Mezi nejdůležitější prvky patří kromě solárních panelů akumulátorové baterie, solární regulátor a další elektrotechnické prvky (jističe, pojistky, spínače, vodiče, .....). Samozřejmě musíme zaměřit pozornost i na spotřebiče, neboť jejich vhodnou volbou můžeme významně snížit nutné pořizovací a provozní náklady. Systémy je možné doplnit o další zařízení jako je napěťový měnič, sledovač Slunce, měřící přístroje nebo doplňkový zdroj elektrické energie s nabíjecím zařízením. Akumulátorová baterie… …je určena ke skladování elektrické energie dodané v našem případě fotovoltaickými panely. V případě většiny systémů typu grid-off jsou jejich nezbytnou součástí. Požadavek na spotřebu elektrické energie se zpravidla časově nekryje s možným přísunem energie z fotovoltaických panelů, ať již v cyklu den/noc nebo v závislosti na ročním období a na počasí. Na trhu jsou nabízeny „solární akumulátorové baterie“. V podstatě se jedná o baterii nejblíže staničnímu a trakčnímu typu. Rozhodně se výrazně odlišuje od baterie startovací, proto tento typ není pro fotovoltaické systémy vhodný. Ideální akumulátorová baterie pro fotovoltaické systémy by měla splňovat následující požadavky: minimální samovybíjení pracuje s dobrou účinností už při malých nabíjecích proudech je vhodná pro cyklický provoz snese hlubší vybíjení vyžaduje minimální údržbu dlouhá životnost minimální snížení nabíjecích a vybíjecích vlastností při nízkých teplotách Pro použití ve fotovoltaických systémech připadá v současné době do úvahy použití těchto druhů akumulátorových baterií: nejvíce rozšířené jsou baterie olověné pro speciální aplikace jsou vhodné články nebo monobloky nikl-kadmiové (NiCd), případně nikl-železné (NiFe) v případě aplikací s malým výkonem se nabízí články nebo baterie typu Pb, NiCd, NiMH, Ion-lithiové články a nově alkalické nabíjecí články. Akumulátorové články a baterie? Základním prvkem je akumulátorový článek, který se skládá ze dvou elektrod (kladné a záporné), elektrolytu, separátoru, pólových vývodů a z pouzdra. Akumulátorová baterie vzniká sériovým řazením článků, přičemž pouzdro a pólové vývody jsou společné pro všechny články v baterii v případě monobloků. Zapojením jednotlivých zapouzdřených článků vzniká článková baterie. Regulátory pro grid-off systémy Solární regulátory zastupují mnoho užitečných funkcí ve fotovoltaických systémech. Životnost akumulátorové baterie silně závisí na způsobu nabíjení a vybíjení, proto optimální chod systému je zajištěn solárním regulátorem. Hlavními úkoly jsou zamezení nešetrného provozování akumulátorové baterie, zamezení ztrát energie, maximální využití solární energie a předejití poškozením nebo zničení některé z části fotovoltaického systému.
Provozní jmenovité napětí regulátoru je u jednoduchých typů pevně nastaveno. Složitější a kvalitnější regulátory je možné připojit na obě napětí ( 12 i 24 V). Nastavení provozního napětí na regulátoru se provádí změnou propojek nebo je dané napětí automaticky nastaveno po zapojení regulátoru do systému. Nabíjení akumulátorové baterie ze solárních modulů probíhá plným proudem až do určité napěťové úrovně. Poté dochází buď k omezování nabíjecího proudu nebo je nabíjení úplně přerušeno, což záleží na typu regulátoru. Napěťová úroveň pro ukončení nabíjení je dána napětím baterie, při němž ještě nadměrně neplynuje. U typu s omezováním nabíjecího proudu je dosaženo vyššího stupně nabití. Nabíjení, u druhého typu, je opět zahájeno po poklesu napětí na baterii na stanovené napětí. Velice kvalitní regulátory umožňují provozovat solární panely neustále v bodě maximálního výkonu a tak využívat maximum dostupné energie. Zvláště u mobilních aplikací je vhodná ochrana regulátoru proti přepólování. Většina regulátoru poskytuje ochranu proti zpětnému vybíjení baterie přes solární panely v noci. Tuto funkci plní Shottkyho dioda s malým úbytkem napětí. Důležitou vlastností solárních regulátorů je možnost odpojení zátěže od akumulátorové baterie. K odpojení dochází při nízkém napětí na baterii (u olověné baterie typicky 10,5 V) , a tak jej chrání před hlubokým vybitím. Odpojení zátěže může také nastat při proudovém přetížení nebo v případě zkratu v obvodu zátěže. K dispozici jsou i regulátory bez odpojování zátěže při nízkém napětí. Regulátory bez odpojení zátěže jsou vhodné do Grid-off systémů s měničem 12 (24V)/230V, 50Hz, neboť ty mají zpravidla svoji vlastní ochranu baterie proti hlubokému vybití. Regulátory mohou obsahovat obvody pro teplotní kompenzaci regulačních napětí.
Regulátory jsou ve všech případech vybaveny alespoň jednoduchou indikací stavu systému pomocí svítivých diod. Pak je snadné rychle zkontrolovat přibližný stupeň nabití baterie a poruchové stavy. Dražší regulátory umožňují zobrazovat na malém zobrazovači ne jenom orientační stav systému, ale také přímo číselné hodnoty napětí a proudů v systému. Měnič napětí V některých případech je výhodné provozovat v rámci autonomního fotovoltaického systému běžné síťové spotřebiče pro napětí 230V / 50Hz. V tomto případě je potřeba do systému začlenit napěťový měnič, který převede stejnosměrné napětí ( zpravidla 12 nebo 24V) na napětí střídavé 230V / 50Hz.
Nejjednodušší napěťové měniče dodávají na výstupu proud s obdélníkovým průběhem, který se však nehodí pro všechny spotřebiče. Dostačující je pro odporové zátěže. Pro většinu běžných spotřebičů jsou vhodné měniče s lichoběžníkovým průběhem. Kvalitní napěťové měniče mají na výstupu průběh sinusový.
Ukázka obdélníkového a lichoběžníkového výstupního průběhu
Požadavky na napěťové měniče
Obecné
přeměna musí být provedena s dobrou účinností (90 – 95 %)
musí zajišťovat bezpečný provoz
snadná kontrola stavu
vhodný je automatický provoz
minimální klidový odběr v nezatíženém stavu
Na vstupní straně
měnič musí být schopen pracovat v rozsahu kolísání napětí na baterii
musí zajišťovat ochranu akumulátorové baterie proti hlubokému vybití
měnič musí být odolný proti přepólování vstupních svorek
odolnost proti přepětí na vstupu měniče
Na výstupní straně
průběh výstupního proudu musí odpovídat dané aplikaci
je požadována stabilita velikosti napětí a kmitočtu
měnič musí snést krátkodobé přetížení – až 1,5 násobek jmenovitého výkonu
odolnost proti zkratu
Prvky grid-on systémů
Síťový měnič převádí stejnosměrný proud dodávaný fotovoltaickými panely na proud střídavý 230V / 50Hz a hlavně musí být schopen spolupracovat s rozvodnou sítí. Kromě této základní funkce musí každý síťový měnič splnit i další důležité funkce ochranné a bezpečnostní, bez nichž by nebylo povoleno připojení systému k rozvodné síti. Mezi nejdůležitější patří automatické odpojení měniče při poklesu napětí síti nebo při výpadku, zkratová ochrana, ochrana před atmosférickými výboji. Měniče musí splňovat přísné normy ohledně kvality dodávané energie.
Činnost měničů je zajištěna digitálním řídícím systémem. Některé z měničů umožňují zobrazení a případně i záznam provozního stavu a systémových veličin – např. proudy a napětí, výk