείας με τη μονάδα. Αυτά τα σύγχρονα συστήματα όλα σε ένα είναι συνήθως πολύ ευέλικτα και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για εφαρμογές πλέγματος, αυτόνομες ή εφεδρικές εφαρμογές, αλλά η κύρια λειτουργία τους είναι η ιδιοκατανάλωση με τη χρήση αποθηκευτικού χώρου.
Οι ηλιακοί μετατροπείς μπορούν να ταξινομηθούν σε τέσσερις μεγάλους τύπους:
Αυτόνομοι μετατροπείς, που χρησιμοποιούνται σε απομονωμένα συστήματα όπου ο μετατροπέας αντλεί την ενέργειά του συνεχούς ρεύματος από μπαταρίες που φορτίζονται από φωτοβολταϊκές συστοιχίες. Πολλοί αυτόνομοι μετατροπείς ενσωματώνουν επίσης ενσωματωμένους φορτιστές μπαταριών για την αναπλήρωση της μπαταρίας από μια πηγή AC, όταν είναι διαθέσιμοι. Κανονικά αυτά δεν διασυνδέονται με κανέναν τρόπο με το δίκτυο κοινής ωφέλειας και ως εκ τούτου, δεν απαιτείται να διαθέτουν αντινησιωτική προστασία.
Μετατροπείς σύνδεσης δικτύου, οι οποίοι ταιριάζουν φάση με ημιτονοειδές κύμα που παρέχεται από το βοηθητικό πρόγραμμα. Οι μετατροπείς σύνδεσης δικτύου έχουν σχεδιαστεί για να κλείνουν αυτόματα σε περίπτωση απώλειας της παροχής ηλεκτρικής ενέργειας, για λόγους ασφαλείας. Δεν παρέχουν εφεδρική ισχύ κατά τη διάρκεια διακοπών λειτουργίας.
Οι εφεδρικοί μετατροπείς μπαταριών, είναι ειδικοί μετατροπείς που έχουν σχεδιαστεί για να αντλούν ενέργεια από μια μπαταρία, να διαχειρίζονται τη φόρτιση της μπαταρίας μέσω ενός φορτιστή και να εξάγουν την περίσσεια ενέργειας στο δίκτυο κοινής ωφέλειας. Αυτοί οι μετατροπείς είναι ικανοί να παρέχουν ενέργεια εναλλασσόμενου ρεύματος σε επιλεγμένα φορτία κατά τη διάρκεια διακοπής ρεύματος και απαιτείται να διαθέτουν αντινησιωτική προστασία.
Ευφυείς υβριδικοί μετατροπείς, διαχειρίζονται φωτοβολταϊκές συστοιχίες, αποθήκευση μπαταριών και δίκτυο κοινής ωφέλειας, τα οποία συνδέονται απευθείας με τη μονάδα. Αυτά τα σύγχρονα συστήματα όλα σε ένα είναι συνήθως πολύ ευέλικτα και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για εφαρμογές πλέγματος, αυτόνομες ή εφεδρικές εφαρμογές, αλλά η κύρια λειτουργία τους είναι η ιδιοκατανάλωση με τη χρήση αποθηκευτικού χώρου.
Ο ηλιακός micro-inverter είναι ένας μετατροπέας που έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί με μία μόνο φωτοβολταϊκή μονάδα. Ο μικρο-μετατροπέας μετατρέπει την έξοδο συνεχούς ρεύματος από κάθε πίνακα σε εναλλασσόμενο ρεύμα. Ο σχεδιασμός του επιτρέπει την παράλληλη σύνδεση πολλαπλών, ανεξάρτητων μονάδων με αρθρωτό τρόπο.
Τα πλεονεκτήματα του micro-inverter περιλαμβάνουν βελτιστοποίηση ισχύος ενός πάνελ, ανεξάρτητη λειτουργία κάθε πίνακα, εγκατάσταση plug-and play, βελτιωμένη εγκατάσταση και πυρασφάλεια, ελαχιστοποίηση κόστους με σχεδιασμό συστήματος και ελαχιστοποίηση αποθεμάτων.
Μια μελέτη του 2011 στο Appalachian State University αναφέρει ότι η μεμονωμένη ενσωματωμένη ρύθμιση μετατροπέα απέδωσε περίπου 20% περισσότερη ισχύ σε συνθήκες χωρίς σκιά και 27% περισσότερη ισχύ σε συνθήκες σκιασμού σε σύγκριση με τη ρύθμιση συνδεδεμένης στοιχειοσειράς με χρήση ενός μετατροπέα. Και οι δύο εγκαταστάσεις χρησιμοποιούσαν πανομοιότυπα ηλιακά πάνελ.
