E-shop ElektroLab.eu

Ako funguje ostrovný fotovoltaický systém?

Ako funguje ostrovný fotovoltaický systém?
Elektrolab Pridal  Elektrolab
  424 zobrazení
1
 0
Výroba energie alternatívnym spôsobom

Ostrovný fotovoltaický systém (označovaný tiež ako off-grid) sa oproti iným solárnym systémom vyznačuje dvoma základnými črtami - nie je totižto pripojený na elektrickú rozvodnú sieť, ale obsahuje akumulátory. Ostrovné systémy sú budované tam, kde nie je prístup k rozvodnej sieti, alebo tam, kde by zriadenie elektrickej prípojky znamenalo vynaloženie veľmi vysokých nákladov.

Najmenšie ostrovné systémy môžeme vidieť napríklad na dopravných značkách. Sofistikované ostrovné systémy napájajú budovy alebo celé dediny v odľahlých oblastiach, kam nie je zavedená elektrina.

Aké sú základné komponenty ostrovných systémov?

Fotovoltaický panel je zapojený do regulátora dobíjania, ktorý je pripojený na batériu alebo zostavu niekoľkých batérií. Regulátor riadi dobíjacie napätie a prúd zo solárneho panelu tak, aby zodpovedal odporúčaným hodnotám pre nabíjanie batérie. Na regulátor sú pripojené aj spotrebiče pracujúce na jednosmerný prúd na napäťovej úrovni 12V alebo 24V.

Súčasťou regulátora dobíjania je monitoring aktuálnej kapacity akumulátorov - v prípade rizika prebíjania batérie od nej automaticky odpojí solárny panel. Naopak, v prípade rizika hlbokého vybitia batérie odpojí všetky spotrebiče a záťaž. Regulátor je vlastne srdce ostrovného solárneho systému, pretože sú naň napojené všetky ostatné komponenty a riadi prísun a výdaj energie.

Čo je to systémové napätie ostrovného systému?

Systémové napätie určuje napätie batérie alebo zostavy batérií. Štandardné systémové napätia sú 12V, 24V a 48V. Požadovaného systémového napätia je možné dosiahnuť zodpovedajúcim zapojenia jednotlivých batériových článkov. Systémovému napätiu musí zodpovedať predovšetkým regulátor dobíjania a spotrebiče, ktoré sú na regulátor pripojené.

Niektoré zariadenia sú konštruované pre viac napäťových úrovní, spravidla 12V a 24V. Na systémovom napätí ostrovného systému závisia nabíjacie a vybíjacie prúdy na batériu a preto je jeho voľbu vhodné konzultovať s odborníkmi.

Akú funkciu má v ostrovnom systéme  striedač?

Striedač, alebo  menič je nadstavbou ostrovných systémov, ktoré pracujú len s jednosmerným prúdom. Niekedy proste jednosmerný prúd na napätie 12V alebo 24V nestačí, napríklad ak potrebujete nabíjať mobil alebo notebook. Striedač Vám dovolí aj v ostrovnom fotovoltickom systéme využívať klasické spotrebiče z Vašej domácnosti, ktoré pracujú so striedavým prúdom s napätím 230V.

Striedač musí vedieť pracovať na systémovom napätí ostrovného systému, pri jeho voľbe je teda potrebné dbať na to, aby vedel pracovať na 12V, 24V prípadne 48V. Striedače sa líšia podľa maximálneho celkového príkonu spotrebičov, ktoré možno na striedač pripojiť. Údaj o maximálnom príkone spotrebičov (výkonu striedače) sa udáva vo Wattoch (W).

Súčet spotreby energie spotrebičov musí zodpovedať výkonu striedače

Pri zaobstaraní striedača do ostrovného systému musíte mať jasno v tom, koľko spotrebičov musí zrazu "utiahnuť" a aký je ich celkový príkon. Striedač a jeho výkon je vždy potrebné dimenzovať s dostatočnou rezervou, a to aspoň rádovo o niekoľko desiatok percent.

Čo keď fotovoltaické panely nestačia?

Áno, môže sa stať, že solárne panely nebudú pre ostrovný systém dostačujúce. Predovšetkým tam, kde požadujeme celoročné využitie energie si počas zimných mesiacov so slnečnou energiou jednoducho nevystačíme, pretože je málo slnečných dní a keď už sú, tak sú veľmi krátke. Je preto potrebné nájsť riešenie, ako mať elektrinu aj počas zimných mesiacov, a tým riešením je elektrocentrála.

Centrála sa pripája na batériu cez klasickú nabíjačku, ktorá striedavý prúd transformuje na jednosmerný. Prostredníctvom centrály môžu byť zároveň na priamo napájané spotrebiče fungujúce na striedavý rozvod 230V. Najprv je však potrebné tieto spotrebiče oddeliť prepínačom od zvyšku ostrovného systému, zvlášť potom od striedača. Niektoré ostrovné striedače môžu byť vybavené systémom pre automatické štartovanie a zhasínanie elektrocentrály.

Je možné kombinovať solárne panely a veternú turbínu?

Ostrovný systém so solárnymi panelmi je možné doplniť aj o malú veternú turbínu. V rámci Slovenskej republiky bohužiaľ nie sú pre veterné elektrárne na väčšine územia vhodné podmienky. Inštalácia veternej turbíny sa oplatí iba na vnútrozemských vrchovinách alebo v pohoriach okolo hraníc SR. Na zvyšku územia a hlavne v nížinách sa miesta s dobrou priemernou rýchlosťou vetra hľadajú dosť ťažko.

