Yksistöinen aurinkosähköjärjestelmä on järjestelmä, joka käyttää aurinkopaneeleja sähkön tuotantoon auringonvalosta ja ei ole riippuvainen verkon tai muiden sähkölähteiden tarjoamasta sähköstä. Yksistöinen aurinkosähköjärjestelmä voi tarjota sähköä eri sovelluksiin, kuten valaistukseen, veden nostamiseen, ilmanvaihtoon, viestintään ja viihdekokemuksiin, paikoissa, joissa verkkosähkö on saatavilla vain epäluotettavasti tai ei ollenkaan.

Yksistöinen aurinkosähköjärjestelmä koostuu yleensä neljästä pääkomponentista:

• Aurinkopaneelit tai -paneelijoukot, jotka muuntavat auringonvalon suoraan virtaksi (DC).

• Akku tai akkupaketti, joka varastoaa ylijäämäsähköä, jonka aurinkopaneelit tuottavat päivän aikana, ja toimittaa sen kuormalle tarvittaessa, erityisesti yöllä tai pilvisessä säätässä.

• Inversio, joka muuttaa akusta tai aurinkopaneeleista tulevaa suoraa virtaa vaihtelevaksi virtaksi (AC) AC-kuormille.

Yksistöisen aurinkosähköjärjestelmän asettelua voidaan mukauttaa kuorman tyypin ja koon mukaan. Tässä artikkelissa keskustelemme neljästä yleisestä yksistöisestä aurinkosähköjärjestelmästä ja niiden etuista ja haitoista.

Yksistöinen aurinkosähköjärjestelmä vain DC-kuormalla

Tämä on yksinkertaisin yksistöinen aurinkosähköjärjestelmä, sillä se vaatii vain kaksi pääkomponenttia: aurinkopaneelin tai -paneelijoukon ja DC-kuorman. Aurinkopaneeli tai -paneelijoukko on suoraan kytketty DC-kuormaan, kuten tuuletin, pumpu tai valo, ilman välikappaleita. Järjestelmä voi toimia vain päivävalojen aikaan, kun on riittävästi auringonvaloa kuorman toimintaan.

Järjestelmän etuna on alhainen hinta ja yksinkertaisuus, sillä se ei tarvitse akkua, latausohjainta tai inversiota. Haittana on rajoitetut sovellukset ja suorituskyky, sillä järjestelmä ei voi tarjota sähköä yöllä tai heikossa auringonvalossa. Lisäksi aurinkopaneelien tai -paneelijoukkojen tuottama jännite ja sähkövirta vaihtelevat auringonvalon intensiteetin ja kulman mukaan, mikä saattaa vaikuttaa kuorman toimintaan.

Yksistöinen aurinkosähköjärjestelmä DC-kuormalla ja elektronisella ohjauskierroksella

Tämä yksistöinen aurinkosähköjärjestelmä parantaa edellistä lisäämällä elektronisen ohjauskierroksen aurinkopaneelin tai -paneelijoukon ja DC-kuorman välille. Elektroninen ohjauskierros voi olla joko latausohjain tai MPP-tunnistin. Latausohjain säätelee aurinkopaneelin tai -paneelijoukon tuottamaa jännitettä ja sähkövirtaa estääkseen akun ylikuormituksen tai alikuormituksen (jos akku on mukana) ja suojatakseen kuormaa jännitteen vaihteluilta. MPP-tunnistin optimoi aurinkopaneelin tai -paneelijoukon tuotannon löytämällä sen maksimienergiapisteen eri auringonvalon olosuhteissa.

Järjestelmän etuna on, että se parantaa aurinkopaneelin tai -paneelijoukon hyödyntämistä ja tehokkuutta ja pidentää sen elinkaarta. Se myös parantaa kuorman suorituskykyä ja luotettavuutta tarjoamalla vakaita jännitteitä ja sähkövirtauksia. Haittana on, että se lisää järjestelmän hintaa ja monimutkaisuutta, sillä se vaatii lisälaitteita ja johtoja. Lisäksi tämä järjestelmä ei voi tarjota sähköä yöllä tai heikossa auringonvalossa ilman akkua.

Yksistöinen aurinkosähköjärjestelmä DC-kuormalla, elektronisella ohjauskierroksella ja akulla

Tämä yksistöinen aurinkosähköjärjestelmä lisää akun tai akkupaketin edelliseen järjestelmään, jotta voidaan tarjota sähköä yöllä tai heikossa auringonvalossa. Akku varastoaa ylijäämäsähköä, jonka aurinkopaneeli tai -paneelijoukko tuottaa päivän aikana, ja toimittaa sen kuormalle tarvittaessa. Elektroninen ohjauskierros säätelee akun lataamista ja purkamista ja suojelee sitä ylikuormituksen ja alikuormituksen vaikutuksilta.

Järjestelmän etuna on, että se voi tarjoda jatkuvaa ja luotettavaa sähköä päivä- ja yösovelluksiin. Se voi myös käsitellä muuttuvia kuormia ja huipputarpeita käyttämällä eri kokoluokkaisia ja -tyyppisiä akkuja. Haittana on, että se lisää järjestelmän hintaa ja monimutkaisuutta, sillä se vaatii enemmän komponentteja ja huoltoa. Akku lisää myös painoa ja tilavuutta järjestelmään ja sen käyttöikä ja tehokkuus ovat rajalliset.

Yksistöinen aurinkosähköjärjestelmä AC/DC-kuormalla, elektronisella ohjauskierroksella ja inversiolla

Tämä yksistöinen aurinkosähköjärjestelmä lisää inversiota edelliseen järjestelmään, jotta voidaan käyttää AC-kuormia, kuten laitteita, tietokoneita, televisioita ja valoja, sekä DC-kuormia. Inversio muuntaa akusta tai aurinkopaneelista tulevaa suoraa virtaa vaihtelevaksi virtaksi halutulla jännitteellä ja taajuudella. Inversio voi olla joko itsenäinen laite tai integroitu latausohjaimen tai MPP-tunnistimen kanssa.

Järjestelmän etuna on, että se voi tarjota sekä AC- että DC-sähköä laajalle kirjon sovelluksille ja laitteille. Se voi olla myös tehokkaampi ja joustavampi kuin erilliset järjestelmät AC- ja DC-kuormille. Haittana on, että se lisää järjestelmän hintaa ja monimutkaisuutta, sillä se vaatii lisälaitteita ja johtoja. Inversio lisää myös häviöitä ja melua järjestelmään ja saattaa tarvita suojaa ylikuormituksilta ja säröiltä.

Loppusanat

Yksistöiset aurinkosähköjärjestelmät ovat hyödyllisiä ja toteutettavissa olevia vaihtoehtoja sähkön tarjoamiseen paikoissa, joissa verkkosähkö on saatavilla vain epäluotettavasti tai ei ollenkaan. Niitä voidaan myös käyttää verkkosähkön täydentämiseen tai fossiilisten polttoaineiden riippuvuuden vähentämiseen. Kuorman tyypin ja koon mukaan erilaisia yksistöisiä aurinkosähköjärjestelmiä voidaan konfiguroida eri komponenteilla, kuten aurinkopaneeleilla tai -paneelijoukoilla, latausohjaimilla tai MPP-tunnistimilla, akkuilla, inversioilla ja AC/DC-kuormilla. Jokaisella järjestelmätyypillä on omat etunsa ja haittansa kustannuksessa, monimutkaisuudessa, suorituskykyssä, luotettavuudessa ja huolloissa.

Sopivan yksistöisen aurinkosähköjärjestelmän suunnittelussa tulee ottaa huomioon useat tekijät, kuten:

• Kuorman ominaisuudet (teho, jännite, sähkövirta, taajuus, AC/DC)

• Aurinkovarojen saatavuus (auringonvalon tunnit, intensiteetti, kulma)

• Järjestelmän koko (aurinkopaneelin tai -paneelijoukon koko, akun kapasiteetti, inversiorating)

• Järjestelmän asettelu (moduulien tai akkujen sarja- tai rinnakkaiskytkentä)

• Järjestelmän suoja (säädöt, katkaisimet, särösuojat)

• Järjestelmän valvonta (mittarit, ilmaisimet, anturit)

Lauseke: Kunnioitetaan alkuperäistä, hyviä artikkeleita on jaettava, jos loukataan tekijänoikeuksia, otetaan yhteyttä poistettavaksi.