24V ΑΥΤΟΝΟΜΑ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΑ : Φωτοβολταϊκή εγκατάσταση με 24V
φωτοβολταικά πάνελ
24V ΑΥΤΟΝΟΜΑ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΑ: Ένα φωτοβολταϊκό σύστημα 24V stand alone ή Stand
Alone αποτελείται από μια σειρά μεμονωμένων φωτοβολταϊκών πλαισίων (ή πάνελ)
συνήθως 24 βολτ με έξοδο ισχύος μεταξύ 250 και 390 + watt το καθένα. Αυτές οι
φωτοβολταϊκές μονάδες ( για 24V ΑΥΤΟΝΟΜΑ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΑ ) συνδυάζονται στη
συνέχεια σε μία μόνο συστοιχία για να δώσουν την επιθυμητή ισχύ εξόδου. Ένα απλό
αυτόνομο φωτοβολταϊκό σύστημα είναι ένα αυτόματο ηλιακό σύστημα που παράγει
ηλεκτρική ενέργεια για να φορτίζει τράπεζες μπαταριών κατά τη διάρκεια της
ημέρας για χρήση τη νύχτα όταν η ηλιακή ενέργεια δεν είναι διαθέσιμη. Ένα
αυτόνομο φωτοβολταϊκό σύστημα μικρής κλίμακας χρησιμοποιεί επαναφορτιζόμενες
μπαταρίες για την αποθήκευση της ηλεκτρικής ενέργειας που παρέχεται από
φωτοβολταϊκά πάνελ ή συστοιχίες.
24v ΑΥΤΟΝΟΜΑ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ – ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ
Τα αυτόνομα φωτοβολταϊκά συστήματα είναι ιδανικά για απομακρυσμένες αγροτικές
περιοχές και εφαρμογές όπου άλλες πηγές ενέργειας είναι είτε μη πρακτικές είτε
δεν είναι διαθέσιμες για την παροχή ενέργειας για φωτισμό, συσκευές και άλλες
χρήσεις. Σε αυτές τις περιπτώσεις, είναι πιο αποδοτικό να εγκατασταθεί ένα
ενιαίο αυτόνομο φωτοβολταϊκό σύστημα από το να πληρώνει το κόστος για την τοπική
εταιρεία ηλεκτρισμού να επεκτείνει τις ηλεκτρικές γραμμές και τα καλώδια
απευθείας στο σπίτι.
Τα 24V ΑΥΤΟΝΟΜΑ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΑ είναι ένα ηλεκτρικό σύστημα που
αποτελείται από και αποτελείται από μία ή περισσότερες φωτοβολταϊκές μονάδες,
αγωγούς, ηλεκτρικά εξαρτήματα και ένα ή περισσότερα φορτία. Αλλά ένα
φωτοβολταϊκό σύστημα μικρής κλίμακας δεν χρειάζεται να συνδέεται με μια στέγη ή
με δομές οικοδομής για οικιακές εφαρμογές, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για φορτηγά,
RV, βάρκες, σκηνές, κάμπινγκ και οποιαδήποτε άλλη απομακρυσμένη τοποθεσία.
Πολλές εταιρείες προσφέρουν τώρα φορητά ηλιακά κιτ που σας επιτρέπουν να
παρέχετε τη δική σας αξιόπιστη και δωρεάν ηλιακή ηλεκτρική ενέργεια οπουδήποτε
κι αν πάτε ακόμα και σε δύσκολες τοποθεσίες.
Απλοποιημένο σταθερό φωτοβολταϊκό σύστημα
Stand Alone PV System
Ενώ ένα βασικό στοιχείο και το κόστος ενός αυτόνομου φωτοβολταϊκού συστήματος
είναι η ηλιακή συστοιχία, απαιτούνται συνήθως άλλα εξαρτήματα. Αυτά
περιλαμβάνουν:
• Μπαταρίες : Οι μπαταρίες είναι ένα σημαντικό στοιχείο σε οποιοδήποτε
αυτόνομο φωτοβολταϊκό σύστημα αλλά μπορεί να είναι προαιρετικό ανάλογα με το
σχεδιασμό. Οι μπαταρίες χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση της ηλεκτρικής
ενέργειας που παράγεται από ηλιακή ενέργεια για νυχτερινή χρήση ή για χρήση
έκτακτης ανάγκης κατά τη διάρκεια της ημέρας. Ανάλογα με τη διαμόρφωση της
ηλιακής συστοιχίας, οι τράπεζες συσσωρευτών μπορούν να είναι 12V, 24V ή 48V και
πολλές εκατοντάδες αμπέρ συνολικά.