Τα πλεονεκτήματα του micro-inverter περιλαμβάνουν βελτιστοποίηση ισχύος ενός πάνελ, ανεξάρτητη λειτουργία κάθε πίνακα, εγκατάσταση plug-and play, βελτιωμένη εγκατάσταση και πυρασφάλεια, ελαχιστοποίηση κόστους με σχεδιασμό συστήματος και ελαχιστοποίηση αποθεμάτων.
Μια μελέτη του 2011 στο Appalachian State University αναφέρει ότι η μεμονωμένη ενσωματωμένη ρύθμιση μετατροπέα απέδωσε περίπου 20% περισσότερη ισχύ σε συνθήκες χωρίς σκιά και 27% περισσότερη ισχύ σε συνθήκες σκιασμού σε σύγκριση με τη ρύθμιση συνδεδεμένης στοιχειοσειράς με χρήση ενός μετατροπέα. Και οι δύο εγκαταστάσεις χρησιμοποιούσαν πανομοιότυπα ηλιακά πάνελ.
MPPT (Maximum power point tracking)
Οι ηλιακοί μετατροπείς χρησιμοποιούν παρακολούθηση σημείου μέγιστης ισχύος (MPPT) για να λάβουν τη μέγιστη δυνατή ισχύ από τη Φ/Β γεννήτρια. Τα ηλιακά κύτταρα έχουν μια πολύπλοκη σχέση μεταξύ της ηλιακής ακτινοβολίας, της θερμοκρασίας και της συνολικής αντίστασης που παράγει μια μη γραμμική απόδοση εξόδου γνωστή ως καμπύλη I-V. Ο σκοπός του συστήματος MPPT είναι να δειγματίζει την έξοδο των κυψελών και να προσδιορίζει μια αντίσταση (φορτίο) για να αποκτήσει τη μέγιστη ισχύ για οποιεσδήποτε δεδομένες περιβαλλοντικές συνθήκες.
Ο συντελεστής πλήρωσης, ευρύτερα γνωστός με τη συντομογραφία του FF, είναι μια παράμετρος που, σε συνδυασμό με την τάση ανοιχτού κυκλώματος (Voc) και το ρεύμα βραχυκυκλώματος (Isc) του πίνακα, καθορίζει τη μέγιστη ισχύ από ένα ηλιακό στοιχείο. Ο συντελεστής πλήρωσης ορίζεται ως ο λόγος της μέγιστης ισχύος από το ηλιακό στοιχείο προς το γινόμενο των Voc και Isc.
Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι αλγορίθμων MPPT: διαταραχή-και-παρατήρηση, αυξητική αγωγιμότητα και σταθερή τάση. Οι δύο πρώτες μέθοδοι αναφέρονται συχνά ως μέθοδοι αναρρίχησης βασίζονται στην καμπύλη ισχύος που σχεδιάζεται έναντι της τάσης που αυξάνεται στα αριστερά του σημείου μέγιστης ισχύος και πέφτει στα δεξιά.
Οι ηλιακοί μετατροπείς χρησιμοποιούν παρακολούθηση σημείου μέγιστης ισχύος (MPPT) για να λάβουν τη μέγιστη δυνατή ισχύ από τη Φ/Β γεννήτρια. Τα ηλιακά κύτταρα έχουν μια πολύπλοκη σχέση μεταξύ της ηλιακής ακτινοβολίας, της θερμοκρασίας και της συνολικής αντίστασης που παράγει μια μη γραμμική απόδοση εξόδου γνωστή ως καμπύλη I-V. Ο σκοπός του συστήματος MPPT είναι να δειγματίζει την έξοδο των κυψελών και να προσδιορίζει μια αντίσταση (φορτίο) για να αποκτήσει τη μέγιστη ισχύ για οποιεσδήποτε δεδομένες περιβαλλοντικές συνθήκες.
Ο συντελεστής πλήρωσης, ευρύτερα γνωστός με τη συντομογραφία του FF, είναι μια παράμετρος που, σε συνδυασμό με την τάση ανοιχτού κυκλώματος (Voc) και το ρεύμα βραχυκυκλώματος (Isc) του πίνακα, καθορίζει τη μέγιστη ισχύ από ένα ηλιακό στοιχείο. Ο συντελεστής πλήρωσης ορίζεται ως ο λόγος της μέγιστης ισχύος από το ηλιακό στοιχείο προς το γινόμενο των Voc και Isc.
Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι αλγορίθμων MPPT: διαταραχή-και-παρατήρηση, αυξητική αγωγιμότητα και σταθερή τάση. Οι δύο πρώτες μέθοδοι αναφέρονται συχνά ως μέθοδοι αναρρίχησης βασίζονται στην καμπύλη ισχύος που σχεδιάζεται έναντι της τάσης που αυξάνεται στα αριστερά του σημείου μέγιστης ισχύος και πέφτει στα δεξιά.
Ένα φωτοβολταϊκό στοιχείο (PV) ή ένα ηλιακό πάνελ είναι ένα συγκρότημα φωτοβολταϊκών στοιχείων που είναι τοποθετημένα σε πλαίσιο για εγκατάσταση. Τα ηλιακά πάνελ χρησιμοποιούν το ηλιακό φως ως πηγή ενέργειας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας συνεχούς ρεύματος. Μια συλλογή φωτοβολταϊκών μονάδων ονομάζεται Φ/Β πίνακας και ένα σύστημα Φ/Β πάνελ ονομάζεται συστοιχία. Συστοιχίες φωτοβολταϊκού συστήματος παρέχουν ηλιακή ηλεκτρική ενέργεια σε ηλεκτρικό εξοπλισμό.
Οι φωτοβολταϊκές μονάδες χρησιμοποιούν φωτεινή ενέργεια (φωτόνια) από τον Ήλιο για να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια μέσω του φωτοβολταϊκού φαινομένου. Οι περισσότερες μονάδες χρησιμοποιούν κυψέλες κρυσταλλικού πυριτίου με wafer-base ή κύτταρα λεπτής μεμβράνης. Το δομικό μέλος (φόρτωσης) μιας μονάδας μπορεί να είναι είτε το ανώτερο στρώμα είτε το πίσω στρώμα. Τα κύτταρα πρέπει να προστατεύονται από μηχανικές βλάβες και υγρασία. Οι περισσότερες μονάδες είναι άκαμπτες, αλλά διατίθενται και ημι-εύκαμπτα που βασίζονται σε κυψέλες λεπτής μεμβράνης. Οι κυψέλες συνδέονται συνήθως ηλεκτρικά σε σειρά, το ένα με το άλλο στην επιθυμητή τάση και στη συνέχεια παράλληλα για να αυξηθεί το ρεύμα. Η ισχύς (σε watt) της μονάδας είναι το μαθηματικό γινόμενο της τάσης (σε βολτ) και του ρεύματος (σε αμπέρ) της μονάδας. Οι προδιαγραφές κατασκευής των ηλιακών συλλεκτών λαμβάνονται υπό τυπικές συνθήκες, οι οποίες δεν είναι οι πραγματικές συνθήκες λειτουργίας στις οποίες εκτίθενται οι ηλιακοί συλλέκτες στο χώρο εγκατάστασης.
Ένα κουτί διακλάδωσης φωτοβολταϊκών είναι προσαρτημένο στο πίσω μέρος του ηλιακού πάνελ και λειτουργεί ως διεπαφή εξόδου του. Οι εξωτερικές συνδέσεις για τις περισσότερες φωτοβολταϊκές μονάδες χρησιμοποιούν συνδέσμους MC4 για να διευκολύνουν τις εύκολες αδιάβροχες συνδέσεις με το υπόλοιπο σύστημα. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί μια διεπαφή τροφοδοσίας USB.
Τα ηλιακά πάνελ χρησιμοποιούν επίσης μεταλλικά πλαίσια που αποτελούνται από εξαρτήματα ραφιών, βραχίονες, σχήματα ανακλαστήρα και γούρνες για την καλύτερη υποστήριξη της δομής του πάνελ.
