Dodano dnia: 30 lipca 2012 o godzinie: 17:00

Systemy solarne, wiatrowe i hybrydowe

Systemy oparte na odnawialnych źródłach energii umożliwiają dowolną konfigurację stosując dowolne urządzenia. Dobrze zaprojektowany system umożliwia późniejszą jego modernizację czyli np. dodanie kolejnych elementów bez negatywnego wpływu na pozostałę elementy systemu. przedstawiamy kilka schematów podłączenia systemów typu off-grid ponieważ w naszym kraju jak na razie tylko na takie systemy możemy sobie pozwolić w przypadku instalacji przydomowej.

System solarny

System solarny oparty jest wyłącznie na fotowoltaice (panelach słonecznych). Głównym elementem są panele słoneczne. Generują one prąd, który musi być kontrolowany przez regulator ładowania. Dlaczego? Ponieważ bezpośrednie podłączenie modułów fotowoltaicznych
do akumulatorów wiązałoby się z ich uszkodzeniem. Moduły fotowoltaiczne pracują przy napięciach ok. 17,5V dla systemów 12V oraz przy napięciach 36V dla systemów 24V. Regulator ładowania zabezpiecza akumulator przed przeładowaniem ale również zabezpiecza przed niewłaściwym ładowaniem akumulatorów. Dobre kontrolery ładowania mają zaprogramowane różne tryby ładowania akumulatorów. Nie zalecamy korzystania z regulatorów ładowania bez sygnału wyjściowego PWM. Odpowiednie kontrolery mają funkcję doładowywania akumulatorów w momencie kiedy napięcie akumulatorów jest wyższe. Tzw. ładowanie uzupełniające wydłuża żywotność akumulatorów, nie zmienia ich pojemności oraz umożliwia zgromadzenie właściwej ilości energii. Kontrolery bez Sygnału PWM ładują akumulatory pełną mocą przez cały czas i przestają dopiero kiedy napięcie max. na akumulatorze zostaje osiągnięte. Takie ładowanie jest szkodliwe dla akumulatorów. Parametry ładowania powinny się zmieniać w trakcie ładowania i powinny być uzależnione od poziomu naładowania akumulatorów. Skoro przeszliśmy do akumulatorów to warto wspomnieć i o nich. Przy doborze akumulatorów należy kierować się prądem jaki wygenerują nasze moduły. Każdy akumulator posiada parametr max prądu ładowania. Generalnie jest to wartość 10% pojemności akumulatora, czyli np akumulator o pojemnośći 80Ah posiada znamionowy prąd ładowania 8A. W przypadku akumulatorów żelowych bardzo często te prądy są wyższe. Przekroczenie znamionowego prądu ładowania wiąże się ze skróceniem jego żywotności i obniżeniem jego parametrów pracy. Należy również przeliczyć odpowiednią pojemność akumulatora pod obciążenia aby akumulator nie był za szybko rozładowywany ponieważ również i przez to możemy skrócić jego żywotność. Taki zestaw mógłby już posłużyć do zasilania odbiorników działających na stałe napięcie DC. Jednak najczęściej wykorzystujemy urządzenia zasilane napięciem 230V AC więc do tego systemu musimy zastosować odpowiednią przetwornicę. W jednej z zakładek pomocy wyjaśniamy jaki sygnał powinna mieć przetwornica aby urządzenia pracowały prawidłowo. Dobieramy przetwornicę również pod kątem odbiorników jakie chcemy zasilać biorąc pod uwagę ich moc. Należy pamiętać aby nie przesadzać z mocą przetwornicy i podłączonych do niej odbiorników. Oczywiście można podłączyć przetwornicę 3000W do akumulatora 80Ah ale przy pełnym obciążeniu nie popracuje ona długo a i akumulatory po jakimś czasie zostaną uszkodzone.


Przykłądowy schemat  systemu solarnego

System wiatrowy

System wiatrowy opiera się na turbinie wiatrowej, akumulatorach i przetwornicy. Aby turbina wiatrowa mogła odpowiednio ładować akumulatory, wymagany jest kontroler ładowania tak jak w przypadku fotowoltaiki. Jednak ni każdy kontroler ładowania jedt przeznaczony do każdej turbiny. Podstawowym parametrem jest moc kontrolera, nie może być ona za niska w stosunku do mocy turbiny. Napięcia na jakich pracuje elektrownia wiatrowa również muszą mieścić się w granicach napięcia wejściowego kontrolera. Jednak bardzo ważną funkcją kontrolera jest zabezpieczenie akumulatorów przed przeładowaniem czyli powinien posiadać jakiekolwiek zabezpieczenie aby zatrzymać turbinę lub przełączyć generowany prąd na grzałki aby w czasie wietrznej pogody i kiedy akumulatory były naładowane tyrbina oraz akumulatory nie zostały uszkodzone. Dlatego zalecamy tylko oryginalne kontrolery zalecane przez producenta elektroni wiatrowej. Aby straty energii były jak najmniejsze należy stosować przewody o odpowiedniej grubości a także niewielkie odległości między kontrolerem ładowania a akumulatorami.


Przykładowy schemat systemu wiatrowego

System hybrydowy

System hybrydowy łączy dwa powyższe systemy i umożliwia uzyskanie większej autonomii. W naszym kraju mamy zróżnicowane warunki pogodowe, dlatego idealnym rozwiązaniem jest hybryda, czyli połączenie systemu wiatrowego z systemem solarnym. Dwa źródła energii doskonale się wzajemnie uzupełniają, w momencie kiedy nie ma słońca a wieje wiatr akumulatory i tak są ładowane. Działa to tak samo w drugą stronę kiedy nie ma wiatru a świeci słońce. System hybrydowy jest tym samym bardziej wydajny kiedy wieje wiatr i świeci słońce w tym samym czasie.


Przykładowy schemat połączenia systemu hybrydowego

Nowością w systemach hybrydowych jest inwerter hybrydowy INFINI Solar, umożliwiający przetwarzanie energii z modułów fotowoltaicznych na zasilanie odbiorników oraz ładowanie akumulatorów. W razie braku energii ze słońca i w akumulatorach przetwornica pobierze niedobór energii z sieci a jeżeli sytuacja jest odwrotna czyli mamy naładowane akumulatory a odbiorniki nie powierają takiej ilości energii jaką w danej chwili dostarczają do systemu moduły fotowoltaiczne to inwerter odda nadmiar energii do sieci. W miejscach gdzie sieć jest bardzo niestabilna jest to bardzo dobre rozwiązanie ponieważ system jest traktowany w trybie normalnym jako UPS czyli gromadzi energię w akumulatorach na tzw. czarną godzinę, natomiast na bierząco przetwarza energię z fotowoltaiki.