• Ελεγκτής φόρτισης : Ένας ελεγκτής φόρτισης ρυθμίζει και ελέγχει την έξοδο από
την ηλιακή συστοιχία για να αποφευχθεί η υπερβολική φόρτιση των μπαταριών (ή η
υπερβολική αποφόρτιση) με τη διασπορά της πλεονάζουσας ισχύος σε αντίσταση
φορτίου. Οι ελεγκτές φόρτισης σε ένα αυτόνομο φωτοβολταϊκό σύστημα είναι
προαιρετικοί, αλλά είναι καλό να υπάρχει κάποιος για λόγους ασφαλείας.
• Ασφάλειες και διακόπτες απομόνωσης : Αυτές επιτρέπουν την προστασία των
φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων από τυχαία βραχυκύκλωμα των καλωδίων, επιτρέποντας
την τροφοδοσία από τις φωτοβολταϊκές μονάδες και το σύστημα να σβήνει “OFF” όταν
δεν απαιτείται εξοικονόμηση ενέργειας και βελτίωση της διάρκειας ζωής της
μπαταρίας.
• Μετατροπέας : Ο μετατροπέας μπορεί να είναι μια άλλη προαιρετική μονάδα σε
αυτόνομο σύστημα. Οι μετατροπείς χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή της τάσης
συνεχούς ρεύματος (DC) 12V, 24V ή 48V από την ηλιακή γεννήτρια και τις μπαταρίες
σε εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) και ισχύ 120 VAC ή 240 VAC για χρήση στο σπίτι για
την τροφοδοσία του δικτύου AC συσκευές όπως τηλεοράσεις, πλυντήρια ρούχων,
καταψύκτες κλπ.
• Καλωδίωση : Η τελική συνιστώσα που απαιτείται στο ηλιακό φωτοβολταϊκό σύστημα
είναι η ηλεκτρική καλωδίωση. Τα καλώδια πρέπει να είναι κατάλληλα βαθμολογημένα
για τις απαιτήσεις τάσης και ισχύος. Το λεπτό τηλέφωνο δεν θα λειτουργήσει !.
Οι μπαταρίες είναι ένα σημαντικό στοιχείο και η καρδιά οποιουδήποτε αυτόνομου
ηλιακού συστήματος, είτε αυτό είναι ένα που χρησιμοποιεί μια μεγάλη γκάμα
πινάκων για την τροφοδοσία ενός σπιτιού ή ενός μικρού ηλιακού συστήματος pico
που χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία του κήπου, του υπόστεγα ή της λίμνης
ψαριών.
Απαιτούνται μπαταρίες εξαιτίας της διακύμανσης της παραγωγής που παραδίδεται
από τα φωτοβολταϊκά πάνελ ή τη συστοιχία. Μετατρέπουν επίσης την ηλεκτρική
ενέργεια σε αποθηκευμένη χημική ενέργεια για χρήση όταν η ηλιακή συστοιχία δεν
παράγει ενέργεια. Κατά τη διάρκεια των ωρών ηλιοφάνειας, η φωτοβολταϊκή
εγκατάσταση τροφοδοτείται απευθείας στο φορτίο, με την αποθήκευση επιπλέον
ηλεκτρικής ενέργειας στις μπαταρίες για μεταγενέστερη χρήση. Κατά τη διάρκεια
της νύχτας ή κατά τη διάρκεια μιας περιόδου χαμηλής ηλιακής ακτινοβολίας, όπως
μια νεφελώδη, βροχερή μέρα, τροφοδοτείται ενέργεια από το φορτίο από την
μπαταρία.
