Instalacja fotowoltaiczna – elementy systemu

Aby wytworzyć prąd z wykorzystaniem energii słonecznej, nie wystarczą same ogniwa fotowoltaiczne połączone do postaci paneli, czyli tak zwanych baterii słonecznych. Wystarcza to w przypadku kalkulatorów zasilanych solarnie, ale do zasilania czegokolwiek więcej, to już zdecydowanie za mało.

Abyśmy mogli więc korzystać z tej energii, a zwłaszcza używać jej wtedy, gdy nie świeci słońce, musimy zbudować całą instalację fotowoltaiczną, składającą się z kilku istotnych elementów. Na łamach niniejszego wpisu chciałbym je omówić.

1. Baterie słoneczne

O bateriach słonecznych już pisałem, więc się rozwodzić na ten temat nie będę. Dość powiedzieć, że to podstawowy element systemu.

Co jest jednak dziś istotne, to napięcie. Jeśli budujemy system oparty na napięciu 12V, musimy kupić baterie dostosowane do pracy z tym napięciem. Baterie o napięciu 24V nie będą działać tak efektywnie, co spowoduje, że ilość wyprodukowanej energii będzie mniejsza. Chyba, że całą instalację zbudujemy dla tego właśnie napięcia.

2. Akumulatory

Tak naprawdę sercem instalacji solarnej nie są baterie słoneczne, tylko akumulatory. Bo to akumulatory właśnie decydują o tym, ile użytecznej energii może taka instalacja wytworzyć. Już tłumaczę dlaczego.

Zadaniem akumulatorów jest zmagazynowanie energii elektrycznej wyprodukowanej w ogniwach. Jeśli akumulatory mają zbyt małą pojemność, instalacja będzie działać krótko. Jednocześnie będzie to oznaczać, że akumulatory będą się ładować szybko, przez co będzie ryzyko marnowania energii w momencie, gdy akumulatory są naładowane, a słońce wciąż świeci. Nie będzie co zrobić z prądem, więc realnie stracimy energię, którą moglibyśmy wykorzystać.

Akumulatory są najdroższym elementem systemu. Dziś 1 Ah (amperogodzina, zdolność oddania przez akumulator prądu o natężeniu 1 ampera przez 1 godzinę) akumulatora kwasowo-ołowiowego AGM lub żelowego o napięciu 12 V kosztuje od ok. 6,3 PLN w górę. Taka pojemność pozwala na zmagazynowanie 12 Wh prądu (przy rozładowaniu do zera i ładowaniu do 100%). Ale żeby zwiększyć żywotność akumulatorów dobrze jest przewidywać, że będą one rozładowywane nie głębiej, niż do 50% pojemności.

Problem doboru odpowiedniej baterii akumulatorów do przewidywanego systemu nie jest trywialny. Postaram się go opisać kiedyś w przyszłości.

3. Regulator ładowania

To urządzenie dba o to, by baterie słoneczne dobrze ładowały akumulatory.

W teorii wystarczyłoby podłączyć akumulator bezpośrednio do panelu fotowoltaicznego, ale to nie ma sensu. W nocy, gdy nie świeci słońce, przez panel płynąłby prąd, rozładowując akumulator. Dlatego potrzebny jest regulator ładowania, który w nocy odłączy baterie słoneczne od akumulatorów.

Odłączy je również wtedy, gdy akumulatory będą naładowane, zabezpieczając je przed przeładowaniem.

Bardziej zaawansowane regulatory pilnują, by ładowanie odbywało się w pobliżu punktu maksymalnej mocy panelu, co pozwala zwiększyć uzysk energii elektrycznej o kilkanaście czy nawet 20 procent.

4. Przetwornica 12/230V.

Niezbędny element, jeśli instalacja fotowoltaiczna ma zasilać typowe, domowe urządzenia. Większość z nich przystosowana jest do pracy z prądem zmiennym o napięciu 230V i częstotliwości 50 Hz. Tymczasem akumulatory dają napięcie rzędu 12V (bo też nie jest to dokładnie takie napięcie, jego poziom zależy od stopnia naładowania akumulatora).

Przetwornica zamienia więc prąd stały na prąd zmienny, nadający się do wykorzystania przez telewizor, zasilacz komputera, kuchenkę mikrofalową, czy domową instalację oświetleniową.

Nie ma konieczności użycia takiego urządzenia, jeśli wszystkie odbiorniki dają sobie radę z prądem stałym. Można na przykład zrobić układ fotowoltaiczny, który będzie w domu zasilać tylko diodowe oświetlenie, które przecież działa na prąd stały.