Komponenter i et solceller baseret elektricitetsproduktionssystem

Solceller

Det vigtigste led i et solcelleanlæg er solcellepanel. Der findes forskellige typer solcellepaneler på markedet. Solcellepaneler kaldes også fotovoltaiske solcellepaneler. Solcellepanel eller solmodul er i grund og botten en matrix af serie- og parallelforbundne solceller.

Spændingsforskellen over en solcelle er omkring 0,5 volt, og derfor skal det ønskede antal sådanne celler forbindes i serie for at opnå 14 til 18 volts for at oplade en standard batteri på 12 volts. Solcellepaneler forbinder sammen for at skabe en solcellematrix. Flere paneler forbinder både i parallel og serie for at opnå højere strøm og højere spænding henholdsvis.

Batterier

I et netforbundet solcelleanlæg er solmodulet direkte forbundet til en inverter, og er ikke direkte forbundet til belastningen selv. Strømmen, som indsamles fra solcellepanelerne, er ikke konstant, men varierer med intensiteten af sollyset, der skinner på det. Dette er årsagen til, at solmodulet eller -panelerne ikke føder nogen elektrisk udstyr direkte. I stedet føder de en inverter, hvis udgang er synkroniseret med eksternt nettosupply.

Inverter tager sig af spændingsniveauet og frekvensen af udgangsstrømmen fra solsystemet, og vedligeholder altid dette på samme niveau som nettosupply. Da vi får strøm både fra solcellepanelerne og eksternt nettosupply, bliver spændingsniveauet og kvaliteten af strømmen konstant. Som stående alene eller nettilbagefaldssystem er ikke forbundet med nettet, kan enhver variation i strømniveauet i systemet direkte påvirke ydeevnen af det elektriske udstyr, der fødes af det.

Der må derfor være nogle midler til at vedligeholde spændingsniveauet og strømforsyningens hastighed i systemet. En batteribank, der er forbundet parallelt med dette system, tager sig af dette. Her oplades batteriet af solstrøm, og dette batteri føder derefter enten direkte en belastning eller gennem en inverter. På denne måde kan variationen i strømkvalitet på grund af variationen i sollysintensitet undgås i solstrømsystemet, i stedet opretholdes en ubrudt og ensartet strømforsyning.

Normalt bruges dybcyklus-blysyre-batterier til dette formål. Disse batterier er typisk designet til at kunne oplades og aflades flere gange under service. Batterisættene, der findes på markedet, er generelt enten 6 volt eller 12 volts. Derfor kan et antal sådanne batterier forbindes både i serie og parallel for at opnå højere spændings- og strømniveau i batterisystemet.

Kontroller

Det er ikke ønskværdigt at overoplade og underoplade et blysyrebatteri. Både overoplading og underoplading kan alvorligt skade batterisystemet. For at undgå disse to situationer er en kontroller nødvendig for at vedligeholde strømfloden til og fra batterierne.

Inverter

Det er indlysende, at strømmen, der produceres i et solcellepanel, er DC. Strømmen, vi får fra nettosupply, er AC. Så for at køre almindeligt udstyr fra både nettet og solsystemet, er det nødvendigt at installere en inverter for at konvertere DC fra solsystemet til AC på samme niveau som nettosupply.

I off-grid-systemet er inverter direkte forbundet over batteriterminalerne, så DC, der kommer fra batterierne, først konverteres til AC, og derefter fødes til udstyret. I netforbundet system er solcellepanel direkte forbundet til inverter, og denne inverter føder derefter nettet med samme spændings- og frekvensniveau.

I moderne netforbundne systemer er hvert solcellepanel forbundet til nettet gennem individuelle mikro-inverter for at opnå højspændingsvæxelstrøm fra hvert individuelle solcellepanel.

Komponenter i et selvstændigt solcelleanlæg

En grundlæggende blokdiagram af et selvstændigt solcelleanlæg vises ovenfor. Her leveres den elektriske strøm, der produceres i solcellepanelerne, først til solkontrolleren, der i sin tur oplader batteribanken eller leverer direkte til lavspændings-DC-udstyr, som laptops og LED-belysningssystem. Normalt fødes batteriet fra solkontrolleren, men det kan også føde solkontrolleren, når der er utilstrækkelig strømforsyning fra solcellepanelerne.

På denne måde fortsættes forsyningen uniformt til lavspændings-udstyret, der er direkte forbundet til solkontrolleren. I dette skema er batteribankens terminaler også forbundet over en inverter. Inverteren konverterer den lagrede DC-strøm i batteribanken til højspændings-AC for at køre større elektriske udstyr, som vaskemaskiner, større fjernsyn og køkkenapparater osv.

Komponenter i et netforbundet solcelleanlæg

Netforbundne solcelleanlæg er af to typer, den ene med en enkelt makrocentralinverter, og den anden med flere mikroinverter. I den første type solcelleanlæg er solcellepanelerne samt nettosupply forbundet til en fælles centralinverter, kaldet netforbundet inverter, som vist nedenfor.

Inverteren konverterer her DC fra solcellepanelerne til nettospændingsniveau-AC, og føder derefter til nettet samt forbrugers distributionspanel, afhængigt af systemets øjeblikkelige behov. Her overvåger netforbundet inverter også strømmen, der leveres fra nettet.

Hvis den finder noget strømafbrydelse i nettet, aktiverer den switching-systemet i solcelleanlæget for at afkoble det fra nettet for at sikre, at ingen solstrøm kan fødes tilbage til nettet under strømafbrydelse. Der er en energimåler forbundet i hovednettosupply-linjen for at registrere energien, der eksporteres til nettet, og energien, der importeres fra nettet.

Som vi allerede har nævnt, findes der en anden type netforbundet system, hvor flere mikroinverter anvendes. Her er en mikroinverter forbundet til hvert individuelle solcellepanel. Grundlæggende blokdiagrammet for dette system ligner meget det tidligere, med undtagelse af, at mikroinverterne er forbundet sammen for at producere det ønskede højspændings-AC.

I det foregående tilfælde konverteres den lave direkte spænding fra solcellepanelerne først til alternativ spænding, og derefter transformeres den til høj alternativ spænding af transformationshandlingen i inverteren selv, men i dette tilfælde lægges de individuelle alternativ udgangsspændinger fra mikroinverter