Fotovoltaiko bateri-sistema bat osatzen duten elementuak eta funtzionamendua

Fotovoltaiko (PV) sistema baten osagaiak eta funtzionamendua

Fotovoltaiko (PV) sistema batek osagai nagusi hauek ditu: PV modulukoak, kontrolagailua, inbertsorea, bateriak eta beste elementu gehigarriak (bateriak ez dira beharrik dituzten sistemetan). Sistema hauen zerrendatik, publikoaren elektrizitate sarea erabiltzen al den kontuan hartuta, off-grid eta grid-connected motako bi mota bereizi daitezke. Off-grid sistemak autonomoki funtzionatzen dituzte, publikoaren elektrizitate sareari mendekotasunik gabe. Bateriak dituzte energia gordeko, horrela sistemaren energia-erakunde estaltasuna bermatzen duena, egonkor eta urtze/ehizte luzeetan ere argia eman dezakeen.

Sistema mota izan arren, funtzionamendua berdina da: PV modulukoak eguzkiaren argia elektrizitate zuzendarra (DC) bihurtzen dute, inbertsoreak ordea hau aldiz elektrizitate alternoa (AC) bihurtzen du, konsumoa edo sarearekin konektatzeko ahalbidetuaz.

1. Fotovoltaiko (PV) Modulukoak

PV modulukoak osoan sistema honen osagai garrantzitsuenak dira. Fotovoltaiko-zelula individualak batu ondoren sortzen dira, laser edo kablekatzaileek erabiliz tamainu desberdinetan moztuta. Batzako solar zelularen tensioa eta intensitatea oso baxuak direnez, lehen seriean lotu egiten dira tensio handiagoa lortzeko, gero paraleloan lotu azkarra handitzeko. Osamenduan blokealdi diodio bat (alderantzizko korrontea saihesteko), eta errustegi baten barruan kokatu, adierazitako materialen artean. Aurrealdean templatu gabeko kristala, atzalerakoan ordea polimeroa edo beste material bat erabiliz itxita dago, azoto gaspean beteta eta hermetikoki itxita. Seriean eta paraleloan lotutako PV moduluko asko PV array bat (edo solar array) osatzen dute.

Funtzionamendua: Eguzkiaren argia fotovoltaiko-zelularen semikonduktore p-n elkarketa gainean eror daitezen, elektron-aurpegi bikoteak sortzen dira. Elkarketa honen elektrizitate-eremuaren eragina peinean, aurpegiek p-eremura eta elektroniek n-eremura mugitzen dira. Sarrera itxia denean, korrontea hedatzen da. PV modulukoen funtzio nagusia da argienergia elektrizitatea bihurtzea, baterietan gordetzeko edo zuzenean karguen elektrizitatea emateko.

PV Moduluko Mota:

• Monokristalino Silizioa:Erentasuna ≈ 18%, gehienetan 24% - PV motetan altuena. Arrunta da kristalizatua templatu gabeko kristalarekin eta ur-garbitasunezko resinarekin, horrela luzera eta iraunkortasuna (lurra 25 urte inguru).

• Polikristalino Silizioa:Erentasuna ≈ 14%. Monokristalinen prozesuaren antolakorra, baina errentasuna txikiagoa, kostu txikiagoa eta iraungarria laburrago. Hala ere, era sinpleagoan egin daiteke, energi gutxiago erabilita, kostu txikiagoak dituenez, arrakasta handia du.

• Amorfoko Silizioa (Laminatua):Erentasuna ≈ 10%. Laminatu-prozesu oso desberdian egin da, silizio gutxi eta energia minimora behar ditu. Lehenentzat argi-baxuko egoeretan hobeto funtzionatzen du.

2. Kontrolagailua (Off-Grid sistemetan erabili)

Solar charge kontrolagailua automatikoki bateriak gainbetetzea eta gaindesgabetzea saihesteko gaitasun duen tresna bat da. CPU microprozesadore lasterra eta A/D konbertsore zehatz bat ditu, mikroordenagailu bat bezala datuak bildu eta monitorizatzeko sistema bat da. Zuretan eguneroko datuak bilatzen ditu, sistemaren egoera ikusi eta datu historikoak gordeko ditu, sistema diseinuaren eta osagaien fidagarritasuna ebaluatzeko informazio zehatz eta nahikoa emanda. Sarbidea serieko komunikazioa ere onartzen du, PV azpistazio anitzeko kudeaketa eta distantziatik kontrolatzeko aukera emanda.

3. Inbertsorea

Inbertsorea solar panelen DC elektrizitatea AC elektrizitatean bihurtzen du, horrela arrakasta duen elektrizitatea erabili ahal izateko. PV inbertsorea sistema osoaren (BOS) osagai garrantzitsu bat da eta Maximum Power Point Tracking (MPPT) eta insular protection bezalako ezaugarri espetsial ditu.

Solar Inbertsoreen Mota:

• Standalone Inbertsorea:Off-grid sistemetan erabili. PV array bateria kargatzen du, eta inbertsorea bateriatik DC indarra hartzen du AC karguei emateko. Ondoren standalone inbertsore askok barneko bateria kargatzaile bat dituzte, AC elektrizitatea erabiliz bateria berriro kargatzeko. Inbertsore hauen ez dira sarearekin konektatuta, eta ez dute insular protection beharrik.

• Grid-Tied Inbertsorea:AC elektrizitatea utility grid-ra eramateko. Bere output waveform-a fase, maiztasuna eta tensioa sarearekin bat etorri behar ditu. Sareak ezkondu daitekeela, segurtasuna dela horregatik automatikoki itzaltzen da. Ez du backup elektrizitate ematen sareak ezkondu daitekeenean.

• Battery Backup Inbertsorea:Bateria erabiltzen du bere indar nagusia bezala, eta bateria kargatzaile bat barne du. Exceso indarra sarean eramateko ahalmena du. Sareak ezkondu daitekeenean, AC elektrizitatea emateko ahalmena du zirkuitu zehatz batentzat, horrela insular protection ditu.

4. Bateria (Grid-Connected sistemetan ez derritza behar)

Bateria PV sisteman energia gordeko da. Motak asko daude, sealed lead-acid, flooded lead-acid, gel eta nickel-cadmium alkaline bateriak. Sealed lead-acid eta gel bateriak gehien erabiliak dira.

Funtzionamendua: Egunean, eguzkiak PV moduluetan erori, DC tensioa sortzen du eta argi elektrizitatean bihurtzen du. Energia hau kontrolagailura bidali da, bateria gainbetetzea saihesteko, eta gero baterian gorde beharrekoa da.