1.2. SISTEMUL FOTOVOLTAIC

1.2.1. Modulele și Celulele Fotovoltaice

Celula Fotovoltaică: Este unitatea de bază, realizând conversia directă a luminii solare în electricitate.

Asamblarea Modulelor: Celulele sunt interconectate pentru a forma module PV. Aceasta mărește puterea și eficiența sistemului.

Straturi de Protecție: Celulele sunt susținute și protejate de straturi subțiri de EVA (Acetat Etil Vinil) sau PVB (Polivinil Butiric).

Închiderea Modulelor: Se realizează cu un capac transparent (de obicei sticlă) și un strat posterior pentru protecție suplimentară împotriva intemperiilor (realizat adesea din polimer subțire sau sticlă).

Durabilitate: Modulele sunt adesea înrămate pentru a spori durabilitatea și rezistența mecanic

IMAGINE EXEMPLIFICATIVĂ: CONEXIUNEA CELULELOR UNUI MODUL FOTOVOLTAIC (Sursa: Tknika,2004)

Imaginea prezentată este o secțiune transversală schematică a unui modul fotovoltaic, care arată straturile și componentele individuale:

  1. Structură Suport: Cadru sau structura pe care este montat întregul modul.
  2. Încapsulant: Material care înconjoară și protejează celulele fotovoltaice.
  3. Celulă Fotovoltaică: Componenta principală care transformă lumina solară în energie electrică.
  4. Conexiuni Externe: Conectorii care permit curentului electric să iasă din modul.
  5. Conexiunile Celulelor: Fire sau benzi conductoare care leagă celulele fotovoltaice între ele.
  6. Spate: Partea din spate a modulului, care protejează celulele și ajută la izolarea termică.
  7. Strat de Sticlă: Placa frontală transparentă care permite luminii să ajungă la celulele fotovoltaice și protejează celulele de elemente externe.
  8. Izolație: Material izolator care ajută la menținerea eficienței modulului prin reducerea pierderilor de căldură.
  9. Etanșare: Sigiliu sau garnitură care asigură că modulul este ermetic și protejat de umezeală și contaminanți.

IMAGINE EXEMPLIFICATIVĂ: CONEXIUNEA UNUI SISTEM FOTOVOLTAIC

Imaginea arată o diagramă schematică a unei conexiuni de module fotovoltaice într-un sistem solar. Modulele sunt organizate într-o matrice care include mai multe șiruri de module interconectate:

N șiruri (conectate în paralel): Aceasta indică numărul de șiruri de module conectate paralel pentru a crește amperajul total al sistemului.

M module pe șir (conectate în serie): Arată că în fiecare șir sunt conectate un număr M de module în serie pentru a crește tensiunea totală a sistemului.

Cablu de c.c. principal: Este cablul de curent continuu care transportă electricitatea generată de panourile fotovoltaice către alte componente ale sistemului, cum ar fi un invertor.

Cablu șir: Acestea sunt cablurile care conectează modulele individuale dintr-un șir și transportă curentul electric generat de fiecare șir.

Conexiunea în serie a modulelor din fiecare șir crește tensiunea, în timp ce conexiunea în paralel a mai multor șiruri crește amperajul, permițând sistemului să producă mai multă energie electrică pentru a îndeplini cerințele de consum.

Modulele pot fi conectate între ele în serie (numit șir) pentru a crește tensiunea totală produsă de sistem. Șirurile sunt conectate în paralel pentru a crește curentul total al sistemului.

Puterea generată de modulele PV variază de la câțiva wați (între 20 și 60 Wp) până la 300, 350 Wp, în funcție de mărimea și tehnologia panoului.  Modulele  de  puteri  mici  sunt  de obicei folosite în aplicații de autonome, acolo unde de obicei necesarul de putere este mic.

Modulele pot fi dimensionate pentru instalarea rapidă în orice locație. Sunt robuste, fiabile și rezistente la intemperii. Producătorii de module de obicei garantează o putere generată de 80% chiar și după 20, 25 de ani de folosire.

Durata de viață a unui modul este de obicei în jurul a 25 ani și poate funcționa chiar mai mult de 30 de ani.

1.2.2. Invertoarele

Invertoarele sunt componente vitale în sistemele fotovoltaice (PV), având rolul de a converti energia electrică în curent continuu, generată de modulele PV, în curent alternativ. Această transformare este esențială pentru a asigura compatibilitatea energiei produse cu rețeaua electrică de distribuție și cu majoritatea dispozitivelor electrice casnice și industriale. În prezent, invertoarele sunt disponibile într-o gamă largă de capacități, adaptându-se la diverse nevoi: de la modele compacte de câteva sute de wați, ideale pentru sistemele autonome mici, la cele de ordinul kilowaților, utilizate în mod frecvent în aplicații rezidențiale și comerciale, până la invertoare centrale de 2.000 kW sau mai mult, destinate proiectelor fotovoltaice de mari dimensiuni. Tehnologiile recente includ invertoare cu funcționalități îmbunătățite, precum gestionarea mai eficientă a energiei, interoperabilitatea cu sisteme de stocare a energiei și capacitatea de a se conecta la rețelele inteligente (smart grids).

1.2.3. Baterii și controlere de încărcare pentru Sisteme Fotovoltaice Autonome

În sistemele fotovoltaice autonome, stocarea energiei este esențială pentru a asigura disponibilitatea continuă a energiei electrice.

Tipuri de Baterii

  • Acumulatorii Plumb-Acid:

Avantaje: Cost redus, tehnologie dovedită, disponibilitate largă.

Dezavantaje: Greutate mare, durată de viață mai scurtă (aproximativ 5-7 ani), necesită întreținere (în special versiunile cu ventilație).

  • Baterii Litiu-Ion:

Avantaje: Densitate mare de energie, durată de viață mai lungă (aproximativ 10-15 ani), puțină sau deloc întreținere.

Dezavantaje: Cost mai ridicat, sensibilitate la temperaturi extreme.

  • Baterii Litiu-Fier-Fosfat (LiFePO4):

Avantaje: Stabilitate termică excelentă, durată de viață extinsă (până la 15 ani sau mai mult), eficiență ridicată în ciclurile de încărcare-descărcare, mai sigure în condiții de suprasolicitare sau supraîncărcare.

Dezavantaje: Cost inițial mai mare decât plumb-acid, dar cu un cost pe durata de viață mai mic.

 

Bateriile în sistemele fotovoltaice sunt esențiale pentru a asigura un flux constant de energie, în special în perioade fără soare sau pe timp de noapte.

Eficiența și durata de viață a bateriei depind semnificativ de modul în care sunt încărcate și descărcate.

Controlere de Încărcare

  1. Funcții Principale
  • Prevenirea Supraîncărcării și Descărcării Excesive: Asigură că bateria nu este încărcată sau descărcată peste limitele sale, protejând astfel împotriva deteriorării premature.
  • Optimizarea Duratei de Viață a Bateriei: Prin gestionarea inteligentă a ciclurilor de încărcare și descărcare.

 

  1. Tehnologii Avansate
  • Monitorizarea Automată: Ajustarea tensiunii și curentului în funcție de condițiile de încărcare și starea bateriei.
  • Comunicare Wireless: Permite monitorizarea și controlul de la distanță, facilitând gestionarea și întreținerea sistemului.
  • Algoritmi de Gestionare Inteligentă: Utilizează datele despre starea bateriei pentru a optimiza încărcarea și descărcarea, prelungind astfel durata de viață a bateriei.

 

  1. Tipuri de Controlere
  • PWM (Pulse Width Modulation): Mai simplu și mai ieftin, adecvat pentru sistemele mai mici.
  • MPPT (Maximum Power Point Tracking): Mai eficient, optimizează transferul de energie de la panouri la baterii, adecvat pentru sisteme mai mari și mai complexe.

Evoluția și Tendințele Viitoare

Cercetările și dezvoltările în domeniul bateriilor vizează creșterea capacității de stocare, reducerea costurilor și îmbunătățirea sustenabilității.

Controlerele de încărcare devin din ce în ce mai sofisticate, integrând tehnologii precum inteligența artificială și machine learning pentru a optimiza gestionarea energiei.

Tendința spre sisteme de stocare a energiei mai inteligente și mai integrate, care să comunice eficient cu alte componente ale sistemului fotovoltaic și cu rețeaua electrică.

 

1.2.4. Alte componente ale sistemului

Componentele suplimentare ale unui sistem fotovoltaic, cunoscute sub numele de Balanța Sistemului (BoS), sunt esențiale pentru funcționarea și eficiența acestuia. Acestea pot fi structurate în mai multe categorii, fiecare având roluri specifice:

  1. Structuri de Montare: Acestea sunt proiectate pentru a maximiza expunerea panourilor solare la soare. Aceste structuri pot fi fixe sau ajustabile, în funcție de locație și de nevoile specifice ale instalației.
  2. Sisteme de Urmărire Solară: Aceste sisteme ajustează poziția panourilor solare pe parcursul zilei pentru a urmări mișcarea soarelui. Acest lucru crește eficiența panourilor prin maximizarea expunerii la lumina solară.
  3. Contoare de Electricitate: Aceste dispozitive sunt folosite pentru monitorizarea producției de energie. Ele sunt esențiale pentru a evalua performanța sistemului și pentru a asigura o facturare corectă în cazul sistemelor conectate la rețea.
  4. Cabluri și Conexiuni: Aceste componente sunt optimizate pentru a minimiza pierderile de energie. Calitatea și specificațiile tehnice ale cablurilor și conexiunilor sunt cruciale pentru eficiența generală a sistemului.
  5. Optimizatoare de Putere: Aceste dispozitive sunt proiectate pentru a îmbunătăți performanța fiecărui modul solar individual. Ele ajută la maximizarea producției de energie, în special în condiții de umbră sau de variație a intensității luminoase.
  6. Transformatoare: Acestea sunt folosite pentru a adapta tensiunea electrică generată de panouri la cerințele rețelei electrice. Transformatoarele asigură compatibilitatea și siguranța conexiunii dintre sistemul solar și rețea.
  7. Cutii de Joncțiune și Comutatoare de Izolare: Aceste componente sunt esențiale pentru siguranța conexiunilor electrice. Cutiile de joncțiune protejează conexiunile, iar comutatoarele de izolare permit întreținerea și operațiunile de service în siguranță.

Toate aceste componente sunt într-o continuă evoluție, cu îmbunătățiri orientate spre eficiență energetică, durabilitate și integrare inteligentă în rețelele electrice moderne.

Scroll to Top

5% REDUCERE CURSURI LB. ENGLEZĂ PENTRU ELECTRICIENI

Profită acum de oferta lunii februarie și înscrie-te la cursul de limba engleză pentru domeniul electric. Alege nivelul începători sau avansați și #HAILACURS!

Contactează-ne și pe whatsapp 0755 045 550

ÎN CLASĂ

Call Now Button