Üksikuline päikesefotoelektriline süsteem (PV-süsteem) on süsteem, mis kasutab päikesefotoelektrilisi (PV) mooduleid päikesevalguse elektriks teisendamiseks ja ei sõltu võrguelektrist ega mõnest muust elektri allikast. Üksikuline PV-süsteem võib pakkuda elektrit erinevateks rakendusteks, nagu valgustus, vee tõmbamine, ventileerimine, kommunikatsioon ja meelelahutus, kaugetes või võrgust väljas olevates asukohtades, kus võrguelektrit ei ole saadaval või see on ebakindel.

Üksikuline PV-süsteem sisaldab tavaliselt nelja peamist komponenti:

• Päikesefotoelektrilised moodulid või massiid, mis teisendavad päikesevalgust otsejoontekseks (DC) elektriks.

• Laetuse juhtimise seade (charge controller) või maksimaalse võimsuse punkti jälgija (MPPT), mis reguleerib läbivoolavat voltaget ja ströömi päikesefotoelektrilistest moodulitest akku ja laadile.

• Akk või akude komplekt, mis säilitab päevaks genereeritud üleliigse elektri ja tarbib seda laadile vajaliku ajal, eriti öös või pilvikuses.

• Inverter, mis teisendab akust või päikesefotoelektrilistest moodulitest tuleva DC-elektri vaikejoonteks (AC) elektriks AC-laadile.

Sõltuvalt laadi tüübist ja suurusest võib üksikulist PV-süsteemi konfigureerida erinevalt. Selles artiklis arutame neli levinud üksikulise PV-süsteemi tüüpi ja nende eeliseid ning puudusi.

Üksikuline PV-süsteem ainult DC-laadiga

See on lihtsaim tüüp üksikulist PV-süsteemist, sest see nõuab vaid kahte peamist komponenti: päikesefotoelektrilist moodulit või massiidi ja DC-laadit. Päikesefotoelektriline moodul või massiid on otse ühendatud DC-laadiga, näiteks ventilator, pomp või valgustus, ilma lõimiva seadmega. See süsteem toimib ainult päeval, kui on piisavalt päikesevalgust laadi toimimiseks.

Selle süsteemi eelis on madal hinnad ja lihtsus, sest see ei vaja akku, laetuse juhtimise seadet ega inverterit. Kuid puudus on selle piiratud rakendusalad ja jõudlus, sest see ei saa anda energiat ööl või nõrga päikesevalguse tingimustes. Lisaks võivad päikesefotoelektrilistest moodulitest tulevad voltagi ja ströömi väärtused varieeruda päikeseintensiivuse ja -nurga sõltuvalt, mis võib mõjutada laadi toimimist.

Üksikuline PV-süsteem DC-laadiga ja elektroonilise juhtimise tsükliga

See tüüp üksikulist PV-süsteemi parandab eelmist, lisades elektroonilise juhtimise tsükli päikesefotoelektriliste moodulite või massiide ja DC-laadi vahel. Elektrooniline juhtimise tsükkel võib olla kas laetuse juhtimise seade või MPPT. Laetuse juhtimise seade reguleerib voltagi ja ströömi päikesefotoelektrilistest moodulitest, et ära hoida akku (kui see on olemas) ülelaadimisest või ületarbitamisest ning kaitsta laadi voltagi lõkkeid. MPPT optimiseerib päikesefotoelektriliste moodulite või massiide võimsuse väljundit, jälgides nende maksimaalset võimsuspunkti erinevatel päikeseoludel.

Selle süsteemi eelis on, et see parandab päikesefotoelektriliste moodulite või massiide kasutamist ja efektiivsust ning pikendab nende eluajad. See parandab ka laadi jõudlust ja usaldusväärsust, pakkudes stabiilset voltagi ja ströömi. Kuid puudus on, et see suurendab süsteemi hinda ja keerukust, sest see nõuab lisaseadet ja joont. Lisaks ei saa see süsteem endiselt anda energiat ööl või nõrga päikesevalguse tingimustes ilma akuta.