Οι φωτοβολταϊκές μονάδες χρησιμοποιούν φωτεινή ενέργεια (φωτόνια) από τον Ήλιο για να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια μέσω του φωτοβολταϊκού φαινομένου. Οι περισσότερες μονάδες χρησιμοποιούν κυψέλες κρυσταλλικού πυριτίου με wafer-base ή κύτταρα λεπτής μεμβράνης. Το δομικό μέλος (φόρτωσης) μιας μονάδας μπορεί να είναι είτε το ανώτερο στρώμα είτε το πίσω στρώμα. Τα κύτταρα πρέπει να προστατεύονται από μηχανικές βλάβες και υγρασία. Οι περισσότερες μονάδες είναι άκαμπτες, αλλά διατίθενται και ημι-εύκαμπτα που βασίζονται σε κυψέλες λεπτής μεμβράνης. Οι κυψέλες συνδέονται συνήθως ηλεκτρικά σε σειρά, το ένα με το άλλο στην επιθυμητή τάση και στη συνέχεια παράλληλα για να αυξηθεί το ρεύμα. Η ισχύς (σε watt) της μονάδας είναι το μαθηματικό γινόμενο της τάσης (σε βολτ) και του ρεύματος (σε αμπέρ) της μονάδας. Οι προδιαγραφές κατασκευής των ηλιακών συλλεκτών λαμβάνονται υπό τυπικές συνθήκες, οι οποίες δεν είναι οι πραγματικές συνθήκες λειτουργίας στις οποίες εκτίθενται οι ηλιακοί συλλέκτες στο χώρο εγκατάστασης.
Ένα κουτί διακλάδωσης φωτοβολταϊκών είναι προσαρτημένο στο πίσω μέρος του ηλιακού πάνελ και λειτουργεί ως διεπαφή εξόδου του. Οι εξωτερικές συνδέσεις για τις περισσότερες φωτοβολταϊκές μονάδες χρησιμοποιούν συνδέσμους MC4 για να διευκολύνουν τις εύκολες αδιάβροχες συνδέσεις με το υπόλοιπο σύστημα. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί μια διεπαφή τροφοδοσίας USB.
Τα ηλιακά πάνελ χρησιμοποιούν επίσης μεταλλικά πλαίσια που αποτελούνται από εξαρτήματα ραφιών, βραχίονες, σχήματα ανακλαστήρα και γούρνες για την καλύτερη υποστήριξη της δομής του πάνελ.
Οι ηλιακοί συλλέκτες Half Cell έχουν αυξανόμενη ζήτηση στην αγορά των φωτοβολταϊκών λόγω της υψηλής απόδοσης και της αντοχής τους. Το ηλιακό πάνελ Half Cell κατασκευάζεται μειώνοντας στο μισό τις ηλιακές κυψέλες πυριτίου με ακρίβεια και συμμετρικό τρόπο χρησιμοποιώντας έναν κόφτη λέιζερ, στη συνέχεια, τεντώνοντας τις κυψέλες μέσω της εισαγωγής αγώγιμων λεπτών γραμμών που ονομάζονται ζυγοί για τη σύνδεση των μισοκομμένων κυψελών.
Αυτή η τεχνολογία προάγει την παραγωγή ηλιακών πάνελ, αυξάνοντας κατά συνέπεια την απόδοση των συστημάτων ηλιακής ενέργειας. Για παράδειγμα, το ηλιακό πάνελ των 60 κυψελών φτάνει τις 120 μισές κυψέλες με μικρή απόσταση μεταξύ τους που μειώνουν την απώλεια ηλεκτρικής ενέργειας και παράγουν περισσότερη ισχύ.
Τα πλεονεκτήματα των μονάδων Half-cell:
-Αυξημένη αντοχή του ηλιακού πάνελ.
-Υψηλότερη βαθμολογία εξόδου από την παραδοσιακή μονάδα.
-Χαμηλότερη μηχανική καταπόνηση και χαμηλότερη πιθανότητα ρωγμών.
-Επίλυση του περιορισμού της περιοχής εγκατάστασης.
-Υψηλότερη απόδοση στη σκιά.
Αυτή η τεχνολογία προάγει την παραγωγή ηλιακών πάνελ, αυξάνοντας κατά συνέπεια την απόδοση των συστημάτων ηλιακής ενέργειας. Για παράδειγμα, το ηλιακό πάνελ των 60 κυψελών φτάνει τις 120 μισές κυψέλες με μικρή απόσταση μεταξύ τους που μειώνουν την απώλεια ηλεκτρικής ενέργειας και παράγουν περισσότερη ισχύ.
Τα πλεονεκτήματα των μονάδων Half-cell:
-Αυξημένη αντοχή του ηλιακού πάνελ.
-Υψηλότερη βαθμολογία εξόδου από την παραδοσιακή μονάδα.
-Χαμηλότερη μηχανική καταπόνηση και χαμηλότερη πιθανότητα ρωγμών.
-Επίλυση του περιορισμού της περιοχής εγκατάστασης.
-Υψηλότερη απόδοση στη σκιά.