Ako funguje fotovoltický (fotovoltaický) systém a z čoho pozostáva?
Využívanie slnečnej energie na výrobu elektriny sa stáva čoraz populárnejším riešením. Ako fungujú domáce solárne elektrárne a z akých prvkov sú vyrobené? Ďalej sa pokúsime všetko podrobne vysvetliť.
Klasický fotovoltický (fotovoltaický) systém sa skladá z fotovoltických (fotovoltaických) modulov, meniča, montážnej konštrukcie, ochrany na strane DC a AC a kabeláže.
Ako funguje fotovoltický (fotovoltaický) systém a z čoho pozostáva?
Využívanie slnečnej energie na výrobu elektriny sa stáva čoraz populárnejším riešením. Ako fungujú domáce solárne elektrárne a z akých prvkov sú vyrobené? Ďalej sa pokúsime všetko podrobne vysvetliť.
Klasický fotovoltický (fotovoltaický) systém sa skladá z fotovoltických (fotovoltaických) modulov, meniča, montážnej konštrukcie, ochrany na strane DC a AC a kabeláže.
Najdôležitejším prvkom fotovoltického (fotovoltaického) systému sú fotovoltické (fotovoltaické) články, v ktorých sa energia slnečného žiarenia premieňa na elektrinu v dôsledku tzv. fotovoltický (fotovoltaický) efekt. Najčastejšie používané články sú vyrobené z monokryštalického alebo polykryštalického kremíka. Tento prvok je podrobený predbežnej úprave, v dôsledku čoho sa získajú vhodne vyčistené kremíkové doštičky s hrúbkou 0,2 mm, v ktorých bola vytvorená potenciálna bariéra. Štruktúra oblátok je charakterizovaná prítomnosťou početných priehlbín, vďaka ktorým je ich povrch väčší a článok môže absorbovať viac slnečnej energie a tým vyrábať viac elektriny. Články zapojené do série alebo paralelne, správne zaistené a umiestnené v kryte, tvoria fotovoltický (fotovoltaický) modul.
Generovanie elektrického prúdu vo fotovoltických (fotovoltaických) moduloch je možné vďaka existencii polovodičového spojenia PN v kremíkovej doštičke, v ktorom elektrický prúd prúdi pod vplyvom dopadajúcich fotónov. Fotovoltické (fotovoltaické) moduly na báze článkov z kryštalického kremíka pozostávajú z rámu, spojovacej skrinky, filmu PET a EVA, spojených článkov a tvrdeného skla, ako je to znázornené na obrázku nižšie.
Ďalším prvkom, ktorý tvorí fotovoltický (fotovoltaický) systém, je invertor. Jedná sa o zariadenie, ktorého úlohou je prevádzať jednosmerný prúd a napätie z modulov na striedavý prúd a napätie s parametrami identickými s elektrinou v nízkonapäťovej sieti (230/400 V). Fotovoltický (fotovoltaický) invertor, tiež známy ako invertor, vám umožňuje ovládať a monitorovať činnosť celého fotovoltického (fotovoltaického) systému. Dôležitým prvkom, ktorý vytvára invertor, je elektronický sledovač maximálneho výkonu v reťazcoch modulov MPPT, ktorý mení napätie a prúd v závislosti od slnečného žiarenia modulov tak, aby sa za daných podmienok získal najvyšší výkon generátora.
Fotovoltické (fotovoltaické) moduly a invertory sú chránené proti možnému prepätiu vďaka príslušnej ochrane jednosmerného a striedavého prúdu. Poistky sú zariadenia, ktorých úlohou je chrániť inštaláciu pred prúdom príliš veľkého množstva prúdu otvorením obvodu. Obmedzovače prepätia inštalované na strane jednosmerného prúdu chránia zariadenie pred prechodnými prepätiami spôsobenými napríklad úderom blesku do elektrického vedenia. Na strane striedavého prúdu, teda za fotovoltickým (fotovoltaickým) invertorom a pred rozvádzačom v budove sú nainštalované nadprúdové ističe na ochranu pred elektrickým preťažením. Hodnota miniatúrnych ističov je prispôsobená maximálnemu výstupnému prúdu meniča pri efektívnom napätí.
Kabeláž je dôležitým prvkom systému z hľadiska optimalizácie prevádzky fotovoltického (fotovoltaického) systému. Prierez solárnych káblov závisí od výkonu zariadenia. Najčastejšie sa používajú káble s prierezom 4 mm2 alebo 6 mm2. Použité káble by mali byť odolné voči UV žiareniu, vlhkosti, nízkej a vysokej teplote. V porovnaní s bežnými káblami s rovnakým priemerom jadra majú solárne káble väčší vonkajší priemer, sú dvojito izolované a majú pozinkovaný medený drôt. Úlohou fotovoltických (fotovoltaických) káblov je transportovať prúd generovaný v moduloch do invertora. Prepojenie fotovoltických (fotovoltaických) panelov s invertorom je realizované tzv Konektory MC4.
Pri projektovaní fotovoltického (fotovoltaického) systému je veľmi dôležité zvoliť vhodnú štruktúru na upevnenie modulov. Montážny systém sa volí v závislosti od typu strešnej krytiny, uhla sklonu a orientácie strechy. Konštrukcie musia zabezpečiť pevné upevnenie panelov pri zachovaní kontinuity strešnej krytiny (nesmú presakovať). Montážne systémy určené na montáž na šikmé strechy pozostávajú z hliníkových profilov pripevnených na krokve špeciálnymi montážnymi kotvami. Na plochých strechách sa pre získanie vhodného uhla sklonu a orientácie panelov používajú systémy v tvare krídel, ktoré umožňujú vhodné umiestnenie panelov. Systémy pre pozemné inštalácie sa vyrábajú pomocou oceľových podpier zaskrutkovaných / zatĺkaných do zeme alebo pripevnených k základu.
Zhrnutie: najdôležitejšími prvkami fotovoltického (fotovoltaického) systému sú fotovoltické (fotovoltaické) moduly vyrobené zo sériovo zapojených článkov a invertor, ktorý prevádza jednosmerný prúd na striedavý striedavý prúd. Tieto prvky však nemôžu spolupracovať bez správneho vzájomného prepojenia pomocou solárnych káblov, použitia bezpečnostných opatrení a výberu vhodného montážneho systému.
