Componenti di un Sistema di Generazione Elettrica Solare

Pannelli Solari

La parte principale di un sistema elettrico solare è il pannello solare. Esistono vari tipi di pannello solare disponibili sul mercato. I pannelli solari sono anche noti come pannelli fotovoltaici. Un pannello solare o modulo solare è fondamentalmente un array di celle solari connesse in serie e in parallelo.

Il potenziale differenziale sviluppato su una cella solare è di circa 0,5 volt, pertanto il numero desiderato di tali celle da connettere in serie per ottenere 14-18 volt per caricare una batteria standard di 12 volt. I pannelli solari sono collegati insieme per creare un array solare. Più pannelli sono collegati sia in parallelo che in serie per ottenere una corrente e una tensione più elevate rispettivamente.

Batterie

Nel sistema di generazione solare a rete, i moduli solari sono direttamente collegati a un inverter e non sono direttamente connessi al carico stesso. L'energia raccolta dai pannelli solari non è costante, ma varia con l'intensità della luce solare che vi si riflette. Questo è il motivo per cui i moduli solari o i pannelli non alimentano direttamente alcuna attrezzatura elettrica. Invece, alimentano un inverter la cui uscita è sincronizzata con l'alimentazione esterna della rete.

L'inverter si occupa del livello di tensione e della frequenza dell'energia d'uscita dal sistema solare, mantenendola sempre allineata con quella dell'energia di rete. Poiché otteniamo energia sia dai pannelli solari che dall'energia di rete esterna, il livello di tensione e la qualità dell'energia rimangono costanti. Nel sistema autonomo o di fallback di rete, non essendo connesso alla rete, qualsiasi variazione del livello di energia nel sistema può influire direttamente sulle prestazioni delle attrezzature elettriche alimentate da esso.

Quindi, deve esserci qualche mezzo per mantenere il livello di tensione e il tasso di fornitura di energia del sistema. Una banca di batterie connessa in parallelo a questo sistema si occupa di ciò. Qui la batteria viene caricata con elettricità solare e questa batteria poi alimenta un carico direttamente o attraverso un inverter. In questo modo, le variazioni della qualità dell'energia dovute alle variazioni dell'intensità della luce solare possono essere evitate nel sistema solare, mantenendo invece un'offerta di energia uniforme e ininterrotta.

Normalmente, vengono utilizzate batterie a piombo-acido a ciclo profondo per questo scopo. Queste batterie sono progettate per essere in grado di effettuare diverse cariche e scariche durante il servizio. Le batterie disponibili sul mercato sono generalmente di 6 o 12 volt. Pertanto, un certo numero di queste batterie può essere connesso sia in serie che in parallelo per ottenere un livello di tensione e corrente più elevato del sistema di batterie.

Controllore

Non è desiderabile sovraccaricare o sottodischarge una batteria a piombo-acido. Entrambi, sovraccarica e sottodischarge, possono danneggiare gravemente il sistema di batterie. Per evitare entrambe queste situazioni, è necessario collegare un controllore al sistema per mantenere il flusso di corrente verso e dalla batteria.

Inverter

È ovvio che l'elettricità prodotta in un pannello solare è CC. L'elettricità che otteniamo dall'alimentazione di rete è CA. Quindi, per far funzionare le attrezzature comuni dalla rete e dal sistema solare, è necessario installare un inverter per convertire la CC del sistema solare in CA dello stesso livello dell'alimentazione di rete.

Nel sistema off-grid, l'inverter è connesso direttamente ai terminali della batteria in modo che la CC proveniente dalle batterie venga prima convertita in CA e poi alimentata all'attrezzatura. Nel sistema a rete, il pannello solare è connesso direttamente all'inverter e questo inverter quindi alimenta la rete con energia della stessa tensione e frequenza.

Nei moderni sistemi a rete, ogni modulo solare è connesso alla rete attraverso un micro-inverter individuale per ottenere alta tensione alternata da ogni singolo pannello solare.

Componenti del Sistema Solare Autonomo

Un diagramma a blocchi di base di un sistema elettrico solare autonomo è mostrato sopra. Qui l'energia elettrica prodotta nel pannello solare viene prima fornita al controllore solare, che a sua volta carica la banca di batterie o fornisce direttamente all'attrezzatura a bassa tensione DC come laptop e sistemi di illuminazione LED. Normalmente la batteria è alimentata dal controllore solare, ma può anche alimentare il controllore solare quando c'è una fornitura insufficiente di energia dal pannello solare.

In questo modo, l'approvvigionamento continua in modo uniforme all'attrezzatura a bassa tensione che è direttamente connessa al controllore solare. In questo schema, i terminali della banca di batterie sono anche connessi a un inverter. L'inverter converte l'energia DC immagazzinata nella banca di batterie in alta tensione AC per far funzionare attrezzature elettriche più grandi come lavatrici, televisori più grandi e elettrodomestici da cucina, ecc.

Componenti del Sistema Solare a Rete

I sistemi solari a rete sono di due tipi: uno con un unico inverter centrale macro e l'altro con multipli micro-inverter. Nel primo tipo di sistema solare, i pannelli solari e l'alimentazione di rete sono connessi a un inverter centrale comune chiamato inverter a rete, come mostrato di seguito.

L'inverter qui converte la CC del pannello solare in CA al livello della rete e poi la alimenta alla rete e al pannello di distribuzione del consumatore, a seconda della domanda istantanea dei sistemi. Qui l'inverter a rete monitora anche l'energia fornita dalla rete.

Se rileva un'interruzione di energia nella rete, attiva il sistema di commutazione del sistema solare per disconnetterlo dalla rete per assicurare che nessuna elettricità solare possa essere alimentata indietro alla rete durante l'interruzione di energia. C'è un contatore di energia connesso nella linea principale di alimentazione della rete per registrare l'energia esportata alla rete e l'energia importata dalla rete.

Come già detto, esiste un altro tipo di sistema a rete dove vengono utilizzati multipli micro-inverter. Qui un micro-inverter è connesso per ogni modulo solare individuale. Il diagramma a blocchi di base di questo sistema è molto simile al precedente, tranne che i micro-inverter sono connessi insieme per produrre la tensione AC desiderata.