Які типи сонячних енергетичних систем існують?

Системи сонячної енергії класифікуються за тим, як вони підключаються до комунальної мережі та як використовується електроенергія. Існує чотири основних типи:мережеві системи, автономні системи, гібридні системи та чисті системи постійного струму.

Усі чотири використовують по суті однакові сонячні панелі. Різниця полягає в тому, чи є підключення до мережі, чи є батарея та чи подається живлення як змінний або постійний струм. Який із них підійде саме вам, залежить від того, чи доступна мережа у вашому регіоні, яка ціна на електроенергію та наскільки зашкодить відключення електроенергії.
 

Спершу наведено паралельне порівняння, а потім ближчий розгляд кожного типу.
 

1. Сонячні системи, прив’язані до мережі: подача електроенергії безпосередньо в мережу

Як це працює

Протягом дня панелі виробляють електроенергію постійного струму. Прив’язаний до мережі інвертор перетворює його в змінний струм, який відповідає частоті та фазі мережі. Електроенергія спочатку постачає ваші власні навантаження, а надлишки продаються в мережу. Вночі або в похмурі дні, коли панелі не можуть задовольнити вашу потребу, ви купуєте електроенергію з мережі. Батарея не використовується.

З чого складається

Сонячні панелі та монтажна конструкція:панелі перетворюють сонячне світло в електрику, а монтажна конструкція задає кут нахилу та опір вітру.

Мережевий інвертор:серце системи. Він виконує відстеження точки максимальної потужності (MPPT), перетворює постійний струм на змінний і забезпечує захист підключення до мережі.

Захист з боку постійного струму:Кабелі постійного струму, перемикачі постійного струму та об’єднувальна коробка (у невеликих струнних системах об’єднувальна коробка часто не входить).

Розподільна коробка змінного струму:містить автоматичні вимикачі та пристрій захисту від перенапруги.

Лічильник:лічильник виробництва або двонаправлений лічильник, який використовується для розрахунку електроенергії, що експортується в мережу.

Блискавкозахист, заземлення та моніторинг:вони забезпечують безпеку системи та дозволяють віддалено перевіряти дані про генерацію.

Де підходить

Він найкраще працює там, де споживання електроенергії вдень велике, а мережа стабільна: власноруч побудовані будинки та вілли з корисною площею даху, а також фабрики, склади, супермаркети та школи, які працюють протягом дня. Він має найменші інвестиції та найпростішу конструкцію, і це тип із найбільшою встановленою потужністю в усьому світі.

Приклади та рекомендації

Сільський будинок власного будівництва:з приблизно 60 до 80 квадратних метрів площі даху, ви можете встановити близько 8 до 10 кВт. Виберіть однофазний або трифазний інвертор. Річна генерація залежить від місцевого сонячного світла, тому оцініть її, використовуючи дані місцевого опромінення.

Будівля заводу:великий дах і високе денне навантаження підходять для системи потужністю від 300 кВт до 1 МВт, яка використовується в основному для власного споживання з надлишком, що експортується в мережу. Окупність зазвичай коротша, ніж для житлових систем.

Пам'ятайте одну річ

Прив’язана до мережі система автоматично вимикається, коли мережа вимикається (захист від острівців). Це означає, що будинок із підключеною до мережі системою все ще не має електроенергії під час відключення.
 

2. Незалежні від мережі сонячні системи: повністю незалежні від мережі

Як це працює

Живлення від панелей спочатку заряджає акумулятор. Коли навантаження споживають електроенергію, батарея постачає їх через інвертор. Система є автономною і не має підключення до енергомережі.

З чого складається

Сонячні панелі та монтажна конструкція

Сонячний контролер заряду:заряджає акумулятор і захищає його, як правило, типу MPPT.

Банк акумуляторів:використовуються літій-залізо-фосфатні, свинцево-вугільні та гелеві свинцево-кислотні батареї. Ємність батареї визначає, як довго система може працювати без сонця.

