Klasifikácia solárnych energetických systémov

Ľudia na celom svete v súčasnosti smerujú k využívaniu obnoviteľných zdrojov energie na splnenie svojich energetických požiadaviek. V dnešnom svete existuje veľa príkladov-výskytu a implementácie systémov/technológií solárnej energie do spoločnosti. Vysokoškolskí študenti, ktorí nedávno ukončili štúdium, alebo jednotlivci, ktorí chcú využívať solárne technológie na účely doma alebo v práci, sa budú musieť vzdelávať o tom, aké typy solárnych systémov existujú, ako fungujú a ich výhody a nevýhody, aby mohli prijímať informované rozhodnutia o kúpe. Solárne systémy možno rozdeliť do troch typov na základe:

1) ako sa energia vyrába (technológia);

2) ako sa systém pripája/funguje v spojení s elektrickou sieťou (konfigurácia);

3) veľkosť systému v porovnaní s inými typmi systémov.

Cieľom tohto článku je poskytnúť vám niekoľko príkladov toho, ako môžeme zaradiť systémy technológie solárnej energie do týchto troch kategórií, a poskytnúť vám podrobný popis každého z nich.

Najzákladnejšia klasifikácia solárnych energetických systémov je založená na tom, ako využívame slnečnú energiu na napájanie vecí. Existujú len dva spôsoby, ako to dosiahnuť: pomocou fotovoltaiky (PV) alebo pomocou koncentrovanej solárnej energie (CSP); a potom sú tu solárne termálne systémy, ktoré vytvárajú výstup tepelnej (alebo tepla-produkujúcej) energie (vykurovanie).

Fotovoltické (FV) systémy

Najbežnejším typom využitia solárnej energie sú fotovoltaické systémy. Moderné fotovoltaické systémy pomocou fotovoltaického efektu premieňajú slnečné žiarenie na elektrickú energiu pomocou polovodiča, najčastejšie kremíka, ktorý je priemyselným štandardom. Polovodič je „vzrušený“ slnečnými lúčmi, ktoré spôsobujú pohyb prúdu elektrónov a vytváranie jednosmerného elektrického prúdu, na rozdiel od striedavého prúdu, ktorý prúdi v dvoch rôznych smeroch. Vo väčšine domácností a pracovísk sa to označuje ako jednosmerný prúd (DC). Aby bol použiteľný vo väčšine domácností a pracovísk, je potrebný invertor na premenu jednosmerného prúdu (DC) článku na striedavý prúd (AC). Vzhľadom na všestrannosť a škálovateľnosť fotovoltaických systémov sú moderné komerčné panely navrhnuté tak, aby dosahovali účinnosť až 30 %. Tieto systémy môžu byť malé ako niekoľko fotovoltaických panelov na streche alebo veľké ako veľké úžitkové-fotovoltaické solárne energetické farmy.

Z pohľadu inštalatéra alebo majiteľa domu je najpraktickejšia klasifikácia FV systému založená na jeho elektrickej konfigurácii a vzťahu k rozvodnej sieti. Existujú tri hlavné typy: mriežková-viazaná (on-mriežka), vypnutá-mriežka (samostatná) a hybridné systémy.

Na-mriežkových (mriežkových-viazaných) systémoch
On{0}}systémy siete sú priamo pripojené k verejnej elektrickej sieti a sú najbežnejším typom bytových a komerčných inštalácií na celom svete.

Ako to funguje: Solárne panely vyrábajú elektrinu počas dňa. Tento výkon sa používa na prevádzku záťaže budovy. Ak systém vyrába viac energie, ako je potrebné, prebytok sa vracia späť do rozvodnej siete. V noci alebo v období nízkej produkcie budova čerpá energiu zo siete.

Kľúčový komponent: Tieto systémy nevyžadujú batérie. Samotná sieť funguje ako virtuálny úložný systém pre prebytočnú energiu.

Výhody: Sú cenovo-najefektívnejšie a najjednoduchšie sa inštalujú kvôli nedostatku batérií. Umožňujú tiež čisté meranie, kde majitelia domov dostávajú úver za prebytočnú energiu, ktorú dodávajú do siete.

Nevýhoda: Primárnou nevýhodou je, že systém sa vypne počas výpadku siete z bezpečnostných dôvodov (aby sa zabránilo spätnému{0}}dodávanie elektriny pracovníkom vedenia), čo znamená, že nedokáže poskytnúť záložnú energiu.

