چه نوع سیستم های انرژی خورشیدی وجود دارد؟

سیستم های انرژی خورشیدی بر اساس نحوه اتصال آنها به شبکه برق و نحوه استفاده از برق طبقه بندی می شوند. چهار نوع اصلی وجود دارد:سیستم های متصل به شبکه، سیستم های خارج از شبکه، سیستم های هیبریدی و سیستم های DC خالص.

هر چهار مورد از پنل های خورشیدی یکسان استفاده می کنند. آنچه که تفاوت دارد این است که آیا اتصال به شبکه وجود دارد، آیا باتری وجود دارد، و اینکه آیا برق به صورت AC یا DC ارائه می شود. اینکه کدام یک برای شما مناسب است بستگی به این دارد که آیا شبکه در جایی که هستید در دسترس است یا خیر، قیمت برق چگونه است و قطعی برق چقدر به آن آسیب می رساند.
 

در اینجا ابتدا یک مقایسه جانبی و سپس نگاهی دقیق تر به هر نوع ارائه شده است.
 

1. سیستم های خورشیدی متصل به شبکه: برق را مستقیماً به شبکه تغذیه کنید

چگونه کار می کند

در طول روز، پنل ها برق DC تولید می کنند. یک اینورتر متصل به شبکه آن را به AC تبدیل می کند که با فرکانس و فاز شبکه مطابقت دارد. برق ابتدا بارهای خود را تامین می کند و هر مازادی به شبکه فروخته می شود. در شب یا در روزهای ابری، زمانی که پنل ها نمی توانند نیاز شما را پوشش دهند، برق را از شبکه خریداری می کنید. هیچ باتری در کار نیست.

از چه چیزی تشکیل شده است

پانل های خورشیدی و ساختار نصب:پانل ها نور خورشید را به برق تبدیل می کنند و ساختار نصب، زاویه شیب و مقاومت باد را تعیین می کند.

اینورتر متصل به شبکه:قلب سیستم حداکثر ردیابی نقطه توان (MPPT) را انجام می دهد، DC را به AC تبدیل می کند و حفاظت از اتصال به شبکه را فراهم می کند.

حفاظت از سمت DC:کابل های DC، سوئیچ های DC و جعبه ترکیب کننده (سیستم های رشته ای کوچک اغلب جعبه ترکیب کننده را حذف می کنند).

جعبه توزیع AC:شامل کلیدهای مدار و یک دستگاه حفاظت از نوسانات برق است.

متر:کنتور تولید یا کنتور دو طرفه که برای تسویه برق صادر شده به شبکه استفاده می شود.

حفاظت در برابر صاعقه، زمین و نظارت:اینها سیستم را ایمن نگه می دارند و به شما امکان می دهند داده های تولید را از راه دور بررسی کنید.

جایی که مناسب است

در جاهایی که مصرف برق در روز زیاد است و شبکه پایدار است، بهترین کار را دارد: خانه‌ها و ویلاهای خودساخته با فضای سقف قابل استفاده، و کارخانه‌ها، انبارها، سوپرمارکت‌ها و مدارسی که در طول روز کار می‌کنند. کمترین سرمایه گذاری و ساده ترین ساختار را دارد و دارای بیشترین ظرفیت نصب شده در سراسر جهان است.

مثال ها و توصیه ها

خانه روستایی خود ساخته:با مساحت سقف 60 تا 80 متر مربع، می توانید حدود 8 تا 10 کیلو وات نصب کنید. اینورتر رشته ای تک فاز یا سه فاز را انتخاب کنید. تولید سالانه به تابش آفتاب محلی بستگی دارد، بنابراین آن را با استفاده از داده های تابش محلی تخمین بزنید.

ساختمان کارخانه:یک سقف بزرگ و بار زیاد در روز برای سیستم 300 کیلووات تا 1 مگاوات مناسب است که عمدتاً برای مصرف خود و مازاد صادرات به شبکه استفاده می شود. بازپرداخت معمولا کوتاه تر از سیستم های مسکونی است.

