Мрежови фотоволтаични системи – устройство, принцип на работа и приложение
Мрежовите фотоволтаични системи (on-grid) представляват най-широко разпространеният тип соларни инсталации в света. Те са проектирани да работят в пряка връзка с обществената електропреносна мрежа, като не използват акумулаторни батерии за съхранение на енергия. Основното им предимство е оползотворяването на слънчевата енергия за покриване на собствените нужди, а излишъкът се подава обратно в мрежата, което ги прави икономически изгодни и екологични.
Тези системи намират приложение както в битови условия – за еднофамилни къщи и жилищни сгради, така и в промишлеността и енергетиката – за захранване на производствени мощности и изграждане на соларни паркове за продажба на електроенергия. Технологията е мащабируема – от няколко панела на покрив до гигаватни централи.
Компоненти на мрежова фотоволтаична система
Една мрежова фотоволтаична система се състои от три основни елемента, които работят в синхрон, за да преобразуват слънчевата светлина в полезна електроенергия.
Слънчеви фотоволтаични панели – Това са модули, съставени от соларни клетки (обикновено монокристални или поликристални), които преобразуват слънчевата радиация в постоянен ток (DC) чрез фотоволтаичния ефект. Панелите се монтират върху носещи конструкции с оптимален наклон и ориентация (южно изложение) за максимален добив.
Мрежови инвертори – Те са „сърцето“ на системата и изпълняват две основни функции:
Преобразуват постоянния ток (DC) от панелите в променлив ток (AC) с параметри, подходящи за битови уреди (230V/400V, 50Hz)
Осъществяват синхронизация с електропреносната мрежа по напрежение, честота и фаза, за да може енергията да се влее безпроблемно
Разпределително табло със защитна апаратура – В него се монтират прекъсвачи, защитни релета и устройства за защита от пренапрежение. Те следят параметрите на системата и при аномалия (пренапрежение, провал в мрежата) автоматично изключват връзката, за да предпазят както инсталацията, така и екипите, работещи по мрежата.
Соларните панели преобразуват светлината в постоянен ток
Мрежовият инвертор преобразува постоянния в променлив ток и се синхронизира с мрежата
Защитната апаратура гарантира безопасна експлоатация и изключване при аварии
Принцип на работа
Работата на мрежовата фотоволтаична система се основава на директното подаване на произведената енергия към консуматорите и балансирането с обществената мрежа.
През светлата част на денонощието соларните панели генерират постоянен ток, който постъпва в инвертора. Инверторът преобразува тока в променлив, синхронизира го с параметрите на мрежата и го подава към битовата електроинсталация. Консуматорите в обекта (осветление, уреди, машини) автоматично използват произведената енергия с приоритет пред тази от мрежата.
В случаите, когато произведената енергия надвишава моментната консумация, излишъкът се „изтласква“ обратно в електропреносната мрежа. Това става автоматично, като електромерът отчита двупосочно движение на енергията – входящо от мрежата (при недостиг) и изходящо към мрежата (при излишък). В България това дава възможност за работа по схемата „нетно измерване“ или продажба на излишъка според действащата нормативна уредба.
При производство – енергията първо отива за собствени нужди
При излишък – енергията се подава към обществената мрежа
При недостиг или тъмна част – енергията се черпи от мрежата
Предимства на мрежовите фотоволтаични системи
Мрежовите системи предлагат редица предимства, които ги правят предпочитан избор както за домакинства, така и за бизнеса.
Икономическа ефективност – Поради липсата на акумулаторни батерии, първоначалната инвестиция е значително по-ниска в сравнение с автономните (off-grid) системи. Срокът на откупуване на инвестицията обикновено е между 5 и 8 години, при гарантиран живот на панелите над 25 години.
Безпроблемна експлоатация – Системата работи автоматично без необходимост от човешка намеса. При облачно време или през нощта консумацията се покрива от мрежата по стандартния начин, без прекъсване на захранването.
Екологичност – Производството на чиста енергия от възобновяем източник намалява въглеродния отпечатък и допринася за опазване на околната среда.
По-ниска инвестиционна цена спрямо автономните системи
Бърз възврат на вложените средства
Намаляване на месечните разходи за електроенергия
Изисквания за изграждане
За да функционира една мрежова фотоволтаична система ефективно и безопасно, трябва да бъдат спазени определени условия.
Стабилна електропреносна мрежа – Наличието на надеждна обществена мрежа е задължително, тъй като системата разчита на нея за балансиране на енергията. При срив в мрежата, инверторът автоматично спира подаването на ток по съображения за безопасност.
Съответствие с нормативната уредба – Изграждането изисква издаване на необходимите разрешителни, одобрен проект от електроразпределителното дружество и договор за присъединяване.
Подходящо разположение – Панелите трябва да се монтират на място с добро слънчево греене, без засенчване от дървета, комини или съседни сгради, с оптимален наклон (30-35°) и южно изложение.
Наличие на стабилна електропреносна мрежа
Съгласуване с електроразпределителното дружество
Подходящо разположение без засенчване
Заключение
Мрежовите фотоволтаични системи представляват зряла, надеждна и икономически ефективна технология за производство на електроенергия от слънцето. Комбинацията от слънчеви панели, мрежови инвертори и разпределително табло осигурява безпроблемна работа и бърз възврат на инвестицията. При наличие на стабилна електропреносна мрежа и подходящо разположение, те са оптималният избор за всеки, който иска да намали разходите си за ток и да допринесе за опазване на околната среда.
Фотоволтаични електроинсталации изграждане