Komponenten eines Solarstromerzeugungssystems

Solarpanels

Der Hauptbestandteil eines Solarstromsystems sind die Solarpaneele. Es gibt verschiedene Arten von Solarpanelen auf dem Markt. Solarpaneele werden auch als photovoltaische Solarpaneele bezeichnet. Ein Solarpanel oder Solarmodul ist im Grunde ein Array von in Serie und parallel geschalteten Solarzellen.

Die Spannungsdifferenz, die an einer Solarzelle entsteht, beträgt etwa 0,5 Volt, daher müssen die gewünschte Anzahl solcher Zellen in Serie geschaltet werden, um 14 bis 18 Volt zu erreichen, um eine Standard-Batterie von 12 Volt zu laden. Solarpaneele werden miteinander verbunden, um einen Solararray zu erstellen. Mehrere Paneele werden sowohl parallel als auch in Serie miteinander verbunden, um höhere Stromstärke und höhere Spannung zu erzielen.

Batterien

In einem Netzverbund-Solargeneratorsystem sind die Solarmodule direkt mit einem Wechselrichter verbunden und nicht direkt mit der Last. Die aus den Solarpaneele gewonnene Energie ist nicht konstant, sondern variiert mit der Intensität des Sonnenlichts, das darauf fällt. Aus diesem Grund speisen Solarmodule oder -paneele keine elektrischen Geräte direkt. Stattdessen speisen sie einen Wechselrichter, dessen Ausgang mit der externen Netzzufuhr synchronisiert ist.

Der Wechselrichter sorgt für die Spannungs- und Frequenzebene der Ausgangsenergie des Solarsystems und hält diese stets auf dem Niveau der Netzniveaus. Da wir Energie sowohl aus den Solarpaneele als auch aus dem externen Stromnetz erhalten, bleibt die Spannungs- und Qualitätsstufe der Energie konstant. Bei eigenständigen oder Netzfallback-Systemen, die nicht mit dem Netz verbunden sind, können Schwankungen der Leistungsebene im System die Leistung der damit versorgten elektrischen Geräte direkt beeinflussen.

Es muss daher Mittel geben, um die Spannungs- und Energieversorgungsrate des Systems zu stabilisieren. Eine Batteriebank, die parallel zu diesem System angeschlossen ist, übernimmt diese Aufgabe. Hier wird die Batterie durch Solarenergie geladen, und diese Batterie speist dann direkt oder über einen Wechselrichter die Last. Auf diese Weise kann bei einem Solarkraftwerksystem die Abweichung der Energiequalität aufgrund von Schwankungen der Sonnenintensität vermieden werden, stattdessen wird eine ununterbrochene gleichmäßige Energieversorgung gewährleistet.

Normalerweise werden Tiefentladbleibatterien für diesen Zweck verwendet. Diese Batterien sind in der Regel so konstruiert, dass sie mehrere Lade- und Entladezyklen während ihrer Lebensdauer durchführen können. Die auf dem Markt erhältlichen Batteriesätze sind in der Regel entweder 6 Volt oder 12 Volt. Daher können mehrere dieser Batterien sowohl in Serie als auch parallel miteinander verbunden werden, um höhere Spannungs- und Stromstärken des Batteriesystems zu erzielen.

Regler

Es ist nicht wünschenswert, eine Blei-Säure-Batterie zu überladen oder zu unterladen. Beide Situationen können das Batteriesystem schwer beschädigen. Um diese beiden Situationen zu vermeiden, ist ein Regler erforderlich, der den Stromfluss zu und von den Batterien steuert.

Wechselrichter

Offensichtlich ist die in einem Solarpanel produzierte Elektrizität Gleichstrom (DC). Die Elektrizität, die wir aus dem Netzversorgung erhalten, ist Wechselstrom (AC). Um gängige Geräte sowohl vom Netz als auch vom Solarsystem zu betreiben, ist es erforderlich, einen Wechselrichter zu installieren, um den Gleichstrom des Solarsystems in Wechselstrom gleicher Ebene wie die Netzversorgung umzuwandeln.

Im Off-Grid-System ist der Wechselrichter direkt an den Batterieklemmen angeschlossen, sodass der Gleichstrom, der von den Batterien kommt, zuerst in Wechselstrom umgewandelt und dann an die Geräte gespeist wird. Im Netzverbundsystem ist das Solarpanel direkt mit dem Wechselrichter verbunden, und dieser Wechselrichter speist dann das Netz mit derselben Spannung und Frequenz.

In modernen Netzverbundsystemen ist jedes Solarmodul über einen individuellen Mikrowechselrichter mit dem Netz verbunden, um einen hohen Wechselstrom von jedem einzelnen Solarpanel zu erzeugen.

Komponenten eines autonomen Solarsystems

Das obige Blockschaltbild zeigt ein autonomes Solarelektriksystem. Hier wird die in den Solarpaneele produzierte elektrische Energie zunächst an den Solarregler gespeist, der seinerseits die Batteriebank auflädt oder direkt an die niederspannungsfähigen DC-Geräte wie Laptops und LED-Beleuchtungssysteme versorgt. Normalerweise wird die Batterie vom Solarregler gespeist, aber sie kann auch den Solarregler speisen, wenn die Energieversorgung aus den Solarpaneele unzureichend ist.

Auf diese Weise wird die Versorgung der direkt an den Solarregler angeschlossenen niederspannungsfähigen Geräte kontinuierlich fortgesetzt. In diesem Schema sind die Batteriebank-Klemmen auch an einen Wechselrichter angeschlossen. Der Wechselrichter wandelt die gespeicherte Gleichspannung der Batteriebank in Hochspannungs-Wechselspannung um, um größere elektrische Geräte wie Waschmaschinen, große Fernseher und Küchengeräte usw. zu betreiben.

Komponenten eines Netzverbund-Solarsystems

Netzverbund-Solarsysteme gibt es in zwei Typen: einer mit einem zentralen Makro-Wechselrichter und einer mit mehreren Mikrowechselrichtern. Im ersten Typ von Solarsystemen sind die Solarpaneele sowie die Netzversorgung an einen gemeinsamen zentralen Wechselrichter, genannt Netzverbund-Wechselrichter, angeschlossen, wie unten dargestellt.

Der Wechselrichter wandelt hier den Gleichstrom der Solarpaneele in Netzgleichstrom um und speist dann das Netz sowie die Verteilungsanlage des Verbrauchers abhängig von der momentanen Nachfrage des Systems. Der Netzverbund-Wechselrichter überwacht auch die von dem Netz bereitgestellte Energie.

Wenn er eine Stromausfall im Netz feststellt, schaltet er das Schaltwerk des Solarsystems ab, um sicherzustellen, dass kein Solarstrom während des Stromausfalls ins Netz eingespeist wird. Es gibt einen Energiemesser in der Hauptnetzzufuhrleitung, um den Export von Energie ins Netz und den Import von Energie aus dem Netz zu erfassen.

Wie bereits erwähnt, gibt es einen anderen Typ von Netzverbundsystem, bei dem mehrere Mikrowechselrichter verwendet werden. Hier ist ein Mikrowechselrichter für jedes einzelne Solarmodul angeschlossen. Das grundlegende Blockschaltbild dieses Systems ist sehr ähnlich zum vorherigen, mit dem Unterschied, dass die Mikrowechselrichter miteinander verbunden sind, um die gewünschte hohe Wechselspannung zu erzeugen.