Urządzenia w systemach fotowoltaicznych

Chociaż sposób funkcjonowania paneli fotowoltaicznych jest stosunkowo prosty, to niewiele osób tak naprawdę zdaje sobie sprawę z klasyfikacji podstawowych urządzeń, które składają się na cały system fotowoltaiczny. Tymczasem pozyskiwanie energii pochodzącej z promieniowania słonecznego, która mogłaby zasilić gniazdka elektryczne w naszych domach, nie byłoby możliwe bez zjawiska nazywanego efektem fotowoltaicznym oraz kilku urządzeń, które to zjawisko są w stanie wywołać. Z czego składa się system fotowoltaiczny i bez jakich urządzeń fotowoltaika nie zadziała?

 urządzenia w panelach fotowoltaicznych

Falowniki w systemie fotowoltaicznym

Wybór odpowiedniego falownika do instalacji fotowoltaicznej powinien być podyktowany nie tylko wymaganiami systemowymi całego procesu fotowoltaicznego, ale także zapotrzebowaniem energetycznym gospodarstwa domowego korzystającego z zasobów fotowoltaiki. Jest to szczególnie istotne z tego względu, że to właśnie inwerter jest odpowiedzialny za przetwarzanie prądu stałego w prąd zmienny oraz doprowadzanie go do naszych gniazdek. Pod względem połączenia domowej sieci energetycznej z publiczną siecią falowniki możemy podzielić na inwertery sieciowe (on-grid) oraz inwertery wyspowe (off-grid). Inwertery wyspowe nie mają możliwości połączenia się z publiczną siecią energetyczną, dlatego występują bardzo rzadko i są wykorzystywane np. w domkach letniskowych. Z kolei inwertery sieciowe łączą się z siecią energetyczną, dzięki czemu jesteśmy w stanie magazynować nadmiar wyprodukowanej przez instalację PV energii elektrycznej. Z tego też względu falowniki sieciowe na ogół zasilają gospodarstwa domowe.

Aby przedłużyć żywotność falownika oraz zwiększyć intensywność pracy całego systemu PV, warto zainstalować układ śledzący maksymalną moc falownika MPPT (Maximum Power Point Tracker). Jest on odpowiedzialny za monitorowanie pracy modułów fotowoltaicznych i regulowanie ich pracy w zależności od aktualnych wartości zmiennych. Dzięki temu wydajność paneli PV oraz moc pozyskiwania energii elektrycznej dla fotowoltaiki mogą wzrosnąć o nawet kilkanaście procent względem modułów, które nie są wyposażone w układ MPPT.

Mikrofalowniki w instalacji PV

W niewielkich instalacjach fotowoltaicznych w zastępstwie jednego falownika dla całego systemu PV często stosuje się mikrofalowniki, które niezależnie od siebie obsługują każdy panel. Dzięki temu dużo łatwiej jest nam w razie potrzeby rozbudować instalację oraz wykonać drobne naprawy modułów. Zaletą instalowania mikrofalowników jest to, że są one instalowane bezpośrednio do paneli fotowoltaicznych. Oznacza to, że w przypadku uszkodzenia jednego z nich pozostałe nie są odłączane z systemu, ale działają niezależnie, dostarczając nam bez zakłóceń energię elektryczną. Co istotne, taka sama zasada obowiązuje w przypadku częściowego zacienienia paneli – dzięki temu uzysk energetyczny dla systemu PV z mikrofalownikami w takich sytuacjach jest dużo większy niż podczas korzystania z jednego falownika.

Akumulatory w systemie fotowoltaicznych

Akumulatory są niezbędne w systemach fotowoltaicznych z zainstalowanymi falownikami wyspowymi, ponieważ bez nich właściwie niemożliwe jest zasilanie urządzeń, które muszą być zasilane przez energię bez względu na to, czy na zewnątrz mamy odpowiednie warunki solarne. O przydatności akumulatora w systemie fotowoltaicznym decyduje jego odporność na wielokrotne ładowanie oraz rozładowywanie. Im zatem niższy jest próg rozładowywania akumulatora, tym jest on bardziej odpowiedni dla instalacji PV. Z tego też względu dla systemów fotowoltaicznych dedykowane są najczęściej akumulatory trakcyjne, które są w stanie znieść wielokrotne cykle rozładowań, bez uszczerbku na ich możliwościach wydajnościowych.  

Regulatory ładowania dla instalacji PV

Aby zapobiec szybkiej utracie pozyskanej energii elektrycznej do ładowania akumulatorów oraz móc wykorzystywać w sposób maksymalny moc paneli fotowoltaicznych, zaleca się, aby w systemach fotowoltaicznych stosować regulatory (kontrolery) ładowania urządzeń. Nowoczesne kontrolery posiadają już opisany wcześniej system kontroli punktu maksymalnej mocy (MPPT), a ich zadaniem jest zabezpieczanie instalacji PV przed prądem zwrotnym, który mógłby rozładowywać akumulatory w czasie bezczynności fotoogniw. Akumulatory mogą też współpracować z dowolnym napięciem wejściowym i rozpoznawać napięcie znamionowe akumulatorów, zabezpieczając je przed niekontrolowanym rozładowywaniem lub przeładowaniem.