Komponente solarnog sistema

Pojašnjenja i detaljan opis komponenata u fotonaponskom solarnom sistemu:

Fotonaponski solarni paneli:

Postoji više vrsta fotonaponskih solarnih panela. Najčešći od njih su Mono kristalni, Polikristalni i Thin Film. Nama najzanimljivija podjela je na monokritalne (monocrystalline) i polikristalne ( polycrystalline ) čijim čemo se detaljima pozabaviti u nastavku. U svim fotonaponskim solarnim panelima glavni sastojak je kristalni silicujm. Što je silicijum čistiji i u većem procentu, to je sposobnost absorcije sunčevih zraka, odnosno sposobnost da se proizvede električna energija veća.

Monokristalni fotonaponski paneli:

Solarne ćelije izrađene su od monokristalnog slicijuma (mono-Si). Ono što ih razlikuje od polikristalnih čelija je njihova tamnija boja koja ukazuje na visoku čistoću silicijuma. Ujednačenost tamne boje ih takodje razlikuje od polikristalnih. Monokristalna ćelija dobija iz kalupa kružnog poprečnog presjeka. Odsecanje ivica radi ekonomičnijeg slaganja daje im specifičan izgled koji možete vidjeti na slici ispod:

 

Polikristalni fotonaponski paneli:

Prvi solarni paneli na bazi polikristalnog silicijuma, koji je takodje poznati i kao polisilicijumski (p-Si) ili multi-kristalnog silicijuma (mc-Si), pojavile su se na tržištu jos 1982 godine. Za razliku od monokristalne solarne panele, polikristalni solarni paneli su jednostavniji za izradu i proces se sastoji od izlivanja slicijuma u kvadratni kalup, koji se zatim ohlade i izrežu u savršeno kvadratni oblik. Za razliku od monokristalnih čelija razlikuju se i po boji. Njihova boja je svjetlija a tekstura ne ujednačena poput kristala zaledjene vode kao na slici ispod:

Iz svega gore navedenog postavlja se pitanje: Koji su paneli bolji? Odgovor na ovo pitanje nije baš jednostavno dati iz razloga što i polikristalni i monokristalni paneli imaju svoje prednosti i mane. Nabrojaćemo neke od njih:

– Monokristalni paneli su nešto skuplji od polikristalnih jer kod proizvodnje polikristalnih panela nema otpada i opsecanja čelija
– Monokristalni paneli su efikasniji od polikristalnih i po kvadratnom metru imaju veću iskorisčenost odnosno u stanju su da proizvedu više električne energije
– Monokristalni paneli za razliku od polikristalnih mogu imati problem u radu ako im se jedan deo pokrije (recimo nekom sjenkom od drveta ili susednog objekta ili prašine)
– Monokristalni paneli se zbog tamnije boje čelija više zagrijavaju od polikristalnih, te im je tako životni vijek nešto kraći . Neki stručnjaci kažu da je to skračenje radnog vijeka minimalno i zanemarljivo.
– Monokristalni paneli imaju duži životni vijek od polikristalnih panela.

Paneli koji se mogu naći na našem tržištu su uglavnom 12V i 24V nazivnog napona što svakako piše na naljepnici proizvodjaca na poledjini svakog panela. Ako kojim slučajem nemate naljepnicu ili su brojke na istoj izlizane, brojanjem čelija možete odrediti da li je nazivni napon vašeg panela 12V ili 24V. Jedna ćelija daje struju od oko 0.5V i sve su ćelije vezane na red tako se množenjem broja ćelija sa naponom ćelije dobija nazivni napon panela.

Fotonaponski solarni paneli se sastoje od odredjenog broja ćelija. U početku su te ćelije bile povezivane jednom trakom koja je povezivala ćelije. Ta traka naziva se BUSBAR i vremenom se broj busbarova povečavao. Standard kod nas su 3 busbar magistrale ali neki proizvodjaći u poslijednje vrijeme prave panele sa 4 ili čak 5 busbarova. U principu što je više busbarova to je panel kvalitetniji i pouzdaniji jer ako je slučajno neka magistrala lošijeg kvaliteta ili neujednačene strukture, ostale magistrale će neometano raditi.

Kontroleri punjenja i pražnjenja

Kontroleri u solarnom sistemu igraju najbitniju ulogu i imaju poseban zadatak da vode računa o baterijama. Baterije su u solarnom sistemu najosetljiviji dio i najslabija karika jer su izložene svakodnevnom punjenju i pražnjenju a o čemu ćemo govoriti u dijelu baterije solarnog sistema

Kontroler punjenja u solarnom sistemu igra jako važnu ulogu. Kontroler ima dva zadatka i kao takav važan je deo svakog solarnog sistema. Prvi zadatak kontrolera je da sačuva i ne dozvoli baterijama da se prepune iz razloga sto fotonaponski solarni paneli kad ima sunca prave struju bez prestanka. Uslijed neispravnosti ili nedostatka kontrolera baterije bi se nekontrolisano punile i vrlo brzo uništile.

Drugi zadatak podjednako vazan kao i prvi a to je da ne dozvoljava potrošačima da baterije duboko isprazne sto je jako štetno za baterije a čiji životni vijek direktno zavisi od dubine pražnjenja.  Kontroler pored ove dvije primarne funkcije može imati još korisnih stvarčica kao što je stabilisani izlaz od 5V, 12V koji su ograničeni na manje vrijednosti struje ( do 3A ) kao i izlaz za veće potrošače koji u zavsnosti od deklarisane snage idu i do 60A bila na 12 ili 24V.

Kontroleri punjenja i pražnjenja imaju višestruke zaštite poput: slučajno izavanog kratkog spoja, preopterečenja, obrnutog polariteta i slično. Solarni kontroleri ozbiljnijih proizvodjača imaju pored gore navedenog i temperaturnu kompenzaciju napona punjenja baterije uslijed povišene ili snižene temperature u kojoj su baterije stacionirane. Budući da se u ovom dijelu nećemo baviti baterijama spomenućemo samo da je na nižim temperaturama potreban viši napon u V kako bi baterije bile pravilno dopunjavane. Na ovakvim kontrolerima postoji mijesto na kome se priključuje temperaturna sonda čiji kraj treba biti blizu baterija.

Većina kontrolera punjenja i pražnjenja koja se danas nalaze na našem tržištu imaju tzv “Auto sense” karakteristiku tj prepoznavanje napona sistema na osnovu priključenih baterija 12 ili 24 V. Većina kontrolera poseduje LCD displej sa jasnim grafičkim prikazom tako da uvijek možete jednostavno vidjeti sve parametre punjenja ili pražnjenja vašeg solarnog sistema. Glavna podijela kontrolera je na PWM i MPPT tehnologiju.

Inverteri

Inverter kao što mu samo ime kaže invertuje energiju akumuliranu u baterijama na 230V. Inverter je takodje važan element u jednom solarnom sistemu jer pretvara DC napon sa baterija u AC napon. Inverteri se mogu podijeliti na više različitih vrsta i karakteristika i na našem tržištu se zaista moze naći veliki broj različitih invertera. Inverteri manjih snaga obicno imaju DC napon od 12V i 24V dok inverteri većih snaga ( preko 3000W ) zbog bolje efikasnosti imaju DC napon od 36V pa naviše. Inverteri mogu biti Visokofrekfentni ili čoperski i niskofrekfentni tj sa velikim transformatorom. Visokofrekfentni inverteri se mnogo više griju i zahtevaju forsirano i konstantno hladjenje mos fetova i obično imaju jako velike hladnjake. Konstantno hladjenje ventilatorima stvara buku sto se može smatrati za manu. Prednosti i mane jednih i drugih su mnogobrojne ali spomenimo jednu od njih koja je dosta bitna kod manjih sistema. Čoperski inverteri troše do četiri puta manje struje u stand – by modu nego transformatorski inverteri. Inverteri u zavisnosti od proizvodjaća mogu imati kontroler solarnog punjenja u sebi, punjač za punjenje iz mreže.

Jedna od glavnih podela invertera je i na: Sinusne i Modifikovane

Sinusni inverteri se odlikuju po tome što imaju čistu sinusoidnu frekfenciju od 50 ili 60 Hz bez deformacija vrhova bez obzira na opterećenje. To u stvari znači da inverter sa čistom sinusoidom karakteristikom ili u narodu poznatiji kao “Sinusni” inverter može da pokrene bilo koji uredjaj koji je na inverter prikačen. Ovde se prvenstveno misli na potrosaže koji u svom sklopu imaju motor ili kompresor kao sto su razni električni alat, frizideri, klima uredjaji i ostalo. Po pravilu su skuplji od modifikovanih invertera.

Modifikovani inverteri se odlikuju po tome sto im je sinusna frekfencija kvadratnog oblika te kao takvi ne mogu ( ili mogu sa podrhtavanjem ) da pokreću uredjaje koji imaju motore u sebi. Modifikovani inverteri, bez problema mogu pokretati sve ostale električne uredjaje kao sto su kompjuteri, televizori, rasveta i drugo i po pravili su jeftiniji od sinusnih invertera.

Druga podela invertera je na: On grid i Off grid sisteme

On grid sistem je osmišljen tako da radi u sprezi sa mrežom elektrodistribucije i da sve viskove vraća u mrežu a kada je noć ili kada je proizvodnja mala, struju uzimam iz mreže. Ovakvi sistemi su potpuno automatizovani i mogu biti sa ili bez baterija u zavisnosti od proizvodjaca.

Off grid sistemi su potpuno nezavisni sitemi koji predstavljaju zaseban funkcionalan sistem i stalno se napajaju iz baterija.

Produktivnost Solarnih panela zimi – Činjenice:

U ovom dijelu pokušaćemo da objasnimo kako stvari zaista stoje i kakav sistem zaista treba da bude, kao i šta od sistema možete očekivati. Jako je bitno shvatiti da je je efikasnost i upotreba fotonaponskih solarnih panela leti i zimi potpuno drugacija i neuporediva.

1.Upotreba solarnog sistema u zimskom periodu: Ulazne činjence:

– Dan traje oko 9 sati,
– Dan vrlo često može biti bez sunca, sa padavinama, maglom ili snijegom.
– Sve olovne baterije bilo da su suve, gel ili sa tečnim elektrolitom imaju smanjeni kapacitet i potreban je vecći napon da bi se baterije napunile.
Sistem čini:

– Solarni panel monokristalni od 200W na 24V
– Kontroler punjanja 24V – 30A
– Sinusni inverter 1000W na 24V

Uzećemo prosijećan zimski dan. Sunca na nebu nema već tri dana i solarni panel proizvodi oko 300mA tačno u podne.Inverter je uključen i u standby rezimu troši ~300mA. Sistem je bukvalno na nuli. Nema pravih potrošaća. Sve što panel napravi, inverter potroši. Takodje dok je noč inverter i dalje troši svojih 300mA a panel ne proizvodi ništa.

Solarni paneli bilo da su monokristalni ili polikristalni nisu u u stanju da naprave ozbiljniju struju koja moze napuniti Vaše baterije ispražnjenje tokom predhodne noći. Sistem jedva održava sam sebe, Priključivanje bilo kakvog potrošaća prazni baterije koje ako ni slijedećih dana ne bude sunca idu sve dublje i dublje u pražnjenje sto im ne prija. Potrebno je dopunjavanje baterija sa nekim dodatnim punjačem iz mreže ili nekog agregata. Pojačavanjem broja solarnih panela i vezivanjem u paralelu dobilo bi se jako malo i takva investicija je ne isplativa kad je dan kratak i bez sunca.

1.Solarni panel
Solarni panel kao proizvodjač električne energije može biti monokristalni i polikristalni. Uopštena razlika izmenju momokristalnih i polikristalnih panela je da monokristalni koštaju nešto više kao i to da oni prave više struje po oblačnom vremenu dok polikristalni daju više struje kada je sunčano vrijeme tj u letnjem periodu.

2. Kontroler
Kontroler punjenja u solarnom sistemu igra jako važnu ulogu. Kontroler ima dva zadatka i kao takav važan je deo svakog solarnog sistema. Prvi zadatak kontrolera je da sačuva i ne dozvoli baterijama da se prepune.Drugi zadatak podjednako važan kao i prvi je da ne dozvoljava potrošaćima da baterije duboko isprazne što je jako štetno za baterije a čiji zivotni vijek direktno zavisi od dubine pražnjenja. Kontroler pored ove dve primarne funkcije može imati jos korisnih stvarčica kao što je stabilisani izlaz od 5V za dopunu mobilnih telefona ili tableta, ili izlaz od 12V. Treba imati na umu da su ovi izlazi ograničeni na manje vrednosti struje ( do 3A ) kao i izlaz za veće potrošače koji u zavsnosti od deklarisane snage idu i do 60A bila na 12 ili 24V.

3. Inverter
Inverter je uredjaj koji konvertuje DC struju iz baterija u AC struju koja je potrebna za napajnje uredjaja u domačinstvu. Inverteri mogu biti različitih snaga, od svega 100W pa do 8000W pa i više. DC napon iz baterija moze biti od 12V pa do 96V i više, a AC napon moze biti 230V pa cak i 380V, postoje mnogobrojna hibridna riješenja koja rade paralelno i sa panelima i sa gradskom mrežom, prebacivajuči automatski potrošaće na jednu ili drugu mrežu. Jedna od glavnih podijela invertera je na invertere sa modifikovanim sinusom i na invertere sa pravom sinudoidnom karakteristikom struje. Razlika je naravno u cijeni i za kućne uredjaje poput kompjutera, led sijalica, televizora i ostalih uredjaja koji nemaju u sebi kompresore ili motore, inverteri sa modifikovanim sinusom su više nego dovoljni. Ako je potrebno da inverter pokreše frizider, klima uredjaj ili pumpu za navodnjavanje, iskljućivo inverter sa ćistom sinusoidnom karakteristikom dolazi u obzir. Važno je napomenuti da se inverter UVEK i ISKLJUČIVO povezuje na baterije i NIKAKO i NIKADA na kontroler.

Povezivanje invertera na baterije treba uraditi sa što kraćim i što debljim kablovima, a kontakti moraju biti čvrsti i čisti kako ne bi došlo do zagrijavanja.