Έτσι, η αποθήκευση της μπαταρίας επιτρέπει την λειτουργία ενός αυτόνομου
φωτοβολταϊκού συστήματος όταν οι ηλιακοί συλλέκτες δεν παράγουν αρκετή ενέργεια
μόνοι τους με το μέγεθος αποθήκευσης της μπαταρίας να συνδέεται με την ηλεκτρική
χρήση. Υπάρχουν βασικά δύο τύποι μπαταριών που χρησιμοποιούνται για την
αποθήκευση ηλιακής ενέργειας: μπαταρίες βαθιάς κυκλοφορίας και μπαταρίες μικρού
κύκλου.
Deep Cycle Battery
Οι μπαταρίες οξέος μολύβδου βαθιάς κυκλοφορίας χρησιμοποιούνται γενικά για
την αποθήκευση της ηλιακής ενέργειας που παράγεται από τα φωτοβολταϊκά πάνελ
και, στη συνέχεια, για την εκφόρτιση της ενέργειας όταν απαιτείται ενέργεια. Οι
μπαταρίες βαθιάς κυκλοφορίας δεν είναι μόνο επαναφορτιζόμενες, αλλά έχουν
σχεδιαστεί ώστε να εκφορτίζονται επανειλημμένα σχεδόν καθ ‘όλη τη διάρκεια της
κατεύθυνσης σε πολύ χαμηλή φόρτιση.
Αποτελείται από συμπαγείς πλάκες μολύβδου, δεν είναι ασυνήθιστο να
εκκενώνονται οι μπαταρίες βαθιάς κυκλικής κυκλοφορίας έως και το 20% της
συνολικής τους χωρητικότητάς τους, προτού η ενέργεια παύσει να ρέει από την
μπαταρία ή ο ελεγκτής φόρτισης τους αποσυνδέει από το ηλιακό σύστημα. Οι ηλιακές
μπαταρίες με βαθύ κύκλο χρησιμοποιούνται στα περισσότερα ηλεκτρικά οχήματα, όπως
τα καροτσάκια γκολφ και τα περονοφόρα ανυψωτικά οχήματα.
Οι μπαταρίες βαθιάς κυκλοφορίας σχεδιάζονται ιδανικά για την αποθήκευση
ενέργειας που παράγεται από ένα αυτόνομο φωτοβολταϊκό σύστημα και στη συνέχεια
χρησιμοποιούνται για την παροχή ρεύματος σε συνεπή, καθημερινή βάση.
Ένας ελεγκτής φόρτισης, επίσης γνωστός ως ρυθμιστής φόρτισης, συνδέεται
ανάμεσα στους ηλιακούς συλλέκτες και τις μπαταρίες. Ο ελεγκτής φόρτισης
διασφαλίζει ότι η μέγιστη ισχύς των ηλιακών συλλεκτών ή του συστοιχού
κατευθύνεται για τη φόρτιση των μπαταριών χωρίς υπερβολική φόρτιση ή βλάβη.
Αυτοί λειτουργούν αυτόματα, με τους περισσότερους ελεγκτές φορτίου που
διατίθενται στο εμπόριο και έχουν ψηφιακή οθόνη για να δείξουν πόση ισχύς έχει
δημιουργηθεί ανά πάσα στιγμή, την κατάσταση φόρτισης των μπαταριών και τις
προγραμματιζόμενες ρυθμίσεις για την εκφόρτιση των μπαταριών σε φορτίο
ερεθιστικής αντίστασης για να ελαχιστοποιηθούν οι πιθανότητες θειώσεως των
κυψελών της μπαταρίας που επεκτείνουν τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.