Veterná turbína sa do ostrovného systému pripája spravidla cez samostatný regulátor dobíjania. Na jednu batériu alebo zostavu batérií môže byť pripojených aj viacero regulátorov od viacerých zdrojov energie. Zvyšok ostrovného systému je potom zhodný ako v predchádzajúcich variantách.

Ako správne zvoliť systémové napätie ostrovného systému?

Všeobecne sa dá povedať, že čím väčší ostrovný systém, tým vyššie by malo byť systémové napätie celej zostavy. U najmenších ostrovných systémov stačí napätie 12V, u väčších potom môže byť výhodnejšie voliť napätie 24V resp. 48V. Vyššie systémové napätie umožní nabíjať a vybíjať zostavu akumulátorov s nižším prúdom. Nižší nabíjací a vybíjací prúd znamená napríklad menšie nároky na istiace prvky.

Voľba systémového napätia ostrovného systému by mala byť vykonaná ešte pred zaobstaraním jednotlivých komponentov celej zostavy, pretože niektoré komponenty vedia pracovať iba na určitej napäťovej úrovni. Niektoré regulátory dovoľujú pracovať na dvoch napäťových úrovniach, spravidla 12V a 24V.

Aké batérie zvoliť pre ostrovný systém?

Najbežnejšie pre použitie v ostrovnom systéme sú olovené akumulátory. Avšak nejedná sa o klasické autobatérie, ale o tzv. Trakčné batérie, ktoré sú oproti autobateriím stavané na dlhé nabíjanie / vybíjanie a nižší prúd. Olovené solárne batérie sú spravidla bezúdržbové s elektrolytom v podobe gélu alebo tzv. AGM a sú dostupné v článkoch o napätiach od 2V do 12V.

Hlavné výhody lítiových batérií

V poslednej dobe prichádzajú do obľuby batérie na báze lítia. Ide o dva najčastejšie typy, buď na báze lítium-železo-fosfát (LiFePO4, LiFeYPO4) alebo lítium-ion. Lítiové batérie sú výrazne drahšie, avšak oproti oloveným akumulátorom sú výrazne ľahšie a znesú vyššie nabíjacie / vybíjacie prúdy, prežijú aj hlbšie vybitie, netrpia na kolísanie teplôt, nemajú tzv. Pamäťové efekty a mali by mať dlhšiu životnosť.

Ako správne zvoliť solárny regulátor nabíjania?

Regulátor dobíjania by mal predovšetkým vedieť pracovať na požadovanej napäťovej úrovni. Ďalej je možné zvoliť si regulátory s funkciou MPPT (Maximum Power Point Tracking). Regulátory s MPPT sú síce výrazne drahšie, no na druhú stranu regulátor s funkciou MPPT dokáže zvýšiť energetický výnos z panelov až o 30%. Pokiaľ máte predimenzovaný solárny panel, potom si pravdepodobne vystačíte bez tejto funkcie. Ak však potrebujete čo najviac energie, potom odporúčame priplatiť si za regulátor s funkciou MPPT.

Musí byť regulátor kompatibilný s batériou?

Solárny regulátor nabíjania by mal byť určený pre prácu s Vami zvoleným typom akumulátorov. Väčšina solárnych regulátorov je primárne určená pre prácu s olovenými batériami. Ak máte iný typ batérií, potom musíte voliť regulátor, ktorý je pre Vaše batérie určený. Niektoré typy regulátorov umožňujú nastavenie nabíjacích charakteristík pre ľubovoľný typ batérií.

Ako správne zvoliť striedač napätia?

Aj u ostrovných striedačov platí, že musia vedieť pracovať na zvolenom systémovom napätí. Pokiaľ Váš ostrovný systém pracuje na napätie 24V, potom na rovnakom napätí musí vedieť pracovať aj Váš striedač. Ďalším dôležitým parametrom striedača je jeho výkon, ktorý musí zodpovedať súčtu príkonov zariadení, ktoré chcete zo striedača napájať.

Ako správne dimenzovať ostrovný striedač?

Ak napríklad potrebujete poháňať čerpadlo s príkonom 100W, chladničku s príkonom 100W a osvetlenie s príkonom 20W, potom Váš striedač musí mať výkon minimálne 100 + 100 + 20 = 220W. Striedač odporúčame voliť s dostatočnou výkonovou rezervou, ktorá poslúži v prípade, že budete v budúcnosti potrebovať pripojiť ďalšie zariadenia. Pre náš príklad by teda bol vhodný striedač o výkone 300W.

Aké ďalšie funkcie môže mať striedač?

Niektoré sofistikovanejšie ostrovné striedače obsahujú systém pre automatické diaľkové štartovanie a zhasínanie elektrocentrály. Táto funkcia sa môže hodiť v prípade väčších ostrovných systémov, ktoré sú využívané celoročne.

Aká je optimálna orientácia a sklon solárnych panelov?

Panely sa vždy snažíte orientovať čo najviac k juhu. Orientácia medzi juho-východom a juho-západom sa považuje za optimálnu. Pre celoročné využitie solárnej energie je najvhodnejší sklon panelov 45 °, pretože obzvlášť cez zimu sa slnko pohybuje nižšie nad obzorom. Pre sezónne využitie solárnych panelov od jari do jesene stačí nižšií sklon, medzi 20 ° a 35 °.


Páčil sa Vám článok? Pridajte k nemu hodnotenie
 

     

Komentáre k článku

Zatiaľ nebol pridaný žiadny komentár. Pridáte prvý? Za obsah komentárov je zodpovedný užívateľ, nie prevádzkovateľ týchto stránok.
Pre komentovanie sa musíte prihlásiť.
Webwiki ButtonSeo servis Diallix.net VN-Experimenty Mikrozone Hatiar.eu