Come la domanda globale di energia sostenibile, l'energia solare è gradualmente diventata una scelta popolare per le case e le aziende.
Tuttavia, di fronte ad un’ampia varietà di sistemi solari, soluzioni per lo stoccaggio dell’energia, e tipi di batterie, molte persone potrebbero essere confuse: Quale attrezzatura solare è la migliore per loro?
Sia che tu voglia uscire completamente dalla rete, risparmiare sulle bollette elettriche, o garantire la stabilità dell'alimentazione, è importante comprendere i diversi tipi di sistemi solari e i loro componenti principali.
Quali tipologie di sistemi di accumulo dell'energia solare? In questa guida, analizzeremo le tre principali tipologie di sistemi di accumulo dell'energia solare, metodi comuni di installazione dei pannelli solari, e i tipi di batterie più comunemente utilizzati per aiutarti a trovare la soluzione solare più adatta alle tue esigenze.
Parte 1: Cos'è un sistema di energia solare?
Il sistema di energia solare è un sistema che utilizza celle solari per convertire l'energia solare in energia elettrica.
Come tutti sappiamo, in questa fase l’energia solare è una fonte energetica inesauribile.
Finché il sole continua a emettere energia, la produzione di energia fotovoltaica può utilizzare l'abbondante energia solare e convertirla in energia elettrica necessaria nella vita quotidiana.
Con il continuo avanzamento della tecnologia, la tecnologia di generazione di energia fotovoltaica è stata molto perfetta, passando gradualmente dall'uso commerciale a quello domestico, e renderlo davvero popolare al pubblico.
Che si tratti di uso commerciale o domestico, tutti i sistemi di energia solare sono quasi composti dalle seguenti parti importanti che lavorano insieme:
I pannelli solari sono la parte centrale dell’intero sistema di energia solare. La materia prima principale è il silicio, e il nucleo del pannello solare è la giunzione PN.
Le due estremità della giunzione PN sono materiali di tipo P (per lo più buchi con positroni) e materiali di tipo B (per lo più buchi con elettroni negativi). Puoi pensare a un pannello solare come a una fabbrica di elettronica.
Quando i “lavoratori” (luce solare) vieni al pannello solare, sposteranno gli elettroni dall'area P all'area N.
In questo momento, il campo elettrico della giunzione PN sarà come un nastro trasportatore, assicurando che gli elettroni fluiscano e formino una corrente continua, che è l'elettricità di cui abbiamo bisogno.
2. Invertitore
L'inverter è un dispositivo che converte l'energia elettrica generata dai pannelli solari.
Quando si forma corrente continua sul pannello solare, la corrente continua non può essere utilizzata direttamente per l'uso dell'apparecchiatura e deve essere elaborata e utilizzata.
All'interno dell'inverter sono presenti numerosi interruttori elettronici (pensalo come un rubinetto che si apre e si chiude rapidamente).
Questi interruttori elettronici tagliano rapidamente la corrente continua in impulsi. Controllando il tempo di apertura e chiusura dell'interruttore, l'inverter può "mettere insieme" questi impulsi in una forma d'onda simile all'alimentazione CA.
La tensione e la frequenza dell'alimentazione CA vengono regolate in questo modo.
Per rendere più stabile l'uscita dell'alimentazione CA, l'inverter utilizzerà SPWM (modulazione di larghezza di impulso sinusoidale) tecnologia per “ritagliare” gli impulsi in onde sinusoidali uniformi, che può essere utilizzato in modo stabile quanto la potenza della rete elettrica.
3. Consiglio di distribuzione
Il Quadro di Distribuzione è un dispositivo che gestisce e controlla l'energia generata dai pannelli solari. Il suo compito è gestire e proteggere l'intero sistema energetico solare, garantire che l’energia sia ragionevolmente distribuita e utilizzata, ed evitare che la batteria venga sovraccaricata o scaricata eccessivamente.
Il controller monitorerà costantemente lo stato della batteria, e decidere se caricare velocemente o lentamente in base alla potenza della batteria.
Allo stesso tempo, monitora inoltre lo stato della batteria in ogni momento per garantire che la carica della batteria sia mantenuta in un intervallo sicuro per garantire l'efficienza e la praticità a lungo termine della batteria.
Il quadro di distribuzione può anche regolare continuamente lo stato di funzionamento del pannello solare tramite MPPT (inseguimento del punto di massima potenza) funzione in modo da generare sempre elettricità con la massima efficienza.
4. Batteria solare (opzionale)
La Solar Battery è il dispositivo di accumulo dell'energia nell'intero sistema di energia solare.
Quando si carica, gli elettrodi positivo e negativo all'interno della batteria “assorbiranno” l'energia elettrica, subire reazioni chimiche, e immagazzinare l'energia elettrica; durante lo scarico, queste reazioni chimiche “rilasceranno” energia elettrica che potremo utilizzare.
Quando l'elettricità generata dal pannello solare non può essere utilizzata durante il giorno, l'elettricità in eccesso verrà immagazzinata nella batteria sotto forma di energia chimica.
Quando il pannello solare non può generare elettricità, la batteria trasmetterà l'elettricità immagazzinata sotto forma di energia elettrica per l'uso.
Parte 2: 3 Sistemi di accumulo di energia solare di base. Quali tipi di sistemi di accumulo di energia solare hai bisogno?
Dopo una comprensione dettagliata del sistema di energia solare, scoprirai che i componenti chiave dell'intero sistema sono simili.
L’unica differenza è nella direzione dell’accumulo di energia.
Perciò, il sistema di accumulo dell'energia solare può essere suddiviso in 3 tipologie in base all’interazione tra il sistema energetico solare e la rete elettrica.
Anche questi sono i 3 tipi più elementari:
Sistema/batteria di accumulo di energia solare off-grid
Il sistema di accumulo di energia solare off-grid è una soluzione energetica non collegata alla rete elettrica.
I pannelli solari convertono l’energia solare in energia elettrica.
Una parte viene fornita direttamente al carico, e l'altra parte viene immagazzinata nella batteria tramite il controller. L'intero sistema realizza la propria produzione di energia, magazzinaggio, e scarico.
Il sistema di accumulo dell'energia solare off-grid è una piccola centrale elettrica autosufficiente con i vantaggi di un'alimentazione elettrica indipendente, tutela dell’ambiente e risparmio energetico, installazione flessibile, e benefici a lungo termine.
Perciò, il sistema di accumulo dell'energia solare off-grid è particolarmente adatto per luoghi in cui non c'è accesso alla rete elettrica o la rete elettrica è instabile, come remoti villaggi di montagna, isole, o zone desertiche, stazioni base di comunicazione, lampioni, e apparecchiature di monitoraggio, così come alcuni dispositivi mobili come camper e barche.
Sistema di accumulo dell'energia solare connesso alla rete
Il sistema di accumulo dell’energia solare connesso alla rete è un sistema energetico intelligente in grado di generare elettricità da solo e “cooperare” con la rete.
Durante il giorno, l'energia solare viene convertita in corrente continua attraverso i pannelli solari e utilizzata dai carichi tramite inverter e quadro di distribuzione.
In questo momento, l'energia elettrica in eccesso verrà immessa in rete, e otterrai punti in questo momento, che verrà utilizzato per scambiare elettricità o reddito in eccesso.
Perciò, nel sistema di accumulo dell’energia solare connesso alla rete, la rete è il sistema di accumulo dell’energia.
Senza batterie, il costo dell'intero sistema di energia solare sarà effettivamente ridotto. E' molto adatto alle famiglie, parchi industriali, edifici commerciali, e strutture pubbliche urbane con accesso elettrico affidabile.
Sistema ibrido di accumulo dell’energia solare
Il sistema di accumulo di energia solare ibrido è un sistema che combina le caratteristiche di un sistema di accumulo di energia solare off-grid e di un sistema di accumulo di energia solare connesso alla rete.
Può essere collegato alla rete e funzionare come un sistema connesso alla rete.
Quando c'è l'energia solare, l'energia può essere ottenuta per il carico e immagazzinata nella batteria, e l'elettricità in eccesso può essere trasmessa alla rete per punti.
Quando non è possibile ottenere l'energia solare, il carico è mantenuto dalla batteria.
Quando la batteria è scarica, può anche ottenere elettricità dalla rete.
Questo sistema può tenere conto di tutte le situazioni, e il costo corrispondente sarà relativamente alto, quindi è più adatto per aree con elettricità instabile, aree con ampie fluttuazioni dei prezzi dell’energia elettrica, utilizzatori industriali, e ospedali, e altri luoghi con requisiti elevati per i sistemi di alimentazione.
Parte 3: Quali sono i tipi di installazione del pannello solare?
Nell'intero sistema energetico solare, il pannello solare è la parte principale, e naturalmente, vale la pena conoscerlo in dettaglio.
Secondo le diverse esigenze e scale energetiche, ci sono 4 Tipi classici di installazione di pannelli solari che vale la pena comprendere.
Il solare residenziale è semplicemente un sistema di energia solare installato nella tua casa. La scala generalmente non è grande. È principalmente quello di soddisfare le esigenze di uso quotidiano della famiglia, come l’alimentazione dei comuni elettrodomestici quali condizionatori e frigoriferi. È un sistema comune nella vita.
Vantaggi
1. Risparmia denaro. Dopo aver installato un sistema di energia solare, il consumo delle bollette elettriche può essere effettivamente ridotto. I sussidi governativi possono ridurre significativamente i costi di installazione e persino generare profitti.
2. Protezione dell'ambiente. Utilizzare energia pulita per sostituire l’elettricità quotidiana e ridurre le emissioni di carbonio.
3. Indipendenza energetica. Ridurre la dipendenza dalla rete elettrica può rendere l’uso domestico dell’elettricità più indipendente e sicuro nelle aree remote.
Scenari applicativi
Il solare residenziale è adatto a tutti i tipi di famiglie, che si tratti di una villa unifamiliare, residenza cittadina, o appartamento, purché ci sia uno spazio adeguato (come un tetto, balcone, o cortile), può essere installato.
Solare commerciale e industriale
Il solare commerciale e industriale può essere ben inteso come un sistema solare su larga scala, che viene utilizzato principalmente per soddisfare il fabbisogno elettrico delle imprese, e allo stesso tempo vende l’elettricità in eccesso alla rete elettrica per ottenere entrate aggiuntive.
Vantaggi
1. Ridurre i costi. Per le imprese, le bollette dell’energia elettrica rappresentano una spesa molto elevata. Attraverso sistemi ad energia solare, i costi operativi possono essere effettivamente ridotti, migliorando così la competitività complessiva delle imprese.
2. Stabilire una buona immagine di marca. Il risparmio energetico e la protezione dell’ambiente sono responsabilità comuni delle persone in tutto il mondo. L'uso di energia pulita può migliorare efficacemente l'immagine aziendale.
3. Alimentazione stabile. I sistemi di energia solare possono fornire energia stabile alle apparecchiature di produzione, sistemi di illuminazione, eccetera., ridurre la dipendenza dall’energia tradizionale.
Scenari applicativi
Il solare commerciale e industriale è adatto per edifici commerciali e parchi industriali, come i centri commerciali, ospedali, fabbriche, e magazzini, eccetera. I sistemi di energia solare possono anche essere installati nei parcheggi per fornire servizi di ombreggiatura e generare elettricità.
Solare su scala industriale
L'energia solare su scala industriale è generalmente sviluppata e gestita da società energetiche professionali e società elettriche. È di dimensioni molto grandi e generalmente è costruito in luoghi con sufficiente luce solare. Ha investimenti elevati e un’elevata produzione di energia e può fornire elettricità a migliaia di aziende.
Vantaggi
1. Costo complessivo contenuto. A causa della sua vasta scala, può fornire alla società una grande quantità di elettricità pulita a basso costo.
2. Protezione dell'ambiente. La produzione di energia solare generalmente non produce inquinamento e ha dato un grande contributo alla protezione dell’ambiente.
3. Promuovere lo sviluppo economico nelle aree remote. La costruzione di centrali elettriche su larga scala può promuovere efficacemente l’economia locale e creare opportunità di lavoro.
4. Alimentazione stabile. La centrale elettrica sarà strettamente collegata alla rete elettrica per fornire un'alimentazione elettrica stabile alle aree circostanti e alle imprese.
Scenari applicativi
L’energia solare su scala industriale viene utilizzata principalmente in alcune aree remote dove la rete elettrica non è in grado di coprire, e può fornire un'alimentazione elettrica stabile ai residenti locali. Allo stesso tempo, sarà combinato con energie pulite come l’energia eolica e l’energia idroelettrica per formare un sistema di approvvigionamento energetico diversificato.
Solare comunitario
Il solare comunitario è un tipo di installazione solare tra il solare residenziale e il solare commerciale e industriale. È investito e costruito congiuntamente dai residenti e dalle imprese della comunità. Di solito viene installato nell'area pubblica della comunità per generare elettricità utilizzabile da tutti.
Vantaggi
1. Installazione flessibile. Adatto per utenti che non hanno le condizioni per l'installazione. Per gli utenti degli appartamenti, possono anche utilizzare l'energia solare in modo flessibile.
2. Risparmia risorse. Utilizzare l'energia solare per soddisfare le esigenze quotidiane degli utenti della comunità, risparmiando notevolmente risorse.
3. Migliorare la coesione della comunità. La costruzione congiunta di sistemi di energia solare può aumentare la responsabilità della comunità e promuovere lo sviluppo sostenibile della comunità.
Scenari applicativi
Il solare comunitario viene utilizzato principalmente in alcune scuole e aree residenziali. Tiene conto della situazione della comunità, riduce i costi di vita e di utilizzo, e fornisce elettricità pulita
Parte 4: 3 Tipi di batterie per pannello solare
La batteria è una parte importante dell'intero sistema. Una buona batteria può utilizzare efficacemente l'elettricità generata dall'energia solare e raggiungere il più alto tasso di utilizzo e tasso di stoccaggio.
Di seguito verrà spiegato il 3 tipi di batterie per pannelli solari in dettaglio.
Le batterie al piombo sono il primo tipo di batterie utilizzate nei sistemi solari.
La tecnologia è molto matura. È costituito da piastre di piombo ed elettroliti di acido solforico.
Può essere diviso in due categorie comuni, normali batterie al piombo e batterie al gel.
Le normali batterie al piombo-acido devono essere regolarmente aggiunte con acqua per la manutenzione, mentre le batterie al gel sostituiscono l'elettrolito con gel, che non richiede manutenzione e aumenta la durata della vita ma aumenta anche il costo.
Pro
1. Basso costo. Il prezzo delle batterie al piombo è relativamente economico e adatto a utenti con budget limitati.
2. Tecnologia matura. Ampiamente usato, facile da riparare e sostituire.
3. Alta affidabilità. Prestazioni stabili a temperatura ambiente.
Contro
1. Vita breve. La vita ordinaria batterie al piombo di solito è solo 3-5 anni, mentre quello delle batterie al gel è leggermente più lungo.
2. Grandi dimensioni e peso elevato. Bassa densità energetica e grande occupazione di spazio.
3. Elevati requisiti di manutenzione. Le normali batterie al piombo devono essere annaffiate regolarmente. Sebbene le batterie al gel non richiedano manutenzione, sono più costosi.
4. La scarica profonda influisce sulla vita. Se la carica della batteria è troppo bassa, accorcerà la vita.
Le batterie agli ioni di litio sono il tipo di batteria più popolare negli ultimi anni e sono anche il tipo di batteria più popolare e avanzato.
Il materiale principale delle batterie agli ioni di litio sono i composti del litio. Esistono due tipi comuni, vale a dire litio ferro fosfato (LiFePO4) batterie e litio ternario (NMC) batterie.
Tra loro, Le batterie LiFePO4 sono le più comuni nei sistemi di energia solare per la loro stabilità e sicurezza.
Pro
1. Alta densità di energia. Piccola dimensione, leggero, ed elevata capacità di stoccaggio.
2. Lunga vita. Di solito può essere utilizzato per 10-15 anni e molti cicli.
3. Alta efficienza. Elevata efficienza di carica e scarica, minore perdita di energia.
4. Esente da manutenzione. Non è richiesta quasi alcuna manutenzione, facile da usare.
5. Forte capacità di scarica profonda. Può scaricarsi a una potenza inferiore senza compromettere la vita.
Contro
1. Costo alto. Il prezzo iniziale è superiore a quello delle batterie al piombo, ma più conveniente nel lungo periodo.
Batterie a flusso
Le batterie a flusso sono un nuovo tipo di tecnologia di accumulo dell’energia, il cui elettrolita scorre e viene immagazzinato in serbatoi esterni. Il tipo comune è la batteria a flusso interamente al vanadio.
Pro
1. Vita ultra lunga. In molti cicli, la vita può eccedere 20 anni.
2. Forte scalabilità. Energia e potenza possono essere progettate in modo indipendente, adatto per lo stoccaggio di energia su larga scala.
3. Alta sicurezza. L'elettrolita è a base d'acqua, non infiammabile, e altamente sicuro.
4. La scarica profonda non ha alcun effetto. Può essere completamente scaricato senza compromettere la vita.
Contro
1. Costo alto. Il grande investimento iniziale è adatto per applicazioni su larga scala.
2. Grandi dimensioni. Richiede serbatoi e condutture aggiuntivi, occupando molto spazio.
3. Bassa efficienza. L'efficienza di carica e scarica è inferiore a quella delle batterie agli ioni di litio.
Dopo le informazioni complete di cui sopra, è necessario avere una conoscenza dettagliata dei 3 tipi di batterie. Per consentirti di confrontare completamente questi tre tipi di batterie, ecco una tabella per te.
| Tipi | Batterie al piombo | Batterie agli ioni di litio | Batterie a flusso |
| Durata | 3–7 anni | 10–15 anni | 20+ anni |
| Ciclo di vita | 300–1500 cicli | 2000–6000 cicli | 10,000–20.000 cicli |
| Costo | Basso | Relativamente alto | Alto |
| Densità energetica | Basso | Alto | Medio |
| Dimensioni e peso Grandi | Pesante | Piccolo | Grande(necessario un serbatoio di accumulo esterno) |
| Manutenzione | Richiedono manutenzione | Esente da manutenzione | Esente da manutenzione |
| Sicurezza | Bene | Richiede la gestione del BMS | Bene |
Attraverso la tabella sopra, puoi fare un confronto dettagliato e scegliere in modo completo il tipo di batteria di cui hai bisogno.
Dopo la continua innovazione della tecnologia delle batterie, le batterie al litio sono ora comunemente utilizzate nei sistemi di energia solare.
Nella tabella, puoi vedere nel dettaglio i vantaggi delle batterie al litio, e scoprirai anche che le batterie al litio di alta qualità sono dotate di BMS (Sistema di gestione della batteria) gestione.
Il BMS è il “cervello” e la “guardia del corpo” della batteria.
Monitora e gestisce lo stato della batteria per garantire che la batteria funzioni in sicurezza, stabilmente, ed efficiente.
Quindi quando si sceglie una batteria al litio, puoi concentrarti su questo indicatore.
Per esempio, Le batterie al litio di GYCX sono da sempre i più affidabili nell'uso dei sistemi di energia solare.
Conclusione
Per scegliere il giusto sistema di energia solare, devi avere ben chiare tre cose: il tuo fabbisogno elettrico, il tuo budget per l’installazione di un sistema di energia solare, e gli obiettivi a lungo termine che desideri raggiungere installando un sistema di energia solare.
Sia che tu scelga un sistema off-grid, connesso alla rete, o sistema ibrido di accumulo dell’energia solare, è fondamentale scegliere il giusto metodo di montaggio del pannello solare, così come la giusta tecnologia della batteria.
La scelta della giusta combinazione può aumentare notevolmente l’efficienza del sistema e mantenere la sostenibilità a lungo termine.
Se non sai come costruire una combinazione di sistemi solari in base alla tua situazione reale, allora puoi consultare un professionista che può valutare in modo completo la tua situazione e darti la soluzione più soddisfacente.
Domande frequenti
1. Come scelgo il tipo di sistema solare giusto per me?
Primo, considera il tuo fabbisogno elettrico.
Se ti trovi in una zona remota o dove le interruzioni di corrente sono frequenti, un sistema di accumulo dell’energia solare off-grid è più adatto; se vuoi ridurre i costi e partecipare alla generazione distribuita di energia fotovoltaica, puoi scegliere un sistema di accumulo dell’energia solare connesso alla rete; se ti trovi in una zona con elettricità instabile o desideri trarre profitto dalla differenza tra i prezzi dell'elettricità di punta e di valle, un sistema ibrido di accumulo dell’energia solare è una buona scelta.
Allo stesso tempo, dovresti anche esprimere un giudizio globale basato su fattori come il budget, posizione di installazione, e condizioni ambientali.
2. Il sistema solare necessita di manutenzione?
Qualsiasi sistema richiede manutenzione, compresi i sistemi solari, ma i requisiti di manutenzione per i sistemi solari sono relativamente semplici.
La manutenzione di un sistema solare riguarda principalmente la pulizia dei pannelli solari e le condizioni operative del sistema, e devi solo mantenere questi due elementi su base regolare.
In casi speciali, anche le batterie avranno bisogno di manutenzione, se si utilizzano batterie al piombo-acido, avranno bisogno di manutenzione e assistenza regolari, mentre le batterie agli ioni di litio e le batterie a flusso liquido generalmente non richiedono manutenzione.
3. È meglio installare i pannelli solari sul tetto o a terra?
Non ci sono vantaggi e svantaggi assoluti, e molto altro ancora deve essere valutato in base all'ambiente in cui è installato l'impianto ad energia solare.
L'installazione sul tetto non occupa ulteriore terreno, e può sfruttare al massimo lo spazio dell'edificio e ridurre le ombre, migliorando così l’utilizzo delle risorse di energia solare.
Tuttavia, l'angolo e la direzione di installazione saranno limitati dalla struttura dell'edificio sul tetto, e anche la manutenzione del sistema è scomoda.
In contrasto, le installazioni a terra sono più flessibili in termini di angolazione e orientamento, e sono più facili da mantenere, ma richiedono una grande quantità di risorse terrestri, e l'utilizzo del sole è fortemente influenzato dall'ambiente circostante.
