Αυτόνομα φωτοβολταϊκά συστήματα ηλιακά Πληροφορίες
Τα αυτόνομα φωτοβολταϊκά ηλιακά συστήματα έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν ανεξάρτητα από το ηλεκτρικό δίκτυο, και γενικά έχουν σχεδιαστεί και διαμορφωθεί για να τροφοδοτούν ορισμένα ηλεκτρικά φορτία DC ή / και AC. Αυτοί οι τύποι συστημάτων μπορεί να τροφοδοτούνται μόνο από μια φωτοβολταϊκή συστοιχία ή μπορούν να χρησιμοποιούν τον άνεμο, μια γεννήτρια κινητήρα ή μια βοηθητική ισχύ ως βοηθητική πηγή ισχύος σε αυτό που ονομάζεται φωτοβολταϊκό-υβριδικό σύστημα. Ο απλούστερος τύπος αυτόνομου φωτοβολταϊκού συστήματος είναι ένα σύστημα άμεσης ζεύξης, όπου η έξοδος DC μιας φωτοβολταϊκής μονάδας ή συστοιχίας συνδέεται απευθείας με φορτίο DC ( Εικ. 5.5 ). Δεδομένου ότι δεν υπάρχει αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας(μπαταρίες) σε συστήματα άμεσης ζεύξης, το φορτίο λειτουργεί μόνο κατά τις ώρες του ηλιακού φωτός, καθιστώντας αυτά τα σχέδια κατάλληλα για κοινές εφαρμογές όπως ανεμιστήρες εξαερισμού, αντλίες νερού και αντλίες μικρής κυκλοφορίας για συστήματα θέρμανσης με ηλιακό θερμικό νερό. Η αντιστάθμιση της σύνθετης αντίστασης του ηλεκτρικού φορτίου με τη μέγιστη ισχύ εξόδου της φωτοβολταϊκής συστοιχίας αποτελεί κρίσιμο μέρος του σχεδιασμού ενός συστήματος άμεσης ζεύξης με καλή απόδοση. Για ορισμένα φορτία, όπως αντλίες νερού θετικής μετατόπισης. Ένας τύπος ηλεκτρονικού μετατροπέα DC-DC, που ονομάζεται ιχνηλάτης μέγιστου σημείου ισχύος (MPPT) χρησιμοποιείται μεταξύ της συστοιχίας και του φορτίου για να βοηθήσει στην καλύτερη χρήση της διαθέσιμης μέγιστης ισχύος εξόδου συστοιχίας.
Αυτόνομα φωτοβολταϊκά συστήματα ηλιακά Απλούστερος τύπος αυτόνομου φωτοβολταϊκού συστήματος
Σε πολλά αυτόνομα φωτοβολταϊκά συστήματα , οι μπαταρίες χρησιμοποιούνται για αποθήκευση ενέργειας. Το Σχήμα 5.6 δείχνει ένα διάγραμμα ενός τυπικού αυτόνομου Φ / Β συστήματος που τροφοδοτεί φορτία DC και AC. Το Σχήμα 5.7 δείχνει πώς μπορεί να διαμορφωθεί ένα τυπικό υβριδικό φωτοβολταϊκό σύστημα.
Αυτόνομα φωτοβολταϊκά ηλιακά συστήματα ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ
Διάγραμμα αυτόνομου φωτοβολταϊκού συστήματος με αποθήκευση μπαταρίας που τροφοδοτεί φορτία DC και AC
Διάγραμμα φωτοβολταϊκού υβριδικού συστήματος
Μετατροπή ηλιακής ενέργειας
Lana Chaar Ph.D. , στο Εγχειρίδιο Power Electronics (Δεύτερη Έκδοση) , 2007
26.5.2 Ανεξάρτητα φωτοβολταϊκά συστήματα
Τα αυτόνομα φωτοβολταϊκά συστήματα είναι συνήθως ένα υποκατάστατο ισχύος. Περιλαμβάνουν γενικά μονάδες ηλιακής φόρτισης, μπαταρίες αποθήκευσης και χειριστήρια / ρυθμιστές όπως φαίνεται στο Σχ. 26.18 . Τα συστήματα που είναι τοποθετημένα στο έδαφος ή στην οροφή θα απαιτούν δομή στήριξης και εάν επιθυμείται ισχύ 120/240 volt ac, απαιτείται επίσης μετατροπέας dc σε ac . Χρησιμοποιούνται ειδικά σε απομακρυσμένα μέρη που δεν είναι συνδεδεμένα στο ηλεκτρικό δίκτυο. Σε πολλά αυτόνομα φωτοβολταϊκά συστήματα, οι μπαταρίες χρησιμοποιούνται για αποθήκευση ενέργειας. Στη συνέχεια χρησιμοποιείται ένας ελεγκτής φόρτισης για τον έλεγχο ολόκληρου του συστήματος και την αποτροπή υπερφόρτισης και υπερφόρτισης της μπαταρίας. Φωτοβολταϊκές μονάδες φορτίστε την μπαταρία κατά τη διάρκεια της ημέρας και τροφοδοτεί το φορτίο όπως απαιτείται.
Αυτόνομα φωτοβολταϊκά ηλιακά συστήματα ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ
Διάγραμμα αυτόνομου φωτοβολταϊκού συστήματος με ισχύ αποθήκευσης μπαταρίας dc και φορτία AC [ 6 ].
Μπαταρίες Αυτόνομα φωτοβολταϊκά συστήματα ηλιακά
Οι μπαταρίες χρησιμοποιούνται συχνά σε φωτοβολταϊκά συστήματα για την αποθήκευση ενέργειας που παράγεται από τη φωτοβολταϊκή συστοιχία κατά τη διάρκεια της ημέρας και την τροφοδοσία της σε ηλεκτρικά φορτία όπως απαιτείται (κατά τη διάρκεια της νύχτας ή με συννεφιά). Επιπλέον, χρειάζονται επίσης μπαταρίες στα συστήματα παρακολούθησης για να διατηρηθεί η λειτουργία σε MPP προκειμένου να παρέχονται ηλεκτρικά φορτία με σταθερές τάσεις. Σχεδόν, οι περισσότερες από τις μπαταρίες που χρησιμοποιούνται σε φωτοβολταϊκά συστήματα είναι μολύβδου οξέος βαθύ κύκλο [ 27 ]. Αυτές οι μπαταρίες έχουν παχύτερες πλάκες μολύβδου που τις κάνουν να ανέχονται βαθιές εκκενώσεις . Όσο παχύτερες είναι οι πλάκες μολύβδου, τόσο μεγαλύτερη είναι η διάρκεια ζωής. Όσο βαρύτερη είναι η μπαταρία για ένα δεδομένο μέγεθος ομάδας, τόσο πιο παχιά είναι η πλάκα και τόσο καλύτερη θα ανεχθεί η μπαταρία βαθιά εκκένωση [ 28 ].
Όλες οι μπαταρίες βαθιού κύκλου βαθμολογούνται σε ampere-hour όπου η χωρητικότητα Ampere-hour (AH) είναι μια ποσότητα της ποσότητας χρησιμοποιήσιμης ενέργειας που μπορεί να αποθηκεύσει σε ονομαστική τάση. Για παράδειγμα, μια ώρα αμπέρ είναι ένα αμπέρ για μία ώρα ή 10 Α για το δέκατο της ώρας και ούτω καθεξής [ 29 ]. Ένας καλός ρυθμός φόρτισης είναι περίπου το 10% της συνολικής χωρητικότητας της μπαταρίας ανά ώρα (δηλ. Η μπαταρία των 200 αμπέρ-ωρών φορτίζεται στα 20Α). Αυτό θα μειώσει την απώλεια και τη ζημιά των ηλεκτρολυτών στις πλάκες [ 28 ]. Ένα φωτοβολταϊκό σύστημα μπορεί να έχει μέγεθος ώστε να αποθηκεύει επαρκή ποσότητα ισχύος στις μπαταρίες για να ικανοποιεί τη ζήτηση ισχύος κατά τη διάρκεια αρκετών ημερών συννεφιασμένου καιρού. Αυτό είναι γνωστό ως «ημέρες αυτονομίας».
26.5.2.2 Ελεγκτής φόρτισης Αυτόνομα φωτοβολταϊκά συστήματα ηλιακά
Ο ελεγκτής φόρτισης ρυθμίζει τη ροή ηλεκτρικής ενέργειας από τις φωτοβολταϊκές μονάδες στην μπαταρία και το φορτίο. Ο ελεγκτής διατηρεί την μπαταρία πλήρως φορτισμένη χωρίς να την υπερφορτίζει. Όταν το φορτίο αντλεί ισχύ, ο ελεγκτής επιτρέπει τη ροή φόρτισης από τις μονάδες στην μπαταρία, στο φορτίο ή και στα δύο. Όταν ο ελεγκτής αισθανθεί ότι η μπαταρία είναι πλήρως φορτισμένη, σταματά τη ροή φόρτισης από τις μονάδες. Πολλοί ελεγκτές θα αισθανθούν επίσης όταν τα φορτία έχουν πάρει πολύ ηλεκτρική ενέργεια από τις μπαταρίες και θα σταματήσουν τη ροή έως ότου αποκατασταθεί επαρκής φόρτιση στις μπαταρίες. Αυτή η τελευταία δυνατότητα μπορεί να επεκτείνει σημαντικά τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Ωστόσο, οι ελεγκτές σε αυτόνομο φωτοβολταϊκό σύστημαείναι πιο περίπλοκες συσκευές που εξαρτώνται από την κατάσταση φόρτισης της μπαταρίας, η οποία με τη σειρά της εξαρτάται από πολλούς παράγοντες και είναι δύσκολο να μετρηθεί. Ο ελεγκτής πρέπει να έχει μέγεθος ώστε να χειρίζεται το μέγιστο παραγόμενο ρεύμα.
Πρέπει να ληφθούν υπόψη αρκετά χαρακτηριστικά πριν από την επιλογή ενός ελεγκτή:
•
Ρυθμιζόμενα σημεία ρύθμισης .
•
Αποσύνδεση υψηλής τάσης.
•
Αποσύνδεση χαμηλής τάσης.
•
Αντιστάθμιση θερμοκρασίας.
•
Προειδοποίηση χαμηλής τάσης.
•
Αντίστροφη προστασία ρεύματος.
Ο ελεγκτής πρέπει να διασφαλίζει ότι δεν ρέει ρεύμα από την μπαταρία στη συστοιχία τη νύχτα.
[products_category_show_by_id id = 237]
