Solární energie přestala být příslibem budoucnosti a stala se současným a velmi reálným energetickým řešením. Díky úsilí o udržitelnost a technologických vylepšení se stále více domácností a společností rozhoduje pro instalaci solárních fotovoltaických systémů, aby snížily účty za elektřinu a ekologická stopa.
Ale aby bylo možné co nejlépe využít tento zdroj čisté energie, je nezbytné znát části, které tvoří sluneční soustavu, a rozumět tomu, jak každá z nich funguje. Od solárních panelů viditelných na střechách až po investoři, Baterie, montážní systémy a co víc, každý z nich hraje strategickou roli v rámci efektivní instalace.
Co je solární fotovoltaický systém?
Solární fotovoltaický systém je soubor komponentů určených k přeměně slunečního záření na využitelnou elektřinu.ať už pro domácí, průmyslové nebo komerční použití. Jeho jádro je tvořeno solárními panely, i když kompletní systém zahrnuje další části, které jsou pro jeho provoz neméně důležité, jako např regulačních orgánů, investoři, struktury a v některých případech, Baterie.
Existují dva hlavní typy solárních systémů: systémy připojené k síti (vlastní spotřeba) a izolované systémy (mimo síť). Oba se snaží využít sluneční energii, ale dělají to odlišně v závislosti na tom, zda jsou nebo nejsou spojeni se sluncem. konvenční elektrická síť.
Základní součásti sluneční soustavy
Fotovoltaická solární instalace se skládá z řady prvků, které spolupracují na zachycování, ukládání a distribuci sluneční energie přeměněné na elektřinu. Níže analyzujeme každý z nich do hloubky.
1. Solární panely
Solární panely jsou zodpovědné za zachycování slunečního záření a jeho přeměnu na elektřinu. Jsou tvořeny maticí Fotovoltaické články které fungují díky fotovoltaický efekt, fyzikální jev, který umožňuje určitým polovodičovým materiálům generovat elektrický proud, když jsou vystaveny světlu.
Nejběžnější materiály používané k výrobě těchto článků jsou monokrystalický, polykrystalický a amorfní křemík. Nechybí ani pokročilé technologie jako např arsenid galia (GaAs) a telurid kadmia (CdTe).
Buňky jsou uspořádané v zapouzdřených modulech a chráněné několika vrstvami (jak uvidíme později), což z nich dělá nejexponovanější, ale také nejviditelnější složku systému.
2. Regulátor nabíjení
Regulátor nabíjení funguje jako prostředník mezi solárními panely a bateriemi. Jeho hlavní funkcí je předcházet Baterie přetížené nebo přebité, což vám umožní maximalizovat vaše užitečný život a zajistit a spolehlivý provoz systému. Pro optimální výkon se můžete obrátit na Technická příručka k instalaci solárních panelů.
Existují dva typy regulátorů:
- PWM (Pulse Width Modulation): levnější, ideální pro malé systémy, i když méně efektivní v řízení energie.
- MPPT (sledování maximálního výkonu): umožní vám maximálně využít energii generovanou panely a přizpůsobit jejich provoz tak, aby bylo dosaženo maximální bod výkonu.
Obvyklé doporučení: používat MPPT regulátory pro instalace nad 500W a tím zaručit a optimální výkon.
3. Investor
Solární invertor přeměňuje stejnosměrný proud (DC) generovaný panely a uložený v bateriích na střídavý proud (AC), který používáme doma v běžných zásuvkách. V systémech připojených k síti střídač také synchronizuje generovaný proud s elektrickou sítí a v izolovaných systémech může zahrnovat další funkce, jako je řízení využití záložní generátory nebo ovládat celý systém.
Některé moderní měniče to dokonce umožňují sledovat spotřebu a výroba energie z mobilu, čímž se optimalizuje využití vyrobené energie. Kromě toho je vhodné přezkoumat výhody otočné solární panely které mohou zlepšit efektivitu vaší instalace.
4. Solární baterie
Baterie jsou nezbytné v izolovaných instalacích, protože umožňují ukládat vyrobenou elektřinu pro použití, když není sluneční světlo (v noci nebo při zatažené obloze). V systémech připojených k síti je použití úložiště volitelné, ale stále častější v instalacích, které hledají energetická nezávislost.
Nejpoužívanější typy baterií:
- Kyselina olova (AGM nebo gel): ekonomický, i když s kratší životností a účinností.
- Lithium: dražší, ale také odolnější, výkonnější, lehčí a s větší vybíjecí kapacitou.
Lithiové baterie se v posledních letech dostaly do popředí zájmu pro jeho výkon, snadné monitorování a menší potřebu údržby. Pro více informací o jeho použití se můžete podívat na aspekty údržby solárních panelů.
5. Nosná konstrukce
Aby solární panely vykonávaly svou práci správně, musí být instalovány na konstrukci, která je udržuje stabilní a ve správném sklonu. Tyto konstrukce lze instalovat do:
- Střechy: s koplanárními systémy, s úhlovou nebo balastovou strukturou.
- Půda: ideální pro solární farmy nebo velké instalace.
Správná orientace (ve Španělsku na jih) a adekvátní úhel maximalizují solární kolekce a výkon systému. Chcete-li se dozvědět více o správné instalaci, viz průvodce instalací solárních panelů.
