Isolierte Photovoltaikanlagen sind vom Stromnetz getrennte Anlagen. Die gesamte von den Solarmodulen erzeugte elektrische Energie wird direkt verbraucht.
Eine isolierte Photovoltaik-Solaranlage ist für Fälle konzipiert, in denen sich die Kosten für die Wartung und Installation von Stromleitungen nicht rentieren. Dies wäre beispielsweise bei Berghütten der Fall, die zur Deckung ihres Bedarfs eine Stromerzeugungsanlage benötigen.
Da diese isolierten Systeme nicht an das Stromnetz angeschlossen sind, benötigen sie ein Solarbatteriesystem. Solarakkumulatoren werden verwendet, um die von Sonnenkollektoren erzeugte Energie in Zeiten zu speichern, in denen die Produktion höher ist als der Energiebedarf.
Beispiele und Anwendungen autonomer Photovoltaikanlagen
Die Hauptanwendungen und Verwendungen von isolierten Photovoltaiksystemen sind:
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Haus- und Gebäudeelektrifizierung, hauptsächlich für Beleuchtung und Geräte mit geringem Stromverbrauch.
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Straßenbeleuchtung.
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Anwendungen in Landwirtschaft und Viehzucht.
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Pumpen und Wasseraufbereitung.
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Vom Netz isolierte Telefonantennen.
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Signalisierung und Kommunikation.
Diese Anlagen kommen vor allem dort zum Einsatz, wo kein Zugang zum Stromnetz besteht und es günstiger ist, eine Photovoltaikanlage zu installieren, als eine Leitung zwischen Netz und Verbrauchsstelle zu verlegen. Der erzeugte Strom wird für den Eigenverbrauch verwendet.
Vor- und Nachteile von Inselanlagen
Isolierte Photovoltaik-Solaranlagen haben den Vorteil, dass sie zur Energieversorgung nicht von externen Elementen abhängig sind und die direkten Kosten einer Kilowattstunde Energie gleich Null sind.
Andererseits hat es gewisse Nachteile. Der Hauptnachteil dieser Art von erneuerbarer Energiequelle ist die Abhängigkeit von der Schwankung der empfangenen Sonnenstrahlung. Mit anderen Worten, die Sonneneinstrahlung, die das Photovoltaikmodul erhält, hängt von der Sonnenzeit, der Neigung der Sonne zu verschiedenen Tages- und Jahreszeiten und dem Wetter ab.
Sonnenstunden der Strahlung können berechnet werden. Was nicht berechnet werden kann, ist die Anzahl der Stunden und bewölkten Tage, die genau erlebt werden (statistisch kann man sie erhalten).
Im Gegensatz zu netzgekoppelten Photovoltaik-Solaranlagen muss ein Energiespeichersystem bereitgestellt werden, um es in den Stunden nutzen zu können, in denen die Photovoltaikmodule keinen Strom erzeugen, weil sie keine Strahlung erhalten.
Aus welchen Elementen besteht eine vom Stromnetz isolierte Photovoltaik-Solaranlage?
Die wesentlichen Elemente für eine isolierte Photovoltaikanlage sind:
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Photovoltaikmodule.
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Akkumulatoren für elektrische Energie.
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Laderegler.
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Wechselrichter von Gleichstrom auf Wechselstrom.
Viele auf dem Solarmarkt vertretene Unternehmen bieten Solarbausätze an, die alle diese Elemente enthalten und in der Größe für den Einsatz in einem Heim geeignet sind.
Energiespeicher
Die elektrischen Energiespeicher haben die Aufgabe, die von den Photovoltaikmodulen erzeugte Energie in Zeiten geringen Verbrauchs zu speichern, um sie in Zeiten des Energiebedarfs nutzen zu können.
Dies sind im Allgemeinen Batterien, obwohl es einige Installationen gibt, bei denen Solarenergie mit hydraulischer Energie gemischt wird. In diesen Fällen wird die in den Solarmodulen erzeugte Energie verwendet, um eine Pumpe zu aktivieren und das Wasser wieder anzuheben, damit es in einer bestimmten Höhe durch die Turbinen fließen kann.
Laderegler
Laderegler sind dafür verantwortlich, dass sich Solarakkumulatoren immer im richtigen Betriebszustand befinden. Selbstverständlich erfolgt die Steuerung sowohl im Ladevorgang als auch im Entladevorgang.
Wechselrichter
Wechselrichter sind dafür zuständig, die im Solarpanel gewonnene Energie in Form von Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln.
Aufgrund der Tatsache, dass Photovoltaik-Solarmodule Strom in Gleichstrom erzeugen und die meisten elektrischen Geräte, die wir verwenden werden, einen Wechselstromeingang erfordern, müssen wir diese Umwandlung durchführen.
Konfiguration einer isolierten Photovoltaikanlage
Die Grundausstattung netzunabhängiger Installationen besteht aus einem Photovoltaikgenerator, einem Laderegler und einer Batterie.
Die Batterie ist das Element, das dafür verantwortlich ist, die von den Paneelen während der Stunden der größten Strahlung gelieferte Energie für ihre Verwendung während der Stunden mit geringer oder keiner Sonneneinstrahlung zu speichern. Der Laderegler steuert die Batterieladung und verhindert ein übermäßiges Überladen oder Entladen, das die Nutzungsdauer verkürzt.
Eine weitere Grundkonfiguration ist das Solarpumpen, das aus den Paneelen, einem kleinen Gerät und der Pumpe besteht, in der das Wasser bei Sonnenschein gepumpt wird und keine Batterien benötigt.
Die am häufigsten verwendete Konfiguration in Solarbausätzen für Privathaushalte besteht aus Photovoltaikgenerator, Laderegler, Batterien und Wechselrichter. Der Wechselrichter wird verwendet, um die in den Batterien gespeicherte Energie in Wechselstrom umzuwandeln, der für die meisten Anwendungen verwendet wird.
Für die Berechnung dieser Art von Anlagen gelten andere Auslegungskriterien. Bei netzgekoppelten Anlagen wird versucht, die Jahresproduktion zu maximieren, mit Südausrichtung und der günstigsten Neigung.
Bei isolierten Anlagen hingegen muss das Kriterium sein, dass sie im ungünstigsten Monat Dezember maximal produzieren und damit für den Rest des Jahres immer mindestens die für den schlechtesten Monat berechnete Energie haben braucht.