یک نکته را باید در نظر داشت

هنگامی که شبکه از کار می افتد، سیستم متصل به شبکه به طور خودکار خاموش می شود (محافظت ضد جزیره ای). این بدان معناست که خانه ای با سیستم شبکه ای هنوز در هنگام قطع برق برق ندارد.
 

2. سیستم های خورشیدی خارج از شبکه: کاملاً مستقل از شبکه

چگونه کار می کند

برق پانل ها ابتدا باتری را شارژ می کند. هنگامی که بارها برق مصرف می کنند، باتری آنها را از طریق اینورتر تامین می کند. این سیستم مستقل است و هیچ اتصالی به شبکه برق ندارد.

از چه چیزی تشکیل شده است

پانل های خورشیدی و ساختار نصب

کنترل کننده شارژ خورشیدی:باتری را شارژ می کند و از آن محافظت می کند، معمولاً از نوع MPPT.

بانک باتری:باتری های لیتیوم آهن فسفات، سرب کربن و باتری های سرب اسیدی ژل استفاده می شود. ظرفیت باتری تعیین می کند که سیستم چقدر می تواند بدون آفتاب کار کند.

اینورتر خارج از شبکه:برق DC باتری را به AC تبدیل می کند. بسیاری از محصولات کنترل کننده و اینورتر را در یک واحد ترکیب می کنند.

تجهیزات توزیع و حفاظت

تولید کننده پشتیبان (اختیاری):یک منبع اضافی در طول دوره های طولانی هوای ابری یا بارانی.

جایی که مناسب است

مکان‌های بدون شبکه، یا جایی که اتصال به شبکه هزینه زیادی دارد: جزایر، چراگاه‌ها، پاسگاه‌های مرزی، خانه‌های کوهستانی، ایستگاه‌های تحقیقاتی از راه دور و ایستگاه‌های پایه مخابراتی.

مثال ها و توصیه ها

خانه هردر:با مصرف روزانه حدود 5 تا 8 کیلووات ساعت، نصب حدود 3 کیلووات پنل، حدود 10 کیلووات ساعت ذخیره سازی باتری و یک واحد 3 کیلوواتی خارج از شبکه یکپارچه می تواند یخچال، تلویزیون و روشنایی را راه اندازی کند. استفاده از لوازم برقی پرقدرت را متحیر کنید.

نکته اندازه گیری:باتری را بر اساس تعداد روزهای ابری متوالی که می خواهید پوشش دهید اندازه بگیرید. به عنوان یک قاعده، 2 تا 3 روز رزرو کنید، و بیشتر در جاهایی که آفتاب قابل اطمینان نیست، رزرو کنید.

بیشتر هزینه یک سیستم خارج از شبکه صرف باتری می شود. طول عمر باتری تأثیر زیادی بر هزینه کل دارد، بنابراین فقط با قیمت اولیه قضاوت نکنید.
 

3. سیستم‌های خورشیدی هیبریدی: ذخیره‌سازی پلاس متصل به شبکه، با برق شبکه و پشتیبان‌گیری

در صنعت، این نوع بیشتر a نامیده می شودسیستم هیبریدی متصل به شبکه/خارج از شبکهیا الفسیستم هیبریدی ذخیره‌سازی خورشیدی. این یک باتری را به یک سیستم متصل به شبکه اضافه می کند، بنابراین می تواند با شبکه تعامل داشته باشد و همچنین در هنگام قطع برق به تنهایی برق را تامین کند.

چگونه کار می کند

تولید روزانه بارها را ابتدا انجام می دهد. انرژی مازاد باتری را شارژ می کند و پس از پر شدن باتری، باقیمانده به شبکه صادر می شود. در شب بارها از باتری و زمانی که باتری کم می شود از شبکه خارج می شود. هنگامی که شبکه از کار می افتد، سیستم به حالت خارج از شبکه تغییر می کند و بارهای حیاتی را از طریق پورت پشتیبان خود تغذیه می کند.

از چه چیزی تشکیل شده است

پانل های خورشیدی و ساختار نصب

اینورتر هیبریدی:عملکرد یک اینورتر متصل به شبکه و یک اینورتر باتری را در یک واحد ترکیب می کند. این قطعه کلیدی تجهیزاتی است که این سیستم را از دو سیستم قبلی متمایز می کند.

باتری ذخیره انرژی:سیستم های مسکونی در حال حاضر عمدتاً بر روی فسفات آهن لیتیوم متکی هستند.

کنتور هوشمند یا ترانسفورماتور جریان:مصرف خانوار و جریان برق به و از شبکه را اندازه گیری می کند، که سیستم از آن برای تصمیم گیری در مورد زمان شارژ و تخلیه استفاده می کند.

سیستم مدیریت انرژی (EMS):استراتژی‌های عملیاتی، مانند شارژ و دشارژ را با توجه به قیمت‌های برق زمان مصرف تنظیم می‌کند.

پنل بارگذاری پشتیبان:بارهای حیاتی مانند یخچال، روشنایی و تجهیزات شبکه به پورت پشتیبان سیم کشی می شوند.

جایی که مناسب است

مناطق با قطعی مکرر یا شبکه ناپایدار

مکان‌هایی با فاصله زیاد بین قیمت‌های اوج و خارج از پیک برق، جایی که می‌توانید وقتی برق ارزان است شارژ کنید و وقتی گران است آن را تخلیه کنید.

کاربرانی که به قطع برق حساس هستند: دفاتر خانگی، دامداری ها، سردخانه ها و کلینیک های کوچک

مثال ها و توصیه ها

خانه ویلایی:پانل های 8 تا 10 کیلووات با ظرفیت ذخیره سازی 10 تا 20 کیلووات ساعت. یخچال، روشنایی، روتر و برخی از پریزها را به درگاه پشتیبان وصل کنید. اینکه آیا می توان بارهای سنگین مانند تهویه مطبوع را در نظر گرفت به توان خروجی پشتیبان اینورتر بستگی دارد.

دامداری:یک سیستم متصل به شبکه با ذخیره سازی نصب کنید تا تجهیزات تهویه، گرمایش و آب آشامیدنی در هنگام قطعی کار ادامه یابد.

هزینه یک سیستم هیبریدی بیشتر از سیستم متصل به شبکه است. پول اضافی دو قابلیت را می‌خرد: برق پشتیبان در هنگام قطع برق و آربیتراژ قیمت. اینکه آیا این کار نتیجه می دهد یا نه بستگی به این دارد که چند وقت یکبار قطعی ها در محل و به تعرفه برق شما اتفاق می افتد.
 

4. سیستم های خورشیدی DC خالص: برق DC بدون وارونگی

چگونه کار می کند

برق DC پانل ها به AC تبدیل نمی شود. مستقیماً به بارهای DC می رود. برخی از سیستم‌ها شامل باتری و کنترل‌کننده هستند و برخی دیگر اصلاً باتری ندارند: زمانی که خورشید می‌تابد بار اجرا می‌شود و زمانی که نمی‌تابد بار متوقف می‌شود.

از چه چیزی تشکیل شده است

پنل های خورشیدی

کنترلر DC(فقط در سیستم های دارای باتری مورد نیاز است)

باتری(اختیاری)

بارهای DC:چراغ های LED، پمپ های آب DC، فن های DC، دوربین ها و تجهیزات مشابه

بدون اینورتر، ساختار ساده ترین از این چهار است و یک مرحله تبدیل کمتری وجود دارد که انرژی از دست می رود.

جایی که مناسب است

مکان‌هایی که بار خود DC است، برق کم است و تجهیزات گسترده است: چراغ‌های خیابان خورشیدی، چراغ‌های باغ، پمپ‌های آب خورشیدی، آبیاری مزرعه، علائم راهنمایی و رانندگی و تجهیزات نظارتی، و وسایل ارتباطی کوچک.

مثال ها و توصیه ها

چراغ خیابان خورشیدی:یک پیکربندی رایج یک پانل چند ده واتی، یک باتری لیتیومی و یک کنترلر است. این چراغ در شب به طور خودکار روشن می شود و نیازی به کابل کشی نیست.

پمپ آب خورشیدی:پانل ها به طور مستقیم یک پمپ DC را هدایت می کنند. هرچه تابش خورشید در روز قوی تر باشد، آب بیشتری برای استفاده بعدی به مخزن ذخیره می شود. می توانید باتری را کنار بگذارید و در هزینه زیادی صرفه جویی کنید.

حدود آن مشخص است. نمی تواند به طور مستقیم وسایل برقی معمولی خانگی را تغذیه کند و سطح برق نمی تواند خیلی زیاد باشد.

5. نحوه انتخاب از بین چهار سیستم

این سوالات را به ترتیب زیر کار کنید:

آیا یک شبکه وجود دارد؟اگر نه، خارج از شبکه یا DC خالص را انتخاب کنید. اگر چنین است، به سؤال بعدی بروید.

قطعی برق چقدر ضرر دارد؟اگر زیاد است، یک سیستم هیبریدی را انتخاب کنید. اگر زیاد نیست، گرید گره خورده را انتخاب کنید.

آیا بارهای شما از لوازم AC هستند یا بارهای DC؟اگر فقط نیاز به تغذیه بارهای DC مانند چراغ های خیابانی یا پمپ دارید، DC خالص کافی است.

بودجه شما چقدر است؟برای همان ظرفیت خورشیدی، شبکه گره خورده ارزان ترین است. سیستم های هیبریدی و خارج از شبکه هزینه باتری ها را افزایش می دهند.

سوالات متداول

س: چرا یک سیستم متصل به شبکه در هنگام قطع برق کار نمی کند؟زیرا اینورتر دارای حفاظت ضد جزیره ای است. اگر سیستم همچنان برق را به یک شبکه مرده تغذیه کند، کارگرانی را که تعمیرات را انجام می دهند به خطر می اندازد، بنابراین باید به طور خودکار قطع شود. اگر در زمان قطع برق می خواهید، یک سیستم هیبریدی را انتخاب کنید.

س: آیا می توان بعداً یک سیستم خارج از شبکه را به سیستم هیبریدی تبدیل کرد؟بله، اما بستگی به تجهیزات موجود دارد. اگر سیستم اصلی از یک اینورتر خارج از شبکه استفاده می کند، معمولاً باید با یک اینورتر هیبریدی جایگزین شود. به طور کلی می توان از پانل ها و ساختار نصب مجدد استفاده کرد.

س: آیا یک سیستم DC خالص نسبت به یک سیستم AC از نظر انرژی کارآمدتر است؟انرژی کمتری را از دست می دهد زیرا مرحله وارونگی وجود ندارد، اما فقط در صورتی که بار از قبل یک دستگاه DC باشد. خرید لوازم DC فقط برای صرفه جویی در تلفات تبدیل معمولاً بیشتر از صرفه جویی هزینه دارد.

س: کدام نوع برای خانه بهترین است؟اگر شبکه پایدار است و شخصی در خانه از برق در طول روز استفاده می کند، شبکه گرید بهترین ارزش است. اگر قطعی ها مکرر هستند یا شکاف بین قیمت های پیک و غیر اوج زیاد است، یک سیستم هیبریدی را در نظر بگیرید. بازپرداخت به قیمت برق محلی، سیاست های تشویقی و استفاده واقعی شما بستگی دارد، بنابراین از یک نصاب محلی واجد شرایط بخواهید که تخمین بزند.