Intensiteti i rrezatimit diellor jashtë atmosferës së Tokës është pak a shumë konstant në 1370 W/m2, por në tokë ai varion midis 0-1100 W/m2. Edhe një pjesë e vogël e kësaj energjie që vjen në botë është shumë herë më e madhe se konsumi aktual i energjisë i njerëzimit.
Studimet mbi përdorimin e energjisë diellore janë përshpejtuar veçanërisht pas viteve 1970. Ndërsa sistemet e energjisë diellore kanë përparuar teknologjikisht, kostot e tyre të investimit janë ulur. Energjia diellore është vendosur si një burim energjie i pastër për mjedisin.
Prodhimi i energjisë elektrike nga energjia diellore është një aplikim shumë i popullarizuar i burimeve të rinovueshme të energjisë për shkak të bollëkut të burimeve, kostove të ulëta operative dhe qasjes miqësore me mjedisin. Ka aplikime në shtëpi, toka, biznese dhe fabrika.
Ka shumë lloje të ndryshme të sistemeve të energjisë diellore. Këto;
-Sistemet fotovoltaike të lidhura me rrjetin (të lidhura me rrjetin ose në rrjet):
Sistemet PV të lidhura me rrjetin transmetojnë energjinë e prodhuar nga panelet diellore në rrjet. Këto sisteme përdoren në shtëpi, vende pune dhe objekte industriale. Energjia e tepërt e prodhuar i jepet rrjetit dhe mund të përdoret në llogaritjet e konsumit neto të energjisë.
Përfitimi më i madh i sistemeve të energjisë diellore të lidhura me rrjetin është se ato ofrojnë kursime serioze në konsumin e energjisë dhe madje gjenerojnë të ardhura shtesë për pronarin e sistemit me energjinë e tepërt të prodhuar.
-Sistemet fotovoltaike jashtë rrjetit:
Sistemet FV pa rrjet përdoren në rajone që kanë nevojë për një burim të pavarur energjie. Në këto rajone nuk ka energji elektrike nga rrjeti ose energjia elektrike ekzistuese nuk është e qëndrueshme. Sistemi ruan energjinë e prodhuar nga panelet diellore në bateri dhe prodhon energji elektrike duke përdorur këtë energji. Sistemet jashtë rrjetit përdoren më shpesh në ferma, shtëpi dhe zona të largëta.
-Sistemet fotovoltaike hibride:
Sistemet fotovoltaike hibride janë sisteme që ofrojnë gjithashtu një zgjidhje ruajtjeje në sistemet e lidhura me rrjetin. Përfitimi më i madh i ruajtjes në këto sisteme është aftësia për të arritur prodhim të qëndrueshëm të energjisë, duke minimizuar nevojën për pikën e konsumit në rrjet dhe duke iu përgjigjur kërkesës për energji edhe në ndërprerje të jashtëzakonshme të energjisë. Në këtë mënyrë, sistemet hibride mund të përdoren për të siguruar pavarësi energjetike dhe energji të pandërprerë.
-Sistemet e monitorimit:
Sistemet e gjurmimit mund të përdoren për të drejtuar panelet fotovoltaike në rrezet e diellit në këndin më të mirë. Sistemet e gjurmimit me një aks ose me dy akse lëvizin panelet diellore sipas pozicionit të diellit, duke mundësuar përdorimin e rrezatimit diellor në kënde më efikase. Në këtë mënyrë, mund të prodhohet shumë më tepër energji në krahasim me sistemet me kënd fiks me të njëjtin kapacitet.
Komponentët bazë që gjenden në sistemet e energjisë diellore
Në një sistem që do të krijohet për të gjeneruar energji elektrike nga energjia diellore, komponentët ndryshojnë në varësi të aplikimit. Në përgjithësi, ekziston një panel, inverter dhe qarqe elektronike ndihmëse. Grupi i baterive është i përfshirë në sistem për të mos mbetur pa energji kur nuk ka diell (mot me re, dimër, ditë me shi, etj.). Një kontrollues i ngarkimit të baterisë mund të përdoret për të parandaluar dëmtimin e baterisë për shkak të mbingarkimit dhe shkarkimit. Dizajni i sistemit të energjisë diellore është planifikuar në mënyrë të përshtatshme sipas sasisë së dëshiruar të energjisë dhe vendndodhjes.
