Автономна сонячна фотovoltaic (PV) система — це система, яка використовує сонячні фотovoltaic (PV) модулі для генерації електроенергії з сонячного світла і не залежить від мережі або будь-якого іншого джерела електроенергії. Автономна сонячна PV система може забезпечувати енергію для різних застосувань, таких як освітлення, насосування води, вентиляція, зв'язок та розваги, у віддалених або автономних місцях, де мережева електроенергія недоступна або ненадійна.

Автономна сонячна PV система зазвичай складається з чотирьох основних компонентів:

• Сонячні PV модулі або масиви, які перетворюють сонячне світло на струм постійного струму (DC).

• Контролер заряду або MPPT (трекер максимальної потужності), який регулює напругу і струм від сонячних PV модулів до акумулятора і приймаючого пристрою.

• Акумулятор або банк акумуляторів, який зберігає надлишкову електроенергію, генеровану сонячними PV модулями впродовж дня, і надає її приймаючому пристрою, коли це потрібно, особливо вночі або під час хмарного погоди.

• Інвертор, який перетворює струм постійного струму (DC) від акумулятора або сонячних PV модулів на струм змінного струму (AC) для приймаючих пристроїв AC.

Залежно від типу і розміру приймаючого пристрою, автономну сонячну PV систему можна налаштувати по-різному. У цій статті ми обговоримо чотири загальні типи автономних сонячних PV систем і їх переваги та недоліки.

Автономна сонячна PV система з лише DC приймаючим пристроєм

Це найпростіший тип автономної сонячної PV системи, оскільки вона потребує лише двох основних компонентів: сонячний PV модуль або масив і DC приймаючий пристрій. Сонячний PV модуль або масив прямо підключений до DC приймаючого пристрою, такого як вентилятор, насос або лампа, без будь-яких проміжних пристроїв. Ця система може працювати лише в денні години, коли достатньо сонячного світла, щоб живити приймаючий пристрій.

Перевага цієї системи полягає в її низькій вартості та простоті, оскільки вона не потребує акумулятора, контролера заряду або інвертора. Однак недоліком є обмежене застосування та продуктивність, оскільки вона не може забезпечувати енергію вночі або під час слабкого сонячного світла. Більше того, вихідна напруга і струм від сонячного PV модуля або масиву змінюються залежно від інтенсивності і кута сонячного світла, що може вплинути на роботу приймаючого пристрою.

Автономна сонячна PV система з DC приймаючим пристроєм та електронним керуючим контуром

Цей тип автономної сонячної PV системи покращує попередню, додаючи електронний керуючий контур між сонячним PV модулем або масивом і DC приймаючим пристроєм. Електронний керуючий контур може бути контролером заряду або MPPT. Контролер заряду регулює напругу і струм від сонячного PV модуля або масиву, щоб запобігти перезарядці або глубокому розряду акумулятора (якщо він є) та захищає приймаючий пристрій від коливань напруги. MPPT оптимізує вихідну потужність від сонячного PV модуля або масиву, відстежуючи його максимальну точку потужності в різних умовах сонячного світла.

Перевага цієї системи полягає в тому, що вона підвищує використання та ефективність сонячного PV модуля або масиву та продовжує його термін служби. Вона також покращує продуктивність та надійність приймаючого пристрою, забезпечуючи стабільну напругу і струм. Однак недоліком є те, що вона збільшує вартість та складність системи, оскільки вимагає додаткового пристрою та проводки. Більше того, ця система все ще не може забезпечувати енергію вночі або під час слабкого сонячного світла без акумулятора.

Автономна сонячна PV система з DC приймаючим пристроєм, електронним керуючим контуром та акумулятором

Цей тип автономної сонячної PV системи додає акумулятор або банк акумуляторів до попередньої, щоб забезпечити живлення вночі або під час слабкого сонячного світла. Акумулятор зберігає надлишкову електроенергію, генеровану сонячним PV модулем або масивом впродовж дня, і надає її приймаючому пристрою, коли це потрібно. Електронний керуючий контур регулює зарядку та розрядку акумулятора та захищає його від перезарядки або глубокого розряду.

Перевага цієї системи полягає в тому, що вона може забезпечувати неперервне та надійне живлення для застосувань в денний та нічний час. Вона також може обробляти змінні приймаючі пристрої та пикові вимоги, використовуючи різні розміри та типи акумуляторів. Однак недоліком є те, що вона ще більше збільшує вартість та складність системи, оскільки вимагає більше компонентів та обслуговування. Акумулятор також додає вагу та об'єм системі та має обмежений термін служби та ефективність.

Автономна сонячна PV система з AC/DC приймаючим пристроєм, електронним керуючим контуром та інвертором

Цей тип автономної сонячної PV системи додає інвертор до попередньої, щоб забезпечити можливість використання AC приймаючих пристроїв, таких як побутова техніка, комп'ютери, телевізори та лампи, а також DC приймаючих пристроїв. Інвертор перетворює струм постійного струму (DC) від акумулятора або сонячного PV модуля або масиву на струм змінного струму (AC) з бажаною напругою і частотою. Інвертор може бути окремим пристроєм або інтегрованим з контролером заряду або MPPT.

Перевага цієї системи полягає в тому, що вона може забезпечувати струм AC та DC для широкого спектра застосувань та пристроїв. Вона також може бути більш ефективною та гнучкою, ніж використання окремих систем для AC та DC приймаючих пристроїв. Однак недоліком є те, що вона ще більше збільшує вартість та складність системи, оскільки вимагає додаткового пристрою та проводки. Інвертор також додає втрати та шум до системи та може потребувати захисту від перенапруг та аварій.

Висновок

Автономні сонячні PV системи є корисними та придатними варіантами для забезпечення електроенергії у віддалених або автономних місцях, де мережева електроенергія недоступна або ненадійна. Вони також можуть використовуватися для доповнення мережевої енергії або для зменшення залежності від вуглеводнів. Залежно від типу та розміру приймаючого пристрою, різні типи автономних сонячних PV систем можна налаштувати з різними компонентами, такими як сонячні PV модулі або масиви, контролери заряду або MPPT, акумулятори, інвертори та AC/DC приймаючі пристрої. Кожен тип системи має свої переваги та недоліки з точки зору вартості, складності, продуктивності, надійності та обслуговування.

Для проектування придатної автономної сонячної PV системи для конкретного застосування, потрібно врахувати декілька факторів, таких як:

• Характеристики приймаючого пристрою (потужність, напруга, струм, частота, AC/DC)

• Наявність сонячних ресурсів (години сонячного світла, інтенсивність, кут)

• Розмір системи (розмір сонячного PV модуля або масиву, ємність акумулятора, номінал інвертора)

• Конфігурація системи (послідовне або паралельне підключення модулів або акумуляторів)

• Захист системи (предохранители, автомати, захисники від перенапруг)

• Моніторинг системи (лічильники, індикатори, датчики)

Заява: Поважайте оригінал, хороші статті варто поширити, якщо є порушення авторських прав, будь ласка, зверніться для видалення.