Vypnuté-mriežkové (samostatné) systémy

Off-systémy siete fungujú nezávisle od elektrickej siete. Sú ideálne na použitie v odľahlých oblastiach bez praktického pripojenia k sieti alebo tam, kde sú náklady na pripojenie k sieti príliš vysoké.

Prevádzka: Solárne panely zabezpečujú nabíjanie batérie pre použitie v noci alebo keď nie je slnečno. Invertor funguje ako brána na premenu jednosmerného prúdu produkovaného batériami na striedavý prúd, ktorý sa používa v domácnosti.

Centrálna funkcia: Banka batérií, ktorá dokáže poskytnúť dostatok energie na podporu vypnutého-systému siete na niekoľko dní bez potreby dobíjania, je hlavnou funkciou vypnutého-systému siete. Keď poveternostné podmienky bránia dobíjaniu, mnohé domy s vypnutou-sieťou budú mať aj záložný generátor, ktorý poskytne viac než dostatok energie na dlhšie časové obdobia.

Výhody: Bývanie úplne nezávislé od elektrickej siete a prístup k elektrickej energii v odľahlej oblasti, ktorá nedostáva elektrinu z elektrickej siete.

Nevýhody: Tieto systémy sú výrazne drahšie kvôli nákladom na batérie. Vyžadujú tiež zložitejší dizajn a starostlivé riadenie energie zo strany používateľa, aby sa predišlo vybitiu batérií.

Hybridné systémy
Hybridné systémy kombinujú najlepšie prvky technológie on{0}}grid and off{1}}grid.

Čo je hybridný systém: Hybridný systém sa pripája k rozvodnej sieti rovnako ako sieťový-systém, ale v systéme je zahrnutá aj batéria. Vyrobená slnečná energia sa najprv používa na napájanie elektrických spotrebičov v domácnosti a potom na nabíjanie batérií. Až po úplnom nabití batérií sa zvyšná vyrobená solárna elektrina pošle späť do siete. Počas výpadku prúdu v dôsledku výpadku siete má hybridný systém schopnosť oddeliť sa od siete a pokračovať v dodávke energie do domácnosti cez batériovú jednotku a solárne panely.

Kľúčový komponent hybridného systému: Hybridný menič alebo invertor spárovaný s ovládačom batérie - tento komponent ovláda množstvo rôznych komponentov v hybridnom systéme.

Výhody hybridného systému: Spoľahlivosť záložného napájania, možnosť šetriť energiu, ktorú si vlastnoručne vygenerovala{0}} na použitie počas špičkových sadzieb za elektrickú energiu, a možno aj menšia batéria v porovnaní s aplikáciou len s vypnutou-mriežkou.

Nevýhoda hybridného systému: Dodatočné náklady na batériu spôsobujú, že celkové náklady sú vyššie ako pri štandardnom{0}}systéme viazanom na sieť.

Okrem typu systému sa solárne zariadenia kategorizujú aj na základe ich veľkosti a vzťahu k elektrickej záťaži, ktorú obsluhujú.

Distribuovaná generácia (DG): Ide o menšie systémy, ktoré sú situované najbližšie k miestu spotreby. Väčšina systémov na obytných strechách a na komerčných budovách patrí do tejto kategórie. Zvyčajne sú integrované do nízkonapäťovej distribučnej siete a môžu spotrebiteľom umožniť ušetriť na účtoch za elektrinu.

Centralizovaná výroba (úžitkové{0}}rozsahy): Ide o veľké solárne elektrárne, ktoré sa zvyčajne rozprestierajú na stovkách akrov a vyrábajú elektrinu, ktorá sa potom dodáva cez vysokonapäťové prenosové vedenia k-vzdialeným{2}}koncovým používateľom. Do tejto kategórie patria veľké-fotovoltaické solárne farmy aj elektrárne CSP. Celkovo je klasifikácia solárnych energetických systémov zložitá. Či už sú klasifikované podľa príslušnej technológie (PV verzus CSP), prevádzkovej konfigurácie (on-grid, off-grid alebo hybrid) alebo stupňa nasadenia, každá klasifikácia má dôležitú funkciu vo svetovom energetickom systéme. Poznanie týchto rozdielov je základom pre tých, ktorí chcú využívať slnečnú energiu.