Üksikuline PV-süsteem DC-laadiga, elektroonilise juhtimise tsükliga ja akuga

See tüüp üksikulist PV-süsteemi lisab akku või akude komplekti eelmisse, et lubada energia toomist ööl või nõrga päikesevalguse tingimustes. Akk säilitab päevaks genereeritud üleliigse elektri ja tarbib seda laadile vajaliku ajal. Elektrooniline juhtimise tsükkel reguleerib akku laetamist ja lahtilaadimist ning kaitstab seda ülelaadimisest või ületarbitamisest.

Selle süsteemi eelis on, et see saab pakkuda pidevat ja usaldusväärset energiat nii päeval kui ka ööl. See saab ka hoolitseda muutuvate laadide ja huippnõudluse eest, kasutades erineva suurusega ja tüübi akke. Kuid puudus on, et see veelgi suurendab süsteemi hinda ja keerukust, sest see nõuab rohkem komponente ja hooldust. Akk lisab ka kaalu ja ruumala süsteemile ning selle eluaja ja efektiivsus on piiratud.

Üksikuline PV-süsteem AC/DC-laadiga, elektroonilise juhtimise tsükliga ja inverteriga

See tüüp üksikulist PV-süsteemi lisab inverteri eelmisse, et lubada AC-laadite, nagu seadmeid, arvuteid, televisoore ja valgustit, kasutamist, samuti DC-laade. Inverter teisendab akust või päikesefotoelektrilistest moodulitest tuleva DC-elektri AC-elektri soovitud voltagi ja sagedusega. Inverter võib olla kas eraldi seade või integreeritud laetuse juhtimise seadmega või MPPT-ga.

Selle süsteemi eelis on, et see saab pakkuda nii AC- kui ka DC-energiat laia valikut raames rakenduste ja seadmete jaoks. See saab olla efektiivsem ja paindlikum kui eraldi süsteemide kasutamine AC- ja DC-laadite jaoks. Kuid puudus on, et see veelgi suurendab süsteemi hinda ja keerukust, sest see nõuab lisaseadet ja joont. Inverter lisab ka kaotusi ja müra süsteemile ning võib vajada kaitset ülekoormuse ja vigade eest.

Kokkuvõte

Üksikulised PV-süsteemid on kasutusel ja viisil võimalus elektri andmiseks kaugetes või võrgust väljas olevates asukohtades, kus võrguelektrit ei ole saadaval või see on ebakindel. Neid saab kasutada ka võrguelektri täiendamiseks või fossiilkütuste sõltuvuse vähendamiseks. Sõltuvalt laadi tüübist ja suurusest saab erinevaid tüüpe üksikulisi PV-süsteeme konfigureerida erinevate komponentidega, nagu päikesefotoelektrilised moodulid või massiidid, laetuse juhtimise seadmed või MPPT-d, akud, inverterid ja AC/DC-laadid. Iga tüübi süsteemil on oma eelised ja puudused, mis hõlmavad hinda, keerukust, jõudlust, usaldusväärsust ja hooldust.

Et disainida sobiv üksikuline PV-süsteem konkreetseks rakenduseks, tuleb arvestada mitmeid tegureid, sealhulgas:

• Laadi omadused (võimsus, voltagi, strööm, sagedus, AC/DC)

• Päikeseressursi saadavus (päikesevalguse tunded, intensiivsus, nurk)

• Süsteemi suurus (päikesefotoelektriliste moodulite või massiide suurus, akude kapatsus, inverteri võimsus)

• Süsteemi konfiguratsioon (moodulite või akude paralleelne või sarireegime)

• Süsteemi kaitse (kitsed, katked, ülekoormuse kaitse)

• Süsteemi jälgimine (mõõturid, näitajad, sensorid)

Deklaratsioon: Austa originaali, head artiklid on jagamiseks väärsed, kui on autoriõiguste rikkumist, palun võta ühendust eemaldamiseks.