Σε μερικά συστήματα με χαμηλή τάση μόνο, η ισχύς μπαταρίας των 12 ή 24 βολτ
μπορεί να χρησιμοποιηθεί άμεσα, αλλά αυτό απαιτεί τη χρήση οικιακών συσκευών και
φωτισμού σχεδιασμένου για DC χαμηλής τάσης. Η χρήση των μπαταριών επιτρέπει στο
σύστημα να παράγει χρηστική ισχύ ακόμη και αν δεν υπάρχει αρκετό φως για να
λειτουργούν τα Φ / Β κύτταρα. Ένα “αυτόνομο φωτοβολταϊκό σύστημα” αυτού του
τύπου προσφέρει ανεξαρτησία από τις εταιρείες παροχής ηλεκτρικής ενέργειας και
ηλεκτρικής ενέργειας. Ωστόσο, οι μπαταρίες θα εκφορτιστούν τελικά αν
χρησιμοποιηθούν για μεγάλες χρονικές περιόδους ή δεν υπάρχει εφεδρική πηγή
ενέργειας, ώστε τα αυτόνομα συστήματα να περιλαμβάνουν μια μικρή γεννήτρια
αερίου ή ντίζελ για παρατεταμένες περιόδους χωρίς ηλιοφάνεια ή να επαναφορτίζουν
τις μπαταρίες όταν πέφτουν κάτω από ένα 60 έως 80 τοις εκατό βάθος απόρριψης.
Η απλή στάση κατά μήκος συστημάτων DC για κατασκήνωση, φορτηγά,
ρυμουλκούμενα, σκηνές κ.λπ. είναι γενικά τα φθηνότερα και δημοφιλέστερα ηλιακά
φωτοβολταϊκά συστήματα, καθώς δεν απαιτούν μετατροπέα ή ελεγκτή και συχνά
διαθέτουν μικρές φωτοβολταϊκές συστοιχίες για άμεση χρήση φωτισμού.
Χρησιμοποιούνται συχνά σε τοποθεσίες που έχουν μόνο περιστασιακή ή ελαφριά
χρήση. Συχνά χρησιμοποιούν μια μικρή φωτοβολταϊκή διάταξη για να φορτίζουν μόνο
μια μικρή μπαταρία. Σε περιόδους σπάνιας χρήσης, η πλειοψηφία της τροφοδοσίας
παρέχεται από την μπαταρία.
Νέες τεχνολογίες ηλιακής χαμηλής τάσης έχουν εφαρμοστεί σε μια μεγάλη
ποικιλία εφαρμογών φωτισμού. Τα φώτα του δρόμου, τα φώτα ασφαλείας, τα ηλιακά
φώτα κήπου και οι λάμπες αυτοκινήτων μπορούν να σχεδιαστούν με μικρές,
ενσωματωμένες ηλιακές συστοιχίες, οι οποίες παράγουν ένα πλήρες αυτόνομο
φωτοβολταϊκό σύστημα. Εκτίθενται στον ήλιο όλη την ημέρα, αυτά τα φώτα μπορούν
να διατηρήσουν το ηλεκτρικό τους φορτίο για να παραμείνουν αναμμένα όλη τη
νύχτα. Οι ηλεκτρικές οδικές πινακίδες μπορούν να επωφεληθούν από τους ηλιακούς
συλλέκτες με τον ίδιο τρόπο, αν και ζωτικής σημασίας οδικές και κυκλοφοριακές
πινακίδες σε μεγάλους δρόμους και αυτοκινητόδρομους έχουν επίσης εναλλακτικές
πηγές ενέργειας ως εφεδρικό.
Τα αυτόνομα συστήματα εναλλασσόμενου ρεύματος, από την άλλη πλευρά,
χρησιμοποιούν έναν μετατροπέα (που δεν είναι συνδεδεμένος στο ηλεκτρικό δίκτυο),
τον ελεγκτή φόρτισης, τις μπαταρίες, τις ασφάλειες προστασίας και τις σχετικές
καλωδιώσεις. Τα αυτόνομα συστήματα AC χρησιμοποιούνται σε απομακρυσμένες
περιοχές, όπου το ηλεκτρικό δίκτυο είτε δεν υπάρχει είτε είναι δαπανηρό να
διατηρείται. Οι μπαταρίες παρέχουν ισχύ στον μετατροπέα που παράγει τα
απαιτούμενα 120 VAC ή 240 VAC για να χρησιμοποιηθεί από οικιακές συσκευές AC.