Panele fotovoltaike (solare).
Panelet fotovoltaike janë pajisje që konvertojnë rrezet e diellit në energji elektrike. Edhe pse efikasiteti i tyre ndryshon në varësi të llojit të panelit, ai është midis 20-25%. Studimet laboratorike vazhdojnë dhe synohet rritja e vlerave të efikasitetit. Kohëzgjatja e diellit në kushtet e Turqisë; 6-8 orë në dimër dhe 10-12 orë në verë. Në Ballkan, orët me diell janë rreth 5-7 orë në dimër dhe 9-11 orë në verë.
Panelet mund të prodhojnë fuqinë e tyre nominale nëse kushtet mjedisore janë të favorshme. Nëse xhami i panelit është i ndotur, këndi i rënies së rrezeve të diellit nuk është i pjerrët, moti është shumë i nxehtë ose shumë i ftohtë, efikasiteti i panelit do të ulet. Për këtë arsye, në dizajnet e sistemit zgjidhet 10-30% më shumë fuqi paneli.
Sistemi i baterisë
Bateritë e përdorura në sistemet e energjisë diellore janë komponentët e nevojshëm për të ruajtur energjinë pas grumbullimit të saj nga panelet diellore dhe për të siguruar energji gjatë përdorimit. Faktori më i rëndësishëm në përcaktimin e kapacitetit të baterisë është njohja e regjimit të përdorimit të energjisë të sistemit. Energjia që do të përdoret gjatë periudhave kur prodhimi i energjisë elektrike nuk mund të prodhohet nuk duhet të jetë më shumë se energjia e ruajtur. Ky është një nga faktorët më të rëndësishëm në zgjedhjen e kapacitetit të baterisë. Shumë lloje të ndryshme baterish përdoren për sistemet e energjisë diellore. Më të zakonshmet prej tyre janë;
– Bateritë litium-jon:
Bateritë litium-jon përdoren gjithnjë e më shumë në sistemet e energjisë diellore. Ata kanë densitet më të lartë energjie, aftësi ngarkimi/shkarkimi më të shpejtë dhe jetëgjatësi më të madhe. Bateritë litium-jon preferohen në sistemet e energjisë diellore për shkak të efikasitetit të tyre të lartë dhe kërkesave të ulëta për mirëmbajtje. Litium-ferrofosfati (LiFePO4) është lloji më i përdorur në sistemet e energjisë diellore.
Bateritë e acidit të plumbit:
Tradicionalisht, bateritë me acid plumbi janë përdorur për ruajtjen e energjisë diellore. Preferohen në disa aplikacione për shkak të kostove të ulëta. Megjithatë, bateritë me acid plumbi kanë kufizime në krahasim me bateritë litium-jon për sa i përket densitetit të energjisë, jetëgjatësisë dhe kapacitetit të karikimit/shkarkimit. Bateritë e acidit të plumbit mund të shkurtojnë jetëgjatësinë e tyre kur shkarkohen thellë, kështu që mund të kërkojnë mirëmbajtje të rregullt.
Bateritë me xhel:
Bateritë xhel janë një lloj baterish me acid plumbi dhe përmbajnë një elektrolit xhel. Këto bateri janë rezistente ndaj rrjedhjeve dhe kanë karakteristika më të mira të shkarkimit të thellë. Në sistemet e energjisë diellore, ato janë më të preferuara se bateritë me acid plumbi.
Bateritë me elektrolit të lëngshëm:
Bateritë me elektrolit të lëngshëm janë lloji tradicional i baterive me acid plumbi. Preferohet për shkak të kostove të ulëta, por duhet mbajtur mend se nivelet e elektroliteve të lëngjeve kërkojnë kontroll dhe mirëmbajtje të rregullt.
