Itsenäiset aurinkosähköjärjestelmät, jotka tunnetaan myös nimellä off-grid-järjestelmät, ovat itsenäisiä sähköntuotantojärjestelmiä, jotka on suunniteltu ensisijaisesti syrjäisille alueille, joilla ei ole yhteyttä sähköverkkoon. Näiden järjestelmien tarkoituksena on ratkaista sähkönjakeluongelmia sähköverkon ulkopuolella olevilla alueilla. Niiden luotettavuuteen vaikuttavat sääolosuhteet, kuormitusvaatimukset ja muut tekijät. Vakauden parantamiseksi niihin lisätään usein energian varastointi- ja hallintalaitteita.
Erillisten aurinkosähköjärjestelmien luokittelu
Itsenäiset aurinkosähköjärjestelmät koostuvat pääasiassa aurinkopaneeleista, ohjaimista ja akuista. Vaihtovirtakuormia varten tarvitaan myös invertteri. Nämä järjestelmät voidaan luokitella kahteen päätyyppiin: tasavirta-aurinkosähköjärjestelmät ja vaihtovirta-aurinkosähköjärjestelmät.
1. DC-aurinkosähköjärjestelmät
(1) DC-aurinkosähköjärjestelmät ilman akkuja
Nämä järjestelmät syöttävät tasavirtakuormia suoraan päiväsaikaan, kun auringonvaloa on saatavilla. Aurinkopaneelit on kytketty suoraan kuormiin, mikä poistaa ohjainten tai energian varastoinnin tarpeen. Tämä järjestely parantaa aurinkoenergian hyödyntämistä välttämällä energian muuntamisen ja varastoinnin häviöitä. Tyypillinen sovellus on aurinkoenergialla toimivat vesipumput.
(2) DC-aurinkosähköjärjestelmät akuilla
Näihin järjestelmiin kuuluvat aurinkopaneelit, latausohjaimet, akut ja tasavirtakuormat. Aurinkoisina kausina aurinkopaneelit syöttävät energiaa kuormille ja lataavat akkuja samanaikaisesti. Yöllä tai pilvisellä säällä akut syöttävät virtaa kuormille. Sovellukset vaihtelevat pienimuotoisista aurinkopuutarha- ja sisäpihavaloista laajamittaisiin ratkaisuihin etäisille tietoliikenneasemille, mikroaaltovälitysasemille ja maaseudun sähköistämiseen. Suuremmat järjestelmät vaativat aurinkopaneeliryhmiä ja akkupankkeja.
2. AC-aurinkosähköjärjestelmät
(1) Vaihtovirta- ja hybridiaurinkosähköjärjestelmät
Tasavirtajärjestelmiin verrattuna vaihtovirtajärjestelmissä on invertteri, joka muuntaa tasavirran vaihtovirraksi, mikä sopii vaihtovirtakuormille. Hybridijärjestelmät voivat syöttää virtaa sekä vaihto- että tasavirtakuormille, mikä lisää monipuolisuutta.
(2) Verkkoon liitettävät aurinkosähköjärjestelmät
Nämä järjestelmät käyttävät pääasiassa aurinkoenergiaa sähköntuotannossa, ja sähköverkko toimii täydentävänä lähteenä. Aurinkopaneelien ja akkujen kokoa voidaan pienentää kustannustehokkuuden parantamiseksi käyttämällä aurinkoenergiaa aurinkoisina päivinä ja sähköverkkovirtaa pilvisillä keleillä. Tämä hybridilähestymistapa alentaa alkuinvestointikustannuksia ja samalla saavuttaa energiansäästöjä ja päästövähennyksiä. Se on tehokas siirtymävaiheen ratkaisu aurinkosähkön käyttöönottoon alueilla, joilla yli kaksi kolmasosaa on aurinkoisia päiviä vuodessa.
Erillisten aurinkosähköjärjestelmien sovellukset
Erilliset aurinkovoimalat, jotka tunnetaan myös erillisinä aurinkovoimaloina, sopivat ihanteellisesti syrjäisiin kyliin, saariin ja muille sähköverkon ulkopuolisille alueille, joilla on riittävästi auringonvaloa ja keskittynyttä käyttäjien kysyntää. Näiden järjestelmien kapasiteetti vaihtelee tyypillisesti useista kilowateista kymmeniin kilowatteihin. Ne koostuvat aurinkopaneeliryhmistä, akuista, inverttereistä, energianhallintajärjestelmistä ja sähkönjakeluverkoista.
Järjestelmä lataa akkuja päivän aikana ja samalla syöttää virtaa vesipumpuille ja käsittelylaitteille esimerkiksi veden varastointiin ja tuotantoon. Yöllä akut purkavat energiaa invertterin kautta kuormitusvaatimusten täyttämiseksi. Asianmukainen akkujen hallinta on ratkaisevan tärkeää erityisesti yökäytössä tai moottorikäyttöisillä kuormilla, joilla on suuri virrankulutus.
Erilliset aurinkosähköjärjestelmät ovat käytännöllinen ja kestävä ratkaisu sähkönjakelun puutteeseen sähköverkon ulkopuolella olevilla alueilla, mikä osoittaa niiden monipuolisuuden ja potentiaalin laajempiin sovelluksiin.