Αυτό είναι χαρακτηριστικό των περισσότερων οικιακών ή οικιακών φωτοβολταϊκών
ενεργειακών συστημάτων. Υπάρχουν δύο τύποι μετατροπέων: τους ημιτονοειδείς και
τους μη-ημιτονοειδείς μετατροπείς κύματος. Οι μετατροπείς μη ημιτονοειδούς
κύματος είναι φθηνότεροι και μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε αυτόνομα συστήματα
για μη κρίσιμες απαιτήσεις ισχύος όπως φωτισμό, ηλεκτρικά εργαλεία και αντλίες
για άντληση νερού κ.λπ. καθώς η κυματομορφή εξόδου τους είναι μη ημιτονοειδή.
Τα φωτοβολταϊκά συστήματα μικρής κλίμακας χρησιμοποιούνται σε πολλά
διαφορετικά περιβάλλοντα για διαφορετικές καταστάσεις που παρέχουν ενέργεια
εκτός δικτύου σε απομακρυσμένη ή αγροτική περιοχή. Η ευελιξία τους καθιστά
ιδανικά για κάθε περιοχή που δέχεται αρκετό ηλιακό φως για να καταστήσει το
σύστημα εφικτό. Αλλά υπάρχουν μερικοί παράγοντες που μπορεί να επηρεάσουν την
απόφαση του χρήστη να χρησιμοποιήσει το PV ως πηγή ενέργειας. Πρέπει να
λαμβάνονται υπόψη τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα ενός αυτόνομου
φωτοβολταϊκού συστήματος.
Πρώτα απ ‘όλα, η αυτόνομη ηλιακή ενέργεια απαιτεί τον ήλιο. Εάν η περιοχή δεν
λαμβάνει γενναιόδωρη ποσότητα άμεσου ηλιακού φωτός κάθε μέρα, το φωτοβολταϊκό
σύστημα μπορεί να μην είναι σε θέση να παράγει αρκετή ενέργεια όταν χρειάζεται ή
να φορτίσει τις μπαταρίες. Η υπερβολική σκίαση από τα περιβάλλοντα αντικείμενα
και το κάλυμμα νέφους είναι δύο πράγματα που μπορούν να επηρεάσουν την ποσότητα
του άμεσου ηλιακού φωτός που πλήττει τους ηλιακούς συλλέκτες, ώστε να
εντοπίζονται οι πιθανές περιοχές σκίασης, η θέση και ο προσανατολισμός των
φωτοβολταϊκών πλαισίων ή του πίνακα.
Άλλοι παράγοντες περιλαμβάνουν: επαρκή διαθέσιμη έκταση γης / επιφάνειας,
μέση ταχύτητα ανέμου, προϋπολογισμό συστήματος και σημαντική αποδοτικότητα του
συστήματος. Για παράδειγμα, η αποδοτικότητα του συστήματος ισούται με (ισχύ
εξόδου) / (power in), η συνολική αποδοτικότητα του συστήματος είναι το προϊόν
της αποτελεσματικότητας του στοιχείου, επομένως ένα ηλιακό φωτοβολταϊκό πάνελ
μπορεί να είναι ικανό να παρέχει μέγιστη ισχύ 100W στο σύστημα, αλλά λόγω των
απωλειών καλωδιώσεις, μετατροπείς, ελεγκτές κ.λπ., η φωτοβολταϊκή εγκατάσταση
μπορεί να παρέχει μόνο 60 Watt ή 60% της χωρητικότητάς της στην έξοδο, ενώ τα
υπόλοιπα χάνονται.
Σημαντικοί παράγοντες στην κατοχή ενός αυτόνομου φωτοβολταϊκού συστήματος
Πρώτον, πρέπει να γνωρίζετε πολύ καλά πώς και πότε χρησιμοποιείτε ηλεκτρική
ενέργεια. Οι ηλιακοί συλλέκτες δημιουργούν μόνο ηλεκτρική ενέργεια, ενώ ο ήλιος
λάμπει πάνω τους, οπότε μπορεί να χρειαστεί να αποθηκεύσετε αρκετό ηλεκτρικό
ρεύμα για να περάσετε μία ή δύο ημέρες συννεφιασμένων καιρικών συνθηκών. Σε αυτή
την περίπτωση η ηλιακή ηλεκτρική ενέργεια γίνεται ένας πολύτιμος πόρος, δεν θα
θέλετε να ζήσετε χωρίς αυτό, αλλά δεν θα θέλετε να το χάνετε. Προσπαθήστε να
μειώσετε τη ζήτηση ενέργειας μέσω μέτρων ενεργειακής απόδοσης.
