O sistema fotovoltaico é dividido em cinco modos:
1. Autoconsumo, energia residual na rede
2. Autoconsumo, energia residual fora da rede
3. Grade completa
4. Sistemas isolados da rede elétrica e sistemas com ou sem conexão à rede elétrica
5. Autoconsumo, energia excedente para a rede
Autoconsumo, energia residual na rede.
Este modelo de sistema fotovoltaico é o mais comum, sendo o sistema geral de geração de energia fotovoltaica distribuída amplamente utilizado neste modelo.
A eletricidade produzida pelo sistema fotovoltaico pode ser usada primeiramente para suprir sua própria carga, e o excedente pode ser vendido à concessionária de energia para evitar desperdício; caso a energia fotovoltaica gerada seja insuficiente, a rede elétrica suprirá a demanda. No entanto, esse modo de acesso à energia requer a negociação de contratos de venda de energia adequados com a concessionária, levando em consideração os interesses de ambas as partes. Medidores inteligentes bidirecionais são instalados pelas concessionárias de energia para medir a capacidade de geração das usinas fotovoltaicas e o consumo de energia dos consumidores, e para efetuar o pagamento ou a cobrança da eletricidade de acordo com as políticas e tarifas negociadas.
A maior desvantagem desse modelo é que seu modelo de receita não pode ser fixado, a proporção de energia autoconsumida e residual para a rede está sempre mudando, e o valor estimado da usina quando financiada e vendida pode ser um pouco menor do que a produção real, podendo até mesmo levar a que a administração não consiga obter um valor razoável do ativo por preocupação com a operação futura dos usuários.
Autoconsumo, energia residual fora da rede
A característica notável da abordagem de autossuficiência conectada à rