Poniżej przedstawiono podstawowe różnice między falownikami podłączonymi do sieci, falownikami niezależnymi od sieci i falownikami hybrydowymi, porównane pod kątem funkcjonalności, scenariuszy zastosowań i parametrów technicznych:
Scenariusze zastosowań :
Obszary ze stabilną siecią, która umożliwia „rozliczanie netto” (sprzedaż energii elektrycznej do sieci). Systemy fotowoltaiczne dla gospodarstw domowych lub firm, których celem jest obniżenie rachunków za prąd lub uzyskanie dochodu ze sprzedaży energii elektrycznej.
Zalety :
Prosta konstrukcja i niskie koszty. Efektywne wykorzystanie energii fotowoltaicznej, zmniejszające zależność od sieci.
Ograniczenia :
Brak możliwości zasilania podczas przerw w dostawie prądu (brak funkcji zasilania awaryjnego). Brak możliwości magazynowania nadmiaru energii elektrycznej i konieczność równoważenia podaży i popytu z wykorzystaniem sieci.
Scenariusze zastosowań :
Odległe obszary bez zasięgu sieci, takie jak góry i wyspy. Scenariusze wymagające całkowitej niezależności energetycznej, takie jak awaryjne źródła zasilania lub urządzenia mobilne.
Zalety :
Działa całkowicie niezależnie od sieci, dzięki czemu nadaje się do obszarów o niestabilnym zasilaniu sieciowym lub jego braku. Zapewnia ciągłość zasilania (w zależności od pojemności akumulatora).
Ograniczenia :
Wysoki koszt systemu wynikający z konieczności konfiguracji baterii. Ograniczona pojemność baterii, wymagająca starannego projektowania, aby uniknąć niedoborów mocy.
Scenariusze zastosowań :
Domy lub firmy potrzebujące zasilania awaryjnego, na przykład obszary z częstymi przerwami w dostawie prądu. Osoby chcące zoptymalizować rachunki za prąd, wykorzystując różnice w cenach energii elektrycznej w godzinach szczytu i poza szczytem do ładowania i rozładowywania. Systemy mikrosieci lub scenariusze stopniowego przechodzenia na energię odnawialną.
Zalety :
Wysoka elastyczność, dzięki kompatybilności zarówno z siecią, jak i bez niej. Ekonomiczny: obniża rachunki za prąd dzięki magazynowaniu energii i zwiększa samowystarczalność energetyczną. Niezawodny: płynnie przełącza się na zasilanie akumulatorowe podczas przerw w dostawie prądu.
Ograniczenia :
Wyższy koszt początkowy wynikający z konieczności użycia baterii i konfiguracji inteligentnego systemu zarządzania. Wysoka złożoność techniczna, wymagająca profesjonalnej instalacji i konserwacji.
W rozproszonych systemach fotowoltaicznych często spotykane są takie terminy, jak „podłączony do sieci”, „poza siecią”, „podłączony do sieci z magazynowaniem energii” oraz „mikrosieć”. Co one oznaczają? Zasadniczo reprezentują one kilka rodzajów systemów wytwarzania energii związanych z rozproszoną energią fotowoltaiczną. Niniejszy artykuł przedstawia główne cechy systemów wytwarzania energii podłączonych do sieci, systemów wytwarzania energii poza siecią oraz mikrosieci. Zawiera również tabelę porównawczą pod kątem ich połączenia z siecią, zapotrzebowania na urządzenia do magazynowania energii, scenariuszy zastosowań itp., aby dać Państwu jasny obraz.
System fotowoltaiczny podłączony do sieci jest bezpośrednio podłączony do sieci publicznej. Kluczowe elementy tego systemu obejmują moduły fotowoltaiczne, falowniki podłączone do sieci, liczniki dwukierunkowe oraz samą sieć. Falownik podłączony do sieci przetwarza prąd stały generowany przez moduły fotowoltaiczne na prąd przemienny, który jest następnie wykorzystywany do zasilania lokalnych odbiorników. Nadwyżka energii elektrycznej jest odsprzedawana do sieci za pośrednictwem licznika dwukierunkowego.
Systemy wytwarzania energii podłączone do sieci opierają się na sieci zewnętrznej i działają w trybie „samozaopatrzenia z nadwyżkami energii oddawanej do sieci” lub „pełnego oddawania energii”. W przypadku awarii zasilania system nie działa, aby zapobiec ryzyku oddawania energii elektrycznej do sieci.
System generowania energii poza siecią działa niezależnie od sieci i nie jest z nią połączony. Składa się z modułów fotowoltaicznych, falowników poza siecią, akumulatorów i odbiorników. System ten jest całkowicie niezależny i nie wymaga zasilania z sieci, co czyni go odpowiednim dla odległych obszarów bez zasięgu sieci lub regionów z częstymi przerwami w dostawie prądu. Systemy poza siecią muszą być wyposażone w urządzenia magazynujące energię, zazwyczaj akumulatory, aby zapewnić zasilanie w nocy lub w okresach braku światła słonecznego.
Systemy wytwarzania energii poza siecią nie są zależne od sieci i działają w trybie „używaj podczas magazynowania” lub „najpierw magazynuj, potem używaj”, nie odczuwając przerw w dostawie prądu. System ten oferuje wyjątkową elastyczność i mobilność, wymagając urządzeń magazynujących energię, takich jak akumulatory, do magazynowania energii wytworzonej w ciągu dnia i wykorzystania jej w nocy lub w okresach braku światła słonecznego.
Podłączenie do sieci i poza siecią Systemy wytwarzania energii elektrycznej są powszechnie stosowane w miejscach, gdzie występują częste przerwy w dostawie prądu, gdzie prosumencka konsumpcja energii fotowoltaicznej nie pozwala na oddanie nadwyżek do sieci, gdzie cena energii elektrycznej przeznaczonej na prosumencką konsumpcję jest znacznie wyższa niż taryfa gwarantowana lub gdzie szczytowe ceny energii elektrycznej są znacznie wyższe niż ceny poza szczytem.
G pozbyć się krawata i sieci system wytwarzania energii składa się z modułów fotowoltaicznych, falownik słoneczny Z możliwością pracy w sieci i poza nią, akumulatorami i odbiornikami. Panele fotowoltaiczne przekształcają energię słoneczną w energię elektryczną, gdy świeci słońce, dostarczając energię do odbiorników za pośrednictwem falownika słonecznego i ładując akumulatory. Gdy nie ma światła słonecznego, akumulatory dostarczają energię do falownika słonecznego, który następnie zasila odbiorniki prądu przemiennego.
W porównaniu do systemów generowania energii podłączonych do sieci, system ten obejmuje dodatkowo kontroler ładowania i rozładowywania oraz akumulatory, dzięki czemu system fotowoltaiczny może nadal działać podczas przerw w dostawie prądu z sieci, a falownik przełącza się w tryb niezależny od sieci w celu zasilania obciążeń.
Mikrosieć to sieć dystrybucyjna składająca się z rozproszonych źródeł energii (takich jak fotowoltaika i energia wiatrowa), odbiorników, systemów magazynowania energii oraz urządzeń sterujących. W porównaniu ze zintegrowanym wytwarzaniem, przesyłem, dystrybucją i zużyciem energii na dużym obszarze sieci głównej, mikrosieć zapewnia przede wszystkim lokalne zużycie rozproszonej energii odnawialnej oraz wymianę energii z siecią główną. Mikrosieć może działać jako sieć niezależna lub być połączona z siecią główną w celu wymiany energii. Systemy mikrosieci są znane ze swojej elastyczności i wydajności, umożliwiając integrację rozproszonych źródeł energii i energii odnawialnej na dużą skalę. W mikrosieci system zarządzania energią (EMS) umożliwia skoordynowaną kontrolę między siecią główną, rozproszonymi źródłami energii i systemami magazynowania energii, łagodząc w ten sposób wahania rozproszonej energii.
Systemy fotowoltaiczne (PV) do wytwarzania energii elektrycznej podłączone do sieci i niezależne od niej różnią się przede wszystkim pod następującymi względami:
Systemy podłączone do sieci: Systemy podłączone do sieci są podłączone do publicznej sieci elektroenergetycznej. Oprócz modułów fotowoltaicznych, systemu magazynowania energii i falownika, obejmują one również falowniki podłączone do sieci, liczniki i inne urządzenia. Prąd stały generowany przez moduły fotowoltaiczne jest przekształcany przez falownik na prąd przemienny, którego część jest wykorzystywana do zasilania urządzeń gospodarstwa domowego, a nadmiar jest przesyłany do sieci elektroenergetycznej za pośrednictwem falownika podłączonego do sieci. Gdy moc generowana przez system fotowoltaiczny jest niewystarczająca, gospodarstwo domowe może pobierać energię z sieci, co umożliwia dwukierunkowy przepływ energii.
Na przykład, podczas dłuższych okresów pochmurnej lub deszczowej pogody, system niezależny od sieci może doświadczyć przerwy w dostawie prądu z powodu rozładowanych akumulatorów, aż do momentu, gdy pogoda się poprawi, a moduły fotowoltaiczne wznowią wytwarzanie prądu w celu naładowania akumulatorów.
Podłączenie do sieci: Ponieważ jest podłączony do sieci, gdy moc generowana przez system fotowoltaiczny jest niewystarczająca (np. w nocy lub przy słabym oświetleniu), gospodarstwo domowe może pobierać energię z sieci, co zapewnia stabilne zasilanie z niewielkim lub zerowym ryzykiem przerw w dostawie prądu.
Przykładowo, nawet jeśli w nocy domowa instalacja fotowoltaiczna przestanie wytwarzać prąd, urządzenia gospodarstwa domowego będą mogły nadal działać normalnie, ponieważ będą zasilane z sieci.
Na przykład, aby zaspokoić zapotrzebowanie gospodarstwa domowego na energię elektryczną na 3-5 dni, konieczna może być instalacja systemu akumulatorów o dużej pojemności, co zwiększa całkowity koszt systemu. Ponadto systemy poza siecią mają wyższe wymagania dotyczące falowników i innego sprzętu, ponieważ muszą one samodzielnie przetwarzać prąd stały na prąd przemienny i zapewniać stabilne zasilanie, co dodatkowo podnosi koszty sprzętu.
Połączenia z siecią: Systemy podłączone do sieci mogą korzystać z sieci jako dodatkowego źródła zasilania, zmniejszając wymaganą pojemność systemu magazynowania energii, a tym samym obniżając koszty magazynowania energii. Systemy podłączone do sieci wymagają jednak dodatkowego sprzętu, takiego jak falowniki, liczniki i urządzenia zabezpieczające, aby podłączyć się do sieci i mierzyć energię elektryczną, co generuje pewne koszty. Ogólnie rzecz biorąc, całkowity koszt jest zazwyczaj niższy niż w przypadku systemów niezależnych od sieci.
Co więcej, aby uniknąć nadmiernego rozładowania lub przeładowania akumulatorów, konieczne może być ograniczenie głębokości ładowania i rozładowania, co może dodatkowo zmniejszyć rzeczywistą efektywność wykorzystania energii.
Podłączenie do sieci: Systemy podłączone do sieci mogą przesyłać nadmiar energii elektrycznej do sieci, gdy system fotowoltaiczny generuje wystarczającą moc, redukując marnotrawstwo energii elektrycznej wytwarzanej przez system fotowoltaiczny i poprawiając ogólną efektywność wykorzystania energii.
Ponadto sama sieć ma możliwość regulowania i optymalizowania dystrybucji energii, co pozwala na lepszą integrację i wykorzystanie energii elektrycznej wytwarzanej przez ogniwa fotowoltaiczne.
Konserwacja jest również bardziej złożona i wymaga regularnych kontroli stanu akumulatora (np. pojemności, stanu) oraz wydajności modułu fotowoltaicznego. W przypadku awarii systemu konieczna jest profesjonalna naprawa, co może skutkować przerwami w dostawie prądu w domu podczas konserwacji.
Podłączenie do sieci: Oprócz standardowej instalacji modułów fotowoltaicznych i systemów magazynowania energii, systemy podłączone do sieci wymagają podłączenia do sieci zgodnie z lokalnymi przepisami dotyczącymi dostaw energii oraz normami bezpieczeństwa dotyczącymi instalacji i uruchomienia urządzeń podłączonych do sieci.
Ta tabela wyraźnie pokazuje różnice między poszczególnymi systemami fotowoltaicznymi pod względem podłączenia do sieci, zapotrzebowania na urządzenia magazynujące energię, scenariuszy zastosowań, złożoności i kosztów systemu oraz stabilności i niezawodności zasilania. Pomaga nam to wybrać odpowiedni typ systemu w oparciu o konkretne potrzeby i warunki zastosowania.
| Element porównania | System energetyczny podłączony do sieci | System zasilania poza siecią | Hybrydowy system zasilania sieciowego | System mikrosieci |
|---|---|---|---|---|
| Połączenie z siecią | Podłączone bezpośrednio do sieci, mogą przesyłać nadmiar energii elektrycznej do sieci lub z niej pobierać energię. | Całkowicie niezależny od sieci, nie wymagający zewnętrznego zasilania. | Może pracować z podłączeniem do sieci lub bez niego, działa również podczas przerw w dostawie prądu. | Działa niezależnie lub z podłączeniem do zewnętrznej sieci energetycznej, zapewniając lokalne rozwiązania energetyczne. |
| Wymagania dotyczące magazynowania energii | Zazwyczaj nie wymaga magazynowania energii. Nadwyżki energii elektrycznej można przesyłać do sieci. | Musi obejmować magazynowanie energii (np. baterie) w celu magazynowania energii elektrycznej na potrzeby nocy lub okresów bezsłonecznych. | Wymaga magazynowania energii w celu niezależnego działania podczas zaników zasilania sieciowego. | Może obejmować magazynowanie energii na potrzeby regionalnego zarządzania energią, co poprawia wydajność. |
| Aplikacje | Nadaje się do stosowania w obszarach miejskich i podmiejskich, budynkach komercyjnych i dużych farmach słonecznych. | Nadaje się do stosowania w odległych lokalizacjach bez zasięgu sieci, np. na terenach górskich lub wyspiarskich. | Idealne rozwiązanie dla obszarów, w których często występują przerwy w dostawie prądu lub użytkownicy muszą mieć zapewnione niezależne źródło energii. | Nadaje się do parków przemysłowych, uniwersytetów, małych miasteczek lub regionów łączących zrównoważony rozwój z samowystarczalnością. |
| Złożoność i koszt systemu | Prosta konstrukcja, niskie koszty, nie ma potrzeby magazynowania energii. | Złożona struktura, wysoki koszt ze względu na konieczność stosowania oddzielnych systemów sterowania i magazynowania energii. | Skomplikowana struktura i wysoki koszt, ponieważ łączy w sobie tryby pracy przyłączony do sieci i poza nią z magazynowaniem energii. | Najbardziej skomplikowane i najkosztowniejsze ze względu na konieczność stosowania zróżnicowanego sprzętu i zarządzania wieloma źródłami energii. |
| Stabilność i niezawodność zasilania | Zasilanie opiera się na sieci energetycznej; moc wyjściowa jest stabilna tak długo, jak sieć działa. | Całkowicie niezależny i niezależny od sieci, jednak stabilność zasilania jest ograniczona przez magazynowanie energii. | Łączy zalety systemów podłączonych do sieci i niezależnych od niej, zapewniając wysoką stabilność i niezawodność. | Zapewnia zrównoważone dostawy energii elektrycznej w regionie i znacznie poprawia stabilność i niezawodność zasilania. |
