Un sistema fotovoltaic solar autònom utilitza mòduls fotovoltaics (PV) per generar electricitat a partir de la llum solar i no depèn de la xarxa elèctrica ni d'altres fonts d'electricitat. Un sistema fotovoltaic solar autònom pot proporcionar energia per a diverses aplicacions, com ara l'enllumenat, la bombament d'aigua, la ventilació, la comunicació i l'entreteniment, en llocs remots o sense xarxa on l'electricitat de la xarxa no està disponible o és inestable.

Un sistema fotovoltaic solar autònom sol constar de quatre components principals:

• Mòduls o arrays fotovoltaics que converteixen la llum solar en electricitat contínua (CC).

• Un regulador de càrrega o un rastrejador de punt de màxima potència (MPPT) que regula la tensió i la corrent dels mòduls fotovoltaics cap a la bateria i la càrrega.

• Una bateria o un banc de bateries que emmagatzema l'electricitat excendent generada pels mòduls fotovoltaics durant el dia i la proporciona a la càrrega quan cal, especialment de nit o en dies nubolosos.

• Un inversor que converteix l'electricitat contínua (CC) de la bateria o els mòduls fotovoltaics en electricitat alternada (CA) per a càrregues CA.

Depenent del tipus i la mida de la càrrega, un sistema fotovoltaic solar autònom es pot configurar de diferents maneres. En aquest article, discutirem quatre tipus comuns de sistemes fotovoltaics solars autònoms i les seves avantatges i desavantatges.

Sistema Fotovoltaic Solar Autònom amb Només Càrrega CC

Aquest és el tipus més simple de sistema fotovoltaic solar autònom, ja que només requereix dos components principals: un mòdul o array fotovoltaic i una càrrega CC. El mòdul o array fotovoltaic es connecta directament a la càrrega CC, com ara un ventilador, una bomba o una llum, sense cap dispositiu intermediari. Aquest sistema només pot funcionar durant les hores de llum del dia quan hi ha prou llum solar per alimentar la càrrega.

L'avantatge d'aquest sistema és el seu baix cost i simplicitat, ja que no necessita una bateria, un regulador de càrrega ni un inversor. Tanmateix, el desavantatge és la seva aplicació limitada i rendiment, ja que no pot proporcionar energia de nit o en condicions de poca llum solar. A més, la tensió i la corrent de sortida del mòdul o array fotovoltaic varien segons la intensitat i l'angle de la llum solar, cosa que pot afectar el funcionament de la càrrega.

Sistema Fotovoltaic Solar Autònom amb Càrrega CC i Circuit de Control Electrònic

Aquest tipus de sistema fotovoltaic solar autònom millora el anterior afegint un circuit de control electrònic entre el mòdul o array fotovoltaic i la càrrega CC. El circuit de control electrònic pot ser un regulador de càrrega o un MPPT. El regulador de càrrega regula la tensió i la corrent del mòdul o array fotovoltaic per evitar la sobrecàrrega o descàrrega excessiva de la bateria (si n'hi ha una) i protegir la càrrega de fluctuacions de tensió. L'MPPT optimitza la potència de sortida del mòdul o array fotovoltaic seguint el punt de màxima potència sota diferents condicions de llum solar.

L'avantatge d'aquest sistema és que augmenta l'utilització i eficiència del mòdul o array fotovoltaic i allarga la seva vida útil. També millora el rendiment i la fiabilitat de la càrrega proporcionant una tensió i corrent estables. Tanmateix, el desavantatge és que augmenta el cost i la complexitat del sistema, ja que requereix un dispositiu addicional i cablats. A més, aquest sistema encara no pot proporcionar energia de nit o en condicions de poca llum solar sense una bateria.

Sistema Fotovoltaic Solar Autònom amb Càrrega CC, Circuit de Control Electrònic i Bateria

Aquest tipus de sistema fotovoltaic solar autònom afegeix una bateria o un banc de bateries al sistema anterior per permetre l'abastament d'energia de nit o en condicions de poca llum solar. La bateria emmagatzema l'electricitat excendent generada pel mòdul o array fotovoltaic durant el dia i la proporciona a la càrrega quan cal. El circuit de control electrònic regula la càrrega i descàrrega de la bateria i la protegeix de la sobrecàrrega o descàrrega excessiva.

L'avantatge d'aquest sistema és que pot proporcionar energia contínua i fiable per a aplicacions diurnes i nocturnes. També pot gestionar càrregues variables i pics de demanda utilitzant diferents mides i tipus de bateries. Tanmateix, el desavantatge és que augmenta encara més el cost i la complexitat del sistema, ja que requereix més components i manteniment. La bateria també afegeix pes i volum al sistema i té una vida útil i eficiència limitades.

Sistema Fotovoltaic Solar Autònom amb Càrrega AC/CC, Circuit de Control Electrònic i Inversor

Aquest tipus de sistema fotovoltaic solar autònom afegeix un inversor al sistema anterior per permetre l'ús de càrregues AC, com ara electrodomèstics, ordinadors, televisors i llums, així com càrregues CC. L'inversor converteix l'electricitat contínua (CC) de la bateria o el mòdul o array fotovoltaic en electricitat alternada (CA) de la tensió i freqüència desitjades. L'inversor pot ser un dispositiu independent o integrat amb el regulador de càrrega o l'MPPT.

L'avantatge d'aquest sistema és que pot proporcionar energia AC i CC per a una àmplia gamma d'aplicacions i dispositius. També pot ser més eficient i flexible que utilitzar sistemes separats per a càrregues AC i CC. Tanmateix, el desavantatge és que augmenta encara més el cost i la complexitat del sistema, ja que requereix un dispositiu addicional i cablats. L'inversor també afegeix pèrdues i soroll al sistema i pot necessitar protecció contra surts i faltes.

Conclusió

Els sistemes fotovoltaics solars autònoms són opcions útils i viables per proporcionar electricitat en llocs remots o sense xarxa on l'electricitat de la xarxa no està disponible o és inestable. També es poden utilitzar per complementar l'electricitat de la xarxa o per reduir la dependència dels combustibles fòssils. Depenent del tipus i la mida de la càrrega, es poden configurar diferents tipus de sistemes fotovoltaics solars autònoms amb diversos components, com ara mòduls o arrays fotovoltaics, reguladors de càrrega o MPPT, bateries, inversors i càrregues AC/CC. Cada tipus de sistema té els seus propis avantatges i desavantatges en termes de cost, complexitat, rendiment, fiabilitat i manteniment.

Per dissenyar un sistema fotovoltaic solar autònom adequat per a una aplicació específica, cal considerar diversos factors, com ara:

• Les característiques de la càrrega (potència, tensió, corrent, freqüència, AC/CC)

• La disponibilitat del recurs solar (hores de llum solar, intensitat, angle)

• La mida del sistema (mida del mòdul o array fotovoltaic, capacitat de la bateria, potència de l'inversor)

• La configuració del sistema (connexió en sèrie o paral·lela dels mòduls o bateries)

• La protecció del sistema (fusibles, interruptors, protectors de surt)

• El monitoratge del sistema (metres, indicadors, sensors)

Declaració: Respecteu l'original, els bons articles valen la pena compartir-los, si hi ha infracció contacteu per a eliminar-lo.