Komponenter i en solbaserad elektricitetsproduktionssystem

Solceller

Det viktigaste delen av ett solenergisystem är solpanelen. Det finns olika typer av solpaneler på marknaden. Solpaneler kallas också för fotovoltaiska solpaneler. En solpanel eller solmodul är i grunden en array av serie- och parallellkopplade solceller.

Spänningsskillnaden över en solcell är omkring 0,5 volt, och därför behöver önskat antal sådana celler kopplas i serie för att uppnå 14 till 18 volt för att ladda en standard batteri på 12 volt. Solpaneler kopplas ihop för att skapa en solaray. Flera paneler kopplas ihop både i parallelloch serie för att uppnå högre ström och högre spänning respektive.

Batterier

I ett nätanslutet solgenereringssystem är solmodulerna direkt anslutna till en omvandlare och inte direkt anslutna till belastningen. Strömmen som samlas från solpanelerna är inte konstant, utan varierar beroende på ljusintensiteten. Därför matar solmoduler eller paneler ingen elektrisk utrustning direkt. Istället matar de en omvandlare vars utgång synkroniseras med extern nätström.

Omvandlaren tar hand om spänningsnivån och frekvensen av utgångsströmmen från solsystemet och håller alltid den på samma nivå som nätströmmen. Eftersom vi får ström från både solpaneler och extern nätströmsupplysystem, håller spänningsnivån och kvaliteten på strömmen konstant. Eftersom det fristående eller nätfallback-systemet inte är anslutet till nät kan variationer i strömnivån i systemet direkt påverka prestandan hos den elektriska utrustningen som matas av det.

Det måste finnas något sätt att hålla spänningsnivån och strömförsörjningshastigheten i systemet. En batteribank ansluten parallellt till detta system tar hand om det. Här laddas batteriet av solström och detta batteri matar sedan en belastning direkt eller genom en omvandlare. På detta sätt kan variationer i strömkvalitet på grund av variationer i solljusintensitet undvikas i solströmsystem istället för att en oavbruten jämn strömförsörjning underhålls.

Normalt används djupcykel-blysyra-batterier för detta ändamål. Dessa batterier är vanligtvis utformade för att kunna laddas och avlastas flera gånger under sin service. Batteriset som finns på marknaden är generellt sett antingen 6 volt eller 12 volt. Således kan ett sådant antal batterier kopplas i både serie och parallell för att få högre spänning och strömstyrka av batterisystemet.

Regulator

Det är inte önskvärt att överladda eller underladda ett blysyra-batteri. Både överladdning och underladdning kan skada batterisystemet. För att undvika dessa situationer krävs en regulator för att hålla strömflödet till och från batterierna.

Omvandlare

Det är uppenbart att strömmen som produceras i en solpanel är DC. Strömmen vi får från nätströmmen är AC. Så för att köra vanlig utrustning från både nät och solsystem krävs det att installera en omvandlare för att konvertera DC från solsystemet till AC på samma nivå som nätströmmen.

I off-grid-system är omvandlaren direkt ansluten till batteriterminalerna så att DC från batterierna först konverteras till AC och sedan matas utrustningen. I nätanslutet system är solpanelen direkt ansluten till omvandlaren och denna omvandlare matar sedan nätet med samma spänning och frekvens som nätströmmen.

I moderna nätanslutna system är varje solmodul ansluten till nätet genom individuella mikro-omvandlare för att uppnå högspänningsväxelström från varje enskild solpanel.

Komponenter i ett fristående solsystem

En grundläggande blockdiagram av ett fristående solsystem visas ovan. Här levereras den elektriska effekten som produceras i solpanelen först till solregulatorn, vilken i sin tur laddar batteribanken eller levererar direkt till lågspännings-DC-utrustning som laptoppar och LED-belysningsystem. Normalt matas batteriet från solregulatorn, men det kan också mata solregulatorn när det finns otillräcklig strömförsörjning från solpanelen.

På detta sätt fortsätter försörjningen jämnt till lågspänningsutrustningen som är direkt ansluten till solregulatorn. I detta schema är batteribankens terminaler också anslutna till en omvandlare. Omvandlaren konverterar den lagrade DC-strömmen i batteribanken till högspännings-AC för att driva större elektriska utrustningar som tvättmaskiner, större TV-apparater och köksapparater osv.

Komponenter i ett nätanslutet solsystem

Nätanslutna solsystem finns i två typer, en med en enda makrocentralomvandlare och en annan med flera mikro-omvandlare. I den tidigare typen av solsystem är solpanelerna samt nätströmmen anslutna till en gemensam centralomvandlare, kallad nätanslutningsomvandlare, som visas nedan.

Omvandlaren här konverterar DC från solpanelen till nätets nivå AC och matar sedan nätet samt konsumentens distributionspanel beroende på systemets ögonblickliga efterfrågan. Här övervakar nätanslutningsomvandlaren också strömmen som levereras från nätet.

Om den upptäcker någon strömavbrott i nätet aktiverar den växlingsystemet för solsystemet för att koppla bort det från nätet för att säkerställa att ingen solström kan matas tillbaka till nätet under strömavbrott. Det finns en energiavläsare ansluten i huvudnätströmlinjen för att registrera energiexport till nätet och energiimport från nätet.