Автономний інвертор:перетворює постійний струм батареї на змінний. Багато продуктів поєднують контролер і інвертор в одному блоці.

Розподільча та захисна апаратура

Резервний генератор (необов'язково):додаткове джерело під час тривалої хмарної або дощової погоди.

Де підходить

Місця, де немає мережі або де підключення до мережі коштує занадто дорого: острови, пасовища, прикордонні застави, гірські будинки, віддалені дослідницькі станції та базові станції телекомунікацій.

Приклади та рекомендації

Будинок пастуха:із щоденним споживанням приблизно від 5 до 8 кВт-год, установкою приблизно 3 кВт панелей, приблизно 10 кВт-год акумулятора та автономним блоком «все-в-одному» потужністю 3 кВт, який може працювати з холодильником, телевізором та освітленням. Порушуйте використання електроприладів великої потужності.

Підказка щодо розміру:розмір батареї відповідно до кількості послідовних хмарних днів, які ви хочете охопити. Резервуйте 2-3 дні, як правило, і більше, якщо сонячне світло ненадійне.

Більша частина вартості автономної системи йде на батарею. Термін служби батареї має великий вплив на загальну вартість, тому не судіть лише за попередньою ціною.
 

3. Гібридні сонячні системи: прив’язане до електромережі плюс сховище, живлення від мережі та резервне копіювання

У промисловості цей вид частіше називають aгібридна мережева/немережева системаабо aгібридна система solar-plus-storage. Він додає батарею до підключеної до мережі системи, щоб вона могла взаємодіяти з мережею, а також самостійно подавати електроенергію під час відключення.

Як це працює

Денна генерація спочатку обслуговує навантаження. Надлишок енергії заряджає батарею, а коли батарея заповнена, залишок експортується в мережу. Вночі навантаження споживаються від батареї, а коли батарея розряджається, від мережі. Коли мережа вимикається, система перемикається в автономний режим і продовжує живити критичні навантаження через резервний порт.

З чого складається

Сонячні панелі та монтажна конструкція

Гібридний інвертор:поєднує в одному блоці функції мережевого інвертора та акумуляторного інвертора. Це ключова частина обладнання, яка відрізняє цю систему від двох попередніх.

Акумулятор енергії:житлові системи в даний час покладаються в основному на фосфат літію і заліза.

Розумний лічильник або трансформатор струму:вимірює споживання домогосподарства та потужність, що надходить до та з мережі, яку система використовує, щоб вирішити, коли заряджати та розряджати.

Система енергоменеджменту (EMS):встановлює робочі стратегії, такі як заряджання та розряджання відповідно до цін на електроенергію за часом використання.

Резервна панель завантаження:критичні навантаження, такі як холодильник, освітлення та мережеве обладнання, підключаються до резервного порту.

Де підходить

Райони з частими відключеннями або нестабільною мережею

Місця з великою різницею між цінами на електроенергію в пік і поза піком, де можна заряджати, коли електроенергія дешева, і розряджати, коли вона дорога

Користувачі, чутливі до перебоїв у електроживленні: домашні офіси, тваринницькі ферми, холодильні камери та невеликі клініки

Приклади та рекомендації

Вілла госп.:Панелі потужністю від 8 до 10 кВт з акумулятором від 10 до 20 кВт/год. Підключіть холодильник, освітлення, маршрутизатор і деякі розетки до резервного порту. Чи можуть бути включені великі навантаження, такі як кондиціонери повітря, залежить від резервної вихідної потужності інвертора.

Тваринницька ферма:встановити мережеву систему зі сховищем, щоб обладнання вентиляції, опалення та питної води продовжувало працювати під час відключення.

Гібридна система коштує дорожче, ніж мережева. Додаткові гроші купують дві можливості: резервне живлення під час відключень і ціновий арбітраж. Чи окупиться це, залежить від того, як часто відбуваються збої в мережі, і від вашого тарифу на електроенергію.
 

4. Чисті сонячні системи постійного струму: живлення постійного струму без інверсії

Як це працює

Постійний струм від панелей не перетворюється на змінний. Він переходить безпосередньо до навантажень постійного струму. Деякі системи включають акумулятор і контролер, а деякі взагалі не мають акумулятора: коли світить сонце, навантаження працює, а коли його немає, навантаження зупиняється.

З чого складається

Сонячні панелі

Контролер постійного струму(потрібен тільки в системах з акумулятором)

Акумулятор(необов'язково)

Навантаження постійного струму:Світлодіодні ліхтарі, водяні насоси постійного струму, вентилятори постійного струму, камери та подібне обладнання

Без інвертора структура є найпростішою з чотирьох, і є один крок перетворення менше, на якому втрачається енергія.

Де підходить

У місцях, де навантаження є постійним струмом, потужність невелика, а обладнання розкидане: вуличні ліхтарі на сонячних батареях, садові ліхтарі, водяні насоси на сонячних батареях, зрошення ферм, світлофори та обладнання для спостереження, а також малі комунікаційні пристрої.

Приклади та рекомендації

Сонячне вуличне світло:звичайна конфігурація - панель на кілька десятків ват, літієва батарея і контролер. Світло вмикається автоматично вночі, і кабель не потрібен.

Сонячний водяний насос:панелі безпосередньо керують насосом постійного струму. Чим сильніше сонячне світло протягом дня, тим більше води закачується в накопичувальний резервуар для подальшого використання. Ви можете відмовитися від батареї та значно заощадити.

Його межі чіткі. Він не може живити звичайні побутові прилади змінного струму безпосередньо, а рівень потужності не може бути дуже високим.

5. Як вибрати серед чотирьох систем

Опрацюйте ці запитання по порядку:

Чи є сітка?Якщо ні, виберіть автономний або чистий постійний струм. Якщо так, перейдіть до наступного запитання.

Скільки зашкодить відключення?Якщо багато, вибирайте гібридну систему. Якщо не багато, вибирайте сітку.

Ваші навантаження є приладами змінного струму чи навантаженнями постійного струму?Якщо вам потрібно живити лише навантаження постійного струму, такі як вуличні ліхтарі чи насоси, достатньо чистого постійного струму.

Який ваш бюджет?Для такої ж сонячної потужності підключення до мережі є найдешевшим. Гібридні та автономні системи збільшують вартість акумуляторів.

FAQ

З: Чому підключена до мережі система не працює під час відключення електроенергії?Тому що інвертор має захист від островів. Якби система продовжувала подавати електроенергію в глуху мережу, це поставило б під загрозу працівників комунальних служб, які виконують ремонт, тому вона повинна автоматично відключатися. Якщо вам потрібна електроенергія під час відключень, виберіть гібридну систему.

Питання: чи можна згодом автономну систему перетворити на гібридну?Так, але це залежить від наявного обладнання. Якщо в оригінальній системі використовується автономний інвертор, його зазвичай потрібно замінити на гібридний інвертор. Панелі та монтажну конструкцію, як правило, можна використовувати повторно.

З: Чи система постійного струму енергоефективніша за систему змінного струму?Він втрачає менше енергії, оскільки немає кроку інверсії, але лише якщо навантаження вже є пристроєм постійного струму. Купівля приладів постійного струму лише для того, щоб заощадити на втратах при перетворенні, зазвичай коштує більше, ніж заощаджує.

З: Який тип є найкращим для будинку?Якщо мережа стабільна і хтось перебуває вдома, споживаючи електроенергію протягом дня, підключення до мережі є найкращим варіантом. Якщо збої часті або розрив між цінами в пік і поза піком великий, розгляньте гібридну систему. Окупність залежить від місцевих цін на електроенергію, політики стимулювання та фактичного використання, тому попросіть кваліфікованого місцевого монтажника для оцінки.