6. Elektroinstalace a elektrické ochrany
I když si toho nikdo nevšimne, kabely a ochranné systémy jsou životně důležité pro správné fungování a bezpečnost fotovoltaické instalace. Jsou to prvky, které musí odolávat extrémním podmínkám prostředí, tzn Je důležité, aby byly speciálně certifikovány pro solární použití, čímž je zaručena dlouhá životnost a nízký elektrický odpor. Chcete-li získat další podrobnosti o zabezpečení, doporučujeme přečíst si náklady a výkon systémů solárních panelů.
Navíc v ceně ochrany, jako jsou pojistky, jističe a uzemňovací systémy aby nedošlo k přetížení, zkratu a úrazu elektrickým proudem.
7. Spojovací skříňka
Propojovací skříňka je bod, kde se sbíhají všechny kabely od fotovoltaických modulů a odkud začíná propojení se zbytkem systému. Je umístěn na zadní straně každého panelu a je obvykle navržen tak, aby odolal nepříznivým podmínkám prostředí. Některé dokonce zahrnují blokovací nebo bypass diody aby nedocházelo ke ztrátám energie, když je část panelu zastíněna.
8. Pomocný generátor (volitelný)
V izolovaných instalacích lze přidat záložní generátor, zejména v lokalitách, kde jsou několik dní v řadě nepříznivé podmínky. Tento generátor se může automaticky aktivovat, když jsou baterie vybité a systém nedostává dostatek slunečního záření, aby se sám napájel. V těchto případech může být užitečné zvážit přenosné solární panely pro nouzové situace.
Detailní části solárního panelu
Solární panely jsou navrženy tak, aby odolávaly všem typům povětrnostních podmínek a sloužily svému účelu po celá desetiletí. K tomu se skládají z několika vrstev, z nichž každá má specifickou funkci:
- Tvrzené sklo: první vrstva, chrání před nárazy a umožňuje průchod slunečního záření téměř bez ztrát.
- EVA (ethylvinylacetát) zapouzdřující látka: Absorbuje tepelný stres a chrání buňky před vlhkostí a dalšími prvky.
- Solární články: Jsou to, co přeměňuje světlo na elektřinu.
- Další vrstva zapouzdřeného materiálu EVA: podobně jako předchozí, na zadní straně buněk.
- Zadní vrstva (backsheet): Obvykle se vyrábí z polymerů, jako je PET nebo TPT. Izoluje a chrání před živly.
- Hliníkový rám: Poskytuje konstrukční tuhost panelu, usnadňuje montáž a chrání okraje skla.
- Připojovací krabice: propojuje články se zbytkem systému a může obsahovat další ochrany.
Tento vrstvený design zlepšuje výkon, odolnost a bezpečnost fotovoltaických modulů.
Výroba solárních panelů
Výrobní proces solárního panelu je vysoce technický a vyžaduje řadu kroků, které zajistí kvalitu a konečnou účinnost produktu.
1. Výroba křemíku
Vše začíná čištěním křemíku, který prochází procesy tavení, aby se staly ingoty. Tyto ingoty jsou nařezány na tenké pláty nazývané oplatky.
2. Doping oplatek
Chemické nečistoty jako fosfor a bor se přidávají do destiček, aby se změnila jejich vodivost a umožnilo se vytvoření elektrického pole (pn přechod).
3. Tvorba solárních článků
Dopované destičky jsou potaženy antireflexními materiály a vyleptány vzory pro zlepšení kolekce světla. Pro více informací o vývoji těchto technologií můžete konzultovat historický vývoj solárních panelů.
4. Montáž
Články jsou spojeny do série pomocí vodivé pásky, tvořící řetězce. Tyto řetězce jsou mezi sebou zapouzdřeny vrstvy EVA, skla a zadní fólie.
5. Rámování a spojovací krabice
Modul je namontován v hliníkovém rámu a je doplněna propojovací krabicí pro snadné zapojení.
6. Kontroly kvality
Každý panel je testován na výkon, odolnost, vystavení extrémním podmínkám a vizuální skenování, které zajišťuje nepřítomnost praskliny nebo vady.
Díky tomu si současné panely dokážou udržet účinnost 25 až 30 let i déle.
Rozdíly mezi izolovanými a síťovými systémy
Při výběru solární instalace je jedním z velkých dilemat, zda zvolit izolovaný systém (mimo síť) nebo připojený k síti (vlastní spotřeba). Podívejme se na jejich hlavní rozdíly:
- Vlastní spotřeba: vyrábí energii pro domácnost a využívá síť jako zálohu. Můžete prodávat přebytky a nepotřebujete nutně baterie.
- Izolovaný: Není závislý na elektrické síti, vyžaduje baterie a (volitelně) generátor. Ideální pro oblasti bez přístupu k síti.
Oba systémy mají své výhody, ale vlastní spotřeba je nejčastější v městských oblastech a izolovaný systém se obvykle používá v odlehlých oblastech.
Je zřejmé, že Solární energie umožňuje uživatelům a společnostem šetřit, být autonomnější a snižovat svůj dopad na životní prostředí. Díky podrobné znalosti každé části systému lze činit lepší rozhodnutí při instalaci nebo údržbě účinné a dlouhotrvající fotovoltaické instalace.