Quali sono i componenti di un sistema solare fotovoltaico?

È importante comprendere i prodotti o i componenti che consentono a un sistema di energia solare di funzionare correttamente. Qualsiasi potenziale proprietario di un sistema di energia solare dovrebbe prendersi il tempo necessario per capire cosa riassume un array fotovoltaico e come funzionano quei componenti per consentire la generazione elettrica per il fabbisogno energetico. Un sistema di energia solare è un sistema di generazione di energia rinnovabile che raccoglie l’energia fotovoltaica dal sole e la converte in energia elettrica utilizzabile. Spesso presenti come array fotovoltaici sul tetto, questi sistemi possono variare in dimensioni e sono in grado di alimentare diversi tipi di proprietà, come zone residenziali, commerciali e di grandi dimensioni.

I sistemi fotovoltaici possono essere utilizzati in molteplici applicazioni: array standard come il montaggio sul tetto o a terra servono per generare energia per una residenza o un edificio, mentre altri sistemi non tradizionali possono essere utilizzati per alimentare altri oggetti o funzioni (come satelliti spaziali, calcolatrici portatili o veicoli). È importante ricordare che ogni sistema è unico per dimensioni e struttura, pertanto l’applicazione di un array fotovoltaico sarà diversa da un altro.

I sistemi di energia solare residenziali o commerciali standard sono costituiti da un insieme principale di componenti – (pannelli solari, inverter, sezionatori CC/CA, contatori, cablaggio, racking e montaggio), questi sono generalmente collegati alla rete. Alcuni sistemi richiedono componenti aggiuntivi aggiunti al set di base per funzionare (regolatori di carica, batterie, elementi di bilanciamento dei sistemi aggiuntivi e altro), questi sono solitamente fuori rete.

Pannelli solari

I pannelli solari o moduli fotovoltaici sono i componenti più comunemente conosciuti in un array fotovoltaico. Composto principalmente da celle solari, cornici e vetro; i pannelli solari funzionano raccogliendo e sfruttando l’energia fotovoltaica dal sole e fornendo quell’energia sotto forma di “corrente continua” (CC) a un inverter o un componente del convertitore (in alcuni casi può essere un regolatore di carica).

La corrente continua generata da un modulo solare è una corrente elettrica che scorre in una direzione costante. Questo tipo di alimentazione generalmente non è prontamente utilizzabile per le richieste elettriche standard e deve essere tradotta in alimentazione a “corrente alternata” (CA) prima di poter essere utilizzata per dispositivi elettrici standard all’interno di una casa o di un edificio.

I pannelli solari sono costituiti da due tipi più noti di celle solari, policristallino e monocristallino. La differenza consiste nel modo in cui i cristalli di silicio nei lingotti o nei wafer vengono raccolti, sviluppati e formati, ciascuno creando un aspetto e un colore diversi al loro aspetto. Entrambi i tipi di celle fotovoltaiche sono noti per essere efficaci nella loro capacità generale di produrre elettricità solare.

Regolatori di carica

I regolatori di carica funzionano per regolare la carica elettrica e limitano la velocità con cui la corrente elettrica viene aggiunta o prelevata dalle batterie. Funzionano per controllare la tensione e i watt dai pannelli solari; quindi, passando attraverso un’energia più stabile, prevenendo il sovraccarico e proteggendo dalla sovratensione, che può ostacolare e ridurre le prestazioni o la durata della batteria.

I regolatori di carica sono dotati di vari tipi di dimensioni e tecnologie che consentono in genere a un sistema off-grid (Battery Bank) di funzionare correttamente. Questi due tipi di tecnologie sono MPPT (Maximum Power Point Tracking) e PWM (Pulse Width Modulation). I regolatori di carica sono spesso utilizzati all’interno di un sistema di energia solare off-grid o ibrido con batteria di backup.

Una serie di regolatori di carica è importante per mantenere l’integrità della batteria con un sistema che li utilizza. A causa della natura sensibile dei componenti di accumulo di energia, è fondamentale regolarne l’attività in corso per ottenere la massima durata possibile e contribuire a ridurre i futuri costi di manutenzione e mantenimento.

Inverter

Gli inverter (o convertitori) assorbono l’energia CC generata da un pannello solare ed elaborano quell’energia convertendola in alimentazione CA, la potenza risultante può quindi essere inviata a un interruttore o a una bilancia del componente del sistema ed è disponibile per l’uso standard. Gli inverter possono essere posizionati dopo un controller di carica e un banco batteria in alcuni sistemi energetici off-grid.

Gli inverter sono disponibili in diversi tipi di dimensioni e utilizzano varie tecnologie per consentire l’efficienza nella funzione di produrre energia CA. Gli inverter più comuni sono; Inverter di stringa, inverter centrali, microinverter e inverter a batteria. Ciascuno avrà caratteristiche meccaniche e tecniche differenti.

Gli inverter di stringa possono essere cablati per una fila di pannelli solari da collegare a una delle numerose stringhe all’interno dell’inverter per ospitare una serie di moduli, mentre i microinverter sono generalmente montati sul retro di ogni pannello o (ogni altro pannello), per convertire l’energia per modulo in alimentazione CA.

Ogni tipo di inverter non è necessariamente migliore di un altro in quanto ognuno ha i suoi vantaggi e svantaggi e le loro tecnologie sono utilizzate specificamente per scopi applicativi in ​​determinate circostanze.

Monitoraggio

I componenti delle apparecchiature di monitoraggio sono generalmente collegati a un produttore di inverter simultaneo e visualizzano e trasmettono l’analisi delle informazioni sull’energia del sistema a una console del prodotto o a un dispositivo connesso al Web tramite il loro software proprietario. I componenti delle apparecchiature di monitoraggio possono essere integrati in un inverter o, in alcuni casi, essere collegati a un altro componente di un array fotovoltaico.

La tecnologia di monitoraggio è in grado di visualizzare informazioni che vanno dall’energia generata dai pannelli solari, ai dati in tempo reale, al rilevamento immediato dei guasti e alla risoluzione dei problemi, ai dati sul rendimento energetico in un determinato periodo di tempo.

Un sistema di monitoraggio completo può aiutare l’operatore del sistema a comprendere meglio il modo in cui funziona il sistema di energia solare (e le misure che possono essere adottate per aumentare meglio i rendimenti, la produttività, la manutenzione e altre variabili) in tempo reale o nel corso dei sistemi durata.

Balance of System

I componenti Balance of System lavorano per combinare altri prodotti elettrici all’interno del sistema, quindi combinano e forniscono una serie di opzioni di controllo e distribuzione dell’alimentazione per qualsiasi array fotovoltaico. combinatore-box.png

Comunemente, la maggior parte degli elementi che compongono i prodotti Balance of Systems includono: sezionatori CC/CA, scatole di giunzione, scatole di combinazione, interruttori automatici, fusibili, centri di carico, arresti rapidi, dispositivi di sovratensione, tra gli altri componenti che possono variare da sistema a sistema. Questi componenti differiranno in base al singolo sistema di energia solare, poiché alcuni sistemi avranno bisogno di più o meno controllo e distribuzione dell’energia a seconda della loro applicazione.

Ogni array fotovoltaico necessita di una serie di opzioni di protezione e controllo dell’alimentazione per essere disponibili in qualsiasi momento, sia per la sicurezza o l’integrità del sistema, sia per consentire la manutenzione di emergenza in caso di incendio o altro potenziale problema che potrebbe sorgere. Il controllo della potenza è necessario in qualsiasi sistema di generazione elettrica.