Η αγορά συσκευών εξοικονόμησης ενέργειας και φώτων LED, για παράδειγμα, θα
μειώσει την ηλεκτρική σας ζήτηση και θα σας επιτρέψει να αγοράσετε ένα μικρότερο
αυτόνομο φωτοβολταϊκό σύστημα για να καλύψετε τις πραγματικές σας ανάγκες
ενέργειας. Η ενεργειακή απόδοση σάς επιτρέπει να ξεκινήσετε μικρές και στη
συνέχεια να αυξήσετε τις ενεργειακές σας ανάγκες.
Δεύτερον, ενώ ένα αυτόνομο φωτοβολταϊκό σύστημα δεν είναι ένα περίπλοκο
σύστημα εγκατάστασης ή λειτουργίας σε σύγκριση με άλλες μορφές συσκευών
ηλεκτροδότησης εκτός δικτύου, ανεμογεννητριών, υδροηλεκτρικών κ.λπ., η ηλιακή
φωτοβολταϊκή εγκατάσταση απαιτεί τακτική συντήρηση που κανονικά δεν συσχετίζεται
με το πρότυπο δίκτυο συνδεδεμένη παροχή ρεύματος. Μπορεί να θέλετε να
εξοικειωθείτε με το πώς λειτουργεί το αυτόνομο ηλιακό σας σύστημα και τι είδους
καθημερινή ή εβδομαδιαία συντήρηση απαιτείται.
Όλα τα εξαρτήματα συστημάτων πρέπει να ελέγχονται και να καθαρίζονται σε
τακτική βάση για να βεβαιωθείτε ότι το σύστημα λειτουργεί βέλτιστα και όπως και
πολλά άλλα συστήματα εκτός δικτύου, τα φωτοβολταϊκά συστήματα απαιτούν κάποιες
βασικές ηλεκτρικές γνώσεις, ώστε να μπορούν να εγκατασταθούν και να διατηρηθούν
σε ένα αποτελεσματικό τρόπο και να εντοπίσετε τυχόν προβλήματα, ώστε να γίνει
εμπειρογνώμονας του συστήματός σας.
Υπάρχουν πολλά πλεονεκτήματα ενός αυτόνομου φωτοβολταϊκού συστήματος που
περιλαμβάνει χαμηλή συντήρηση, χαμηλό κόστος συντήρησης, χωρίς απόβλητα ή
υποπροϊόντα και εύκολη επέκταση με τη χρήση πολλαπλών ηλιακών συλλεκτών και
μπαταριών. Τα μειονεκτήματα περιλαμβάνουν την υψηλή αρχική επένδυση, ειδικά για
τα φωτοβολταϊκά πάνελ και τις μπαταρίες μολύβδου με βαθύ κύκλο οξέος, την
εξάρτηση από τον ήλιο και τον πιθανό κίνδυνο από το οξύ της μπαταρίας και τους
καπνούς που σχετίζονται με τις περισσότερες μορφές ανανεώσιμης ενέργειας.
Στο επόμενο σεμινάριο σχετικά με την ηλιακή ενέργεια θα εξετάσουμε τα
πλεονεκτήματα ενός φωτοβολταϊκού συστήματος συνδεδεμένου με το δίκτυο σε
σύγκριση με μια εγκατάσταση εκτός δικτύου. Τα συνδεδεμένα με το δίκτυο
φωτοβολταϊκά συστήματα συνδέονται μόνιμα με το ηλεκτρικό δίκτυο με χρήση
μετατροπέα υψηλής ποιότητας που επιτρέπει στην ηλεκτρική εταιρεία να σας
πληρώσει αν παράγετε περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια από αυτή που καταναλώνετε.