Sisteme Fotovoltaice Off Grid

Sistemele fotovoltaice off-grid reprezintă o soluție autonomă pentru generarea de energie electrică în locuri izolate sau în zone în care rețeaua electrică tradițională nu este disponibilă. Aceste sisteme utilizează energia solară pentru a produce curent electric și pentru a alimenta diverse echipamente și aparate.

O instalatie fotovoltaică off-grid este formată din cateva componente principale. Panourile solare, cunoscute și sub denumirea de module fotovoltaice, sunt principalul element al sistemului. Acestea sunt alcătuite din celule solare care absorb lumina soarelui și o transformă în energie electrică de curent continuu (DC). Această energie este apoi direcționată către un regulator de încărcare, care controlează și reglează încărcarea bateriilor de stocare a energiei. Bateriile sunt esențiale în sistemele off-grid, deoarece permit stocarea energiei electrice produse de panouri solare pentru a fi utilizată în perioadele de noapte sau în timpul zilelor înnorate.

Pentru a converti energia electrică de curent continuu (DC) în curent alternativ (AC), necesar pentru utilizarea aparatelor electrice obișnuite, este necesar un invertor. Acest dispozitiv convertește energia electrică stocată în baterii în curent alternativ, astfel încât să poată fi utilizată în diverse aparate și sisteme electronice. În funcție de nevoile și cerințele utilizatorului, sistemele off-grid pot fi configurate pentru a alimenta o gamă largă de aparate și echipamente, cum ar fi iluminatul, electrocasnicele, pompele de apă, sistemele de încălzire și multe altele.

Sistemele fotovoltaice off-grid oferă multiple avantaje. Ele asigură o sursă de energie independentă, reducând dependența de sursele de energie tradiționale și contribuind la protecția mediului prin utilizarea energiei solare curate și regenerabile. Aceste sisteme sunt adesea utilizate în zone rurale, cabane izolate, vehicule recreaționale sau în cazul situațiilor de urgență, cum ar fi dezastrele naturale sau înlocuirea temporară a rețelei electrice în zone afectate.

În concluzie, sistemele fotovoltaice off-grid reprezintă o opțiune viabilă pentru a obține energie electrică în mod independent și sustenabil. Acestea utilizează energia solară pentru a produce electricitate, care este stocată în baterii și apoi convertită în curent alternativ pentru a alimenta diverse echipamente și aparate. Prin utilizarea acestor sisteme, putem contribui la reducerea amprentei noastre ecologice și la accesul la energie în zone în care rețelele tradiționale nu sunt disponibile.

Caracteristici tehnice ale sistemelor fotovoltaice off-grid

• Puterea sistemului (în wati): Aceasta reprezintă capacitatea totală a sistemului de a produce energie electrică. Se determină în funcție de consumul de energie al aparatelor și echipamentelor ce urmează a fi alimentate.
• Tensiunea sistemului (în volți): Acesta este nivelul de tensiune al curentului electric produs de panourile solare și utilizat în sistem. Poate varia în funcție de configurarea panourilor și a bateriilor.
• Capacitatea bateriei (în amperi-ora): Capacitatea bateriei determină cantitatea de energie electrică stocată și disponibilă pentru utilizare în perioadele în care nu există producție de energie solară, cum ar fi nopțile sau zilele înnorate. Capacitatea bateriei este aleasă în funcție de consumul de energie estimat și de durata perioadelor fără soare.
• Eficiența panourilor solare: Acesta este procentul de energie solară pe care panourile solare îl pot transforma în energie electrică utilizabilă. Eficiența poate varia în funcție de calitatea și tehnologia panourilor solare.
• Eficiența invertorului: Invertorul convertește curentul continuu (DC) stocat în baterii în curent alternativ (AC) utilizat de majoritatea aparatelor și echipamentelor. Eficiența invertorului indică pierderile de energie în procesul de conversie și influențează eficiența generală a sistemului.
• Caracteristicile climatice locale: Parametrii tehnici pot fi influențați de condițiile climatice specifice zonei în care sistemul off-grid este instalat. Acestea includ intensitatea și durata expunerii la soare, temperatura ambientală, precum și factorii care pot afecta performanța sistemului, cum ar fi zăpadă, praf sau umiditate. De exemplu, in zona Hunedoara, Deva, este o zona propice pentru sisteme fotovoltaice intrucat ne bucuram de energie solara tot anul si in ultimii ani nu am avut parte de zapezi mari.

Cum dimensionez marimea unui sistem fotovoltaic off-grid?

Există o formulă generală pe care o puteți utiliza pentru a calcula proporția optimă între panourile solare și capacitatea bateriilor într-un sistem off-grid. Această formulă se bazează pe estimarea consumului zilnic de energie electrică și pe radiația solară medie zilnică în zona în care este instalat sistemul. Iată pașii de bază:

1. Estimați consumul zilnic de energie electrică (în wați): Luați în considerare toate aparatele și echipamentele pe care doriți să le alimentați cu sistemul off-grid și estimați câtă energie electrică vor consuma pe parcursul unei zile.
2. Determinați radiația solară medie zilnică (în wați pe metru pătrat): Puteți obține această informație din surse locale sau din datele istorice ale radiației solare din zona în care doriți să instalați sistemul. Această valoare reflectă cantitatea medie de energie solară disponibilă pe metru pătrat într-o zi.
3. Calculați energia solară necesară pentru a încărca bateriile (în wați): Înmulțiți consumul zilnic de energie electrică estimat (pasul 1) cu coeficientul de autonomie dorit. Coeficientul de autonomie reprezintă numărul de zile în care doriți ca sistemul să poată funcționa fără a fi alimentat cu energie solară. De exemplu, dacă doriți să aveți autonomie pentru 3 zile, coeficientul de autonomie va fi 3. Aceasta va determina câtă energie solară trebuie produsă și stocată în baterii pentru perioada fără soare.
4. Determinați puterea totală a panourilor solare (în wați): Împărțiți energia solară necesară (pasul 3) la radiația solară medie zilnică (pasul 2). Aceasta vă va oferi puterea totală a panourilor solare necesare pentru a produce energia electrică dorită într-o zi.
5. Dimensionați capacitatea bateriilor (în amperi-ora): Capacitatea bateriilor trebuie să fie suficientă pentru a stoca energia electrică necesară (pasul 3). Luați în considerare eficiența de conversie a bateriilor și adăugați o marjă de siguranță pentru a compensa pierderile și variațiile în producția și consumul de energie.

Tipuri de baterii pentru sisteme fotovoltaice off-grid

Există mai multe tipuri de baterii utilizate în sistemele off-grid. Fiecare tip are propriile caracteristici, avantaje și dezavantaje, iar alegerea depinde de cerințele specifice ale sistemului și de preferințele utilizatorului. Iată câteva dintre cele mai comune tipuri de baterii utilizate în sistemele off-grid:

• Baterii cu plumb-acid (Pb-Acid): Acestea sunt cele mai comune și mai accesibile baterii utilizate în sistemele off-grid. Există două tipuri principale de baterii cu plumb-acid: baterii cu plumb-acid cu electrolit lichid (baterii umede) și baterii cu plumb-acid cu gel sau absorbție de electrolit (baterii sigilate). Aceste baterii sunt fiabile, pot oferi o capacitate mare de stocare a energiei și sunt relativ economice. Cu toate acestea, necesită întreținere regulată și ventilație adecvată în cazul bateriilor cu electrolit lichid.
• Baterii cu ion-litiu (Li-ion): Acestea sunt baterii cu o densitate de energie ridicată și o eficiență excelentă, ceea ce le face o opțiune populară în sistemele off-grid. Bateriile cu ion-litiu sunt mai ușoare, mai compacte și mai puțin sensibile la pierderi de capacitate sau degradare în comparație cu bateriile cu plumb-acid. Acestea nu necesită întreținere și pot fi încărcate și descărcate într-un ritm mai rapid. Cu toate acestea, bateriile cu ion-litiu sunt mai scumpe decât cele cu plumb-acid.
• Baterii cu fosfat de fier-litiu (LiFePO4): Acestea sunt un tip specific de baterii cu ion-litiu, care utilizează fosfat de fier-litiu ca material catodic. Bateriile LiFePO4 sunt recunoscute pentru fiabilitatea și durabilitatea lor și sunt mai sigure în ceea ce privește incendiile sau exploziile în comparație cu alte tipuri de baterii cu ion-litiu. Acestea oferă o durată de viață mai lungă și o stabilitate termică mai bună, dar sunt mai scumpe decât bateriile cu plumb-acid sau alte tipuri de baterii cu ion-litiu.
• Baterii cu sodiu-sulf (NaS): Acestea sunt baterii avansate, care utilizează sodiu și sulf ca electrozi. Bateriile NaS oferă o densitate mare de energie, o capacitate ridicată și o durată de viață lungă. Sunt potrivite pentru aplicații care necesită descărcări profunde și încărcări rapide. Cu toate acestea, bateriile NaS sunt costisitoare și necesită o temperatură ridicată de funcționare.

Este important de menționat că acesta este un ghid general și că fiecare sistem off-grid va avea cerințe specifice. Alți factori precum vârsta bateriilor, temperaturile extreme și caracteristicile sistemului pot influența și dimensionarea optimă. De aceea, este recomandat să consultați un specialist în energie solară sau un instalator autorizat pentru a vă asigura că sistemul este dimensionat corect pentru nevoile dvs. specifice.