Kontrolluesi i ngarkimit të baterisë
Kontrollorët e karikimit sigurojnë që grupi i baterive në sistemin me të cilin janë lidhur të jetë i ngarkuar me energjinë që vjen nga paneli diellor ose rrjeti pa u dëmtuar. Përcakton hapat e ngarkimit të kërkuar për baterinë dhe e karikon baterinë sipas vlerave përkatëse të tensionit dhe rrymës. Rregullatorët gjithashtu parandalojnë që ngarkesat e larta të dëmtojnë baterinë gjatë shkarkimit. Në modelet ku rregullimet e ngarkimit/shkarkimit mund të bëhen sipas llojit të baterisë së përdorur, jetëgjatësia e baterisë mund të zgjatet duke përcaktuar ciklet e ngarkimit dhe shkarkimit të baterive.
inverter
Ato janë pajisje që përdoren për të kthyer energjinë e rrymës direkte në energji të rrymës alternative. Në përgjithësi, ekzistojnë dy lloje inverterësh: ata që japin dalje të plotë të sinusit dhe ata që nuk japin. Në sistemet me ngarkesa të ndjeshme, duhet të përdoren inverterë që mund të sigurojnë dalje të plotë sinusoidale. Fuqia e inverterit merret duke mbledhur vlerat e fuqisë së ngarkesave që mund të funksionojnë njëkohësisht në sistem.
Invertorët janë pajisje që konvertojnë energjinë e rrymës së drejtpërdrejtë (DC) të prodhuar nga panelet diellore në energji elektrike të përdorshme. Panelet diellore prodhojnë energji elektrike DC kur marrin rrezet e diellit, por objektet si shtëpitë dhe bizneset shpesh përdorin energji elektrike me rrymë alternative (AC).
Llojet e inverterëve:
Invertorët qendrorë: Këto lloj inverterësh përdoren shpesh për të lidhur shumë panele diellore në grupe. I gjithë sistemi konvertohet nga një inverter i vetëm. Ato zakonisht përdoren në MW dhe instalime në shkallë më të madhe.
Inverter i vargut: Konvertimi i energjisë arrihet duke lidhur vargjet e formuara duke kombinuar disa panele diellore me inverterë me fuqi më të vogla. Janë lloje më të minimizuara të inverterëve qendrorë. Ka produkte me fuqi të ndryshme nga 1kW-250kW.
Mikro invertorët: Mikroinvertorët janë pajisje të dizajnuara veçmas për çdo panel diellor. Kjo lejon që çdo panel të optimizohet dhe monitorohet në mënyrë të pavarur. Mikroinvertorët ofrojnë monitorim të nivelit të panelit dhe efikasitet më të mirë të energjisë. Më së shumti preferohen në instalimet shtëpiake për shkak të kostove të larta.
Njësitë e optimizimit: Këto sisteme përdoren për të monitoruar dhe optimizuar performancën e çdo paneli, por ato nuk përdorin një inverter të veçantë për të kthyer energjinë elektrike DC në energji elektrike AC. Ato përdoren shpesh me invertorët e vargut. Optimizuesit përpiqen të minimizojnë humbjet e sistemit duke e kthyer tensionin që vjen nga paneli dhe që ndikohet nga kushtet mjedisore në një tension konstant.
Invertorët diellorë janë një komponent kritik për rritjen e efikasitetit të sistemeve të energjisë diellore dhe konvertimin e energjisë diellore në energji elektrike të përdorshme. Lloji i inverterit për të zgjedhur mund të ndryshojë në varësi të shkallës së instalimit, kostos dhe objektivave të performancës.
Pajisje të tjera
Elementë të tjerë që duhet të përdoren në sistem janë nënbartës panelesh, kabllot ac&dc, njësitë e kontrollit, panelet elektrike dhe elementët mbrojtës (për shembull, siguresat). Për më tepër, qarqe të ndryshme elektronike mund të përdoren për të monitoruar sistemin. Zgjedhja e siguresave dhe kabllove është jashtëzakonisht e rëndësishme për funksionimin e duhur dhe efikasitetin e sistemit.