سیستم های فتوولتائیک یکی از انواع نیروگاه های خورشیدی می باشند که می توانند به انواع سیستم فتوولتائیک متصل به شبکه یا آنگرید و منفصل از شبکه یا آفگرید تقسیم بندی شوند. در سیستم های فتوولتائیک مستقل از شبکه، سیستم انرژی خورشیدی باید متناسب با انرژی الکتریکی مورد نیاز تجهیزات مصرفی، طراحی و اجرا شود.
در سیستم های متصل به شبکه، شبکه برق نقش ذخیره ساز را بازی می کند. در آلمان اکثر سیستم های فتوولتائیک، متصل به شبکه هستند چرا که از تعرفه تشویقی تولید برق از انرژی های نو استفاده می کنند و پیش بینی می شود تا 40 سال آینده یک سوم از برق مورد نیاز آلمان را سیستم های فتوولتائیک تامین کنند.
از آنجایی که استحصال انرژی الکتریکی از انرژی خورشید، با توجه به حضور خورشید در آسمان، تابع شرایط احتمالی می باشد و اینکه در اکثر کاربردها، پس از غروب خورشید نیز به انرژی الکتریکی نیاز است، وجود یک ذخیره ساز بنام باتری برای این سیستم ها یک الزام می باشد. در برخی کاربرد ها برای پوشش دادن کامل بار الکتریکی از یک یا چند منبع توان دیگر در کنار سیستم فتوولتائیک مثل سیستم های بادی و دیزل ژنراتور استفاده می شود که به آن سیستم هیبرید یا ترکیبی می گویند.
سیستم های فتوولتائیک مستقل از شبکه یا آفگرید
اولین کاربرد با توجیه اقتصادی برای سیستم های فتوولتائیک، سیستم مستقل بود. پتانسیل بسیار بالائی در کشورهای در حال توسعه وجود دارد تا از این سیستم استفاده کنند چرا که مناطق بسیاری در این کشورها وجود دارند که دارای سکنه بوده و یا به تجهیزات مرتبط نیاز بوده ولی فاقد شبکه برق می باشند.
انواع کاربرد این سیستم ها عبارت اند از :
- برق رسانی به ویلاها و منازل مسافرتی در کشورهای در حال توسعه
- تامین برق روستاهای دور از شبکه برق و بکار نبردن خطوط انتقال برق به مناطق صعب العبور و صرفه جوئی چشم گیر در هزینه ها
- کابین های کوهستانی
- سیستم های روشنائی خیابانی و پارک ها
- سیستم های پمپ خورشیدی برای مناطق فاقد برق
- سیستم های حفاظت کاتودیک خطوط لوله
- دورببن های مدار بسته
- ایستگاه های مخابراتی و سیستم های حساس نظامی
در سیستم های فتوولتائیک مستقل از شبکه آنجائی که الزاما در همان زمان تولید برق ، انرژی الکتریکی مصرف نمی شود ، بایستی از باتری ها جهت ذخیره انرژی تولیدی و مصرف در زمان مورد نیاز، استفاده کرد. از طرفی برای بهینه کردن شارژ و دشارژ و همچنین حفاظت از کل سیستم به دستگاهی بنام شارژ کنترلر نیاز است.
از آنجائی که انرژی برق تولیدی توسط پنل های خورشیدی DC می باشد، اگر بار مصرفی AC باشد جهت تبدیل برق DC به AC به یک اینورتر نیز نیاز به می باشد. بنابراین برای چنین سیستمی ادوات ذیل الزامی می باشند :
- ماژول فتوولتائیک که معمولا بصورت سری و موازی متصل می شوند.
- شارژ کنترلر
- باتری یا بانک باتری
- بار الکتریکی
- اینورتر برای در سیستم هائی که به برق AC نیاز باشد
شکل های زیر انواع کاربرد های سیستم های فتوولتائیک مستقل از شبکه را به نمایش می گذارد.
سیستم های فتوولتائیک متصل به شبکه یا آنگرید
این نوع سیستم ها درسال های اخیر در ایران بعلت قانون خرید برق تضمینی گسترش یافته است و به یک حوزه بیزینس و درآمدزای قوی تبدیل شده است که موجب اشتغال چندین هزار نفر در کشورمان شده است.
یک سیستم فتوولتائیک متصل به شبکه الزاما از اجزای زیر تشکیل می شود :
- ماژول های فتوولتائیک
- جعبه تقسیم با تجهیزات حفاظتی
- کابل کشی DC
- کلید اصلی DC
- اینورتر
- کابل کشی AC
- مجموعه اندازه گیری به همراه سیستم توزیع قدرت و اتصالات الکتریکی به شبکه
