Samostojen sistem fotovoltaičnih (PV) celic je sistem, ki uporablja fotovoltaične (PV) module za generiranje električne energije iz sončnega svetlobe in ne odvisen od javnega električnega omrežja ali katere koli druge vire električne energije. Samostojen sistem fotovoltaičnih celic lahko zagotavlja energijo za različne uporabe, kot so razsvetljava, črpalka vode, ventilacija, komunikacija in zabava, na oddaljenih ali brez omrežja lokacijah, kjer javna električna energija ni na voljo ali ni zanesljiva.

Samostojen sistem fotovoltaičnih celic običajno sestavlja štiri glavne komponente:

• Fotovoltaične PV module ali polja, ki pretvarjajo sončno svetlobo v enosmerne tok (DC).

• Napajalnik z napajalnikom ali največja močna točka sledilnik (MPPT), ki regulira napetost in tok iz fotovoltaičnih modulov do baterije in optog.

• Baterija ali skupina baterij, ki shranjuje presežek električne energije, generirane z fotovoltaičnimi moduli med danom in jo oskrbuje optog, kadar je potrebno, posebej noči ali med oblačnim vremenu.

• Inverzor, ki pretvori enosmerno tok (DC) iz baterije ali fotovoltaičnih modulov v izmenični tok (AC) za optoge z izmeničnim tokom.

Glede na vrsto in velikost optoga se samostojen sistem fotovoltaičnih celic lahko konfigurira na različne načine. V tem članku bomo razpravili o štirih pogostih tipih samostojnih sistemov fotovoltaičnih celic in njihovih prednostih in slabostih.

Samostojen sistem fotovoltaičnih celic samo z optogom DC

To je najpreprostejši tip samostojnega sistema fotovoltaičnih celic, saj zahteva le dve glavni komponenti: fotovoltaični modul ali polje in optog DC. Fotovoltaični modul ali polje je neposredno povezan z optogom DC, kot je ventilator, črpalnik ali svetilnik, brez kakršnekoli posredne naprave. Ta sistem lahko deluje le med dnevno svetlobo, ko je dovolj sončne svetlobe za napajanje optoga.

Prednost tega sistema je nizka cena in preprostost, saj ne potrebuje baterije, napajalnika z napajalnikom ali inverzora. Kljub temu je slabost tega sistema omejena uporaba in zmogljivost, saj ne more zagotoviti energije noči ali med nizkimi sončnimi pogoji. Poleg tega se izhodna napetost in tok iz fotovoltaičnega modula ali polja spreminjata glede na intenziteto in kot sončne svetlobe, kar lahko vpliva na delovanje optoga.

Samostojen sistem fotovoltaičnih celic z optogom DC in elektronskim kontrolnim vezjem

Ta tip samostojnega sistema fotovoltaičnih celic izboljša prejšnji, tako da doda elektronsko kontrolno vezje med fotovoltaičnim modulom ali poljem in optogom DC. Elektronsko kontrolno vezje lahko predstavlja napajalnik z napajalnikom ali MPPT. Napajalnik z napajalnikom regulira napetost in tok iz fotovoltaičnega modula ali polja, da prepreči prekomerno napajanje ali razpoloženje baterije (če je prisotna) in zaščiti optog pred fluktuacijami napetosti. MPPT optimizira izhodno moč iz fotovoltaičnega modula ali polja, tako da sledi njegovi največji močni točki pod različnimi sončnimi pogoji.

Prednost tega sistema je, da izboljša izkoriščanje in učinkovitost fotovoltaičnega modula ali polja ter podaljša njegov življenjski čas. Tudi izboljša zmogljivost in zanesljivost optoga, tako da zagotavlja stabilno napetost in tok. Kljub temu je slabost, da poveča ceno in kompleksnost sistema, saj zahteva dodatno napravo in žice. Poleg tega ta sistem še vedno ne more zagotoviti energije noči ali med nizkimi sončnimi pogoji brez baterije.

Samostojen sistem fotovoltaičnih celic z optogom DC, elektronskim kontrolnim vezjem in baterijo

Ta tip samostojnega sistema fotovoltaičnih celic doda baterijo ali skupino baterij na prejšnji, da omogoči oskrbovanje z energijo noči ali med nizkimi sončnimi pogoji. Baterija shranjuje presežek električne energije, generirane z fotovoltaičnimi moduli med danom in jo oskrbuje optog, kadar je potrebno. Elektronsko kontrolno vezje regulira napajanje in razpoloženje baterije in jo zaščiti pred prekomernim napajanjem ali razpoloženjem.

Prednost tega sistema je, da lahko zagotavlja zvezno in zanesljivo energijo za uporabo v dnevno in nočno času. Lahko tudi ravna z variabilnimi optogi in vrhunskimi zahtevami z uporabo različnih velikosti in vrst baterij. Kljub temu je slabost, da poveča ceno in kompleksnost sistema, saj zahteva več komponent in vzdrževanja. Baterija tudi dodaja težo in prostornino sistemu in ima omejen življenjski čas in učinkovitost.

Samostojen sistem fotovoltaičnih celic z optogom AC/DC, elektronskim kontrolnim vezjem in inverzorjem

Ta tip samostojnega sistema fotovoltaičnih celic doda inverzor na prejšnji, da omogoči uporabo optogov AC, kot so aparati, računalniki, televizorji in svetilniki, kot tudi optogov DC. Inverzor pretvori enosmerna tok (DC) iz baterije ali fotovoltaičnega modula ali polja v izmenični tok (AC) željene napetosti in frekvence. Inverzor lahko predstavlja samostojno napravo ali pa je integriran z napajalnikom z napajalnikom ali MPPT.

Prednost tega sistema je, da lahko zagotavlja energijo AC in DC za širok spekter uporab in naprav. Lahko je tudi bolj učinkovit in fleksibilnejši kot uporaba ločenih sistemov za optoge AC in DC. Kljub temu je slabost, da poveča ceno in kompleksnost sistema, saj zahteva dodatno napravo in žice. Inverzor tudi dodaja izgube in šum v sistem in morda potrebuje zaščito pred prepadaji in okvarami.

Zaključek

Samostojni sistemi fotovoltaičnih celic so koristne in učinkovite možnosti za oskrbovanje z električno energijo na oddaljenih ali brez omrežja lokacijah, kjer javna električna energija ni na voljo ali ni zanesljiva. Lahko se tudi uporabljajo za dopolnilo javne električne energije ali za zmanjšanje odvisnosti od fosilnih goriv. Glede na vrsto in velikost optoga se lahko konfigurirajo različni tipi samostojnih sistemov fotovoltaičnih celic z različnimi komponentami, kot so fotovoltaične PV module ali polja, napajalniki z napajalnikom ali MPPT, baterije, inverzorji in optogi AC/DC. Vsak tip sistema ima svoje prednosti in slabosti glede na ceno, kompleksnost, zmogljivost, zanesljivost in vzdrževanje.

Za oblikovanje primernega samostojnega sistema fotovoltaičnih celic za določeno uporabo morajo biti upoštevani naslednji faktorji:

• Karakteristike optoga (moč, napetost, tok, frekvenca, AC/DC)

• Razpoložljivost sončnega virja (sončne ure, intenziteta, kot)

• Dimenzioniranje sistema (velikost fotovoltaičnega modula ali polja, kapaciteta baterije, ocenjevanje inverzora)

• Konfiguracija sistema (serijsko ali vzporedno povezovanje modulov ali baterij)

• Zaščita sistema (pregasi, prekinitve, zaščitni napravi proti prepadom)

• Nadzor sistema (merilci, kazalci, senzorji)

Izjava: Spoštujte avtorske pravice, dobri članki so vredni deljenja, če je prišlo do kršitve avtorskih pravic, se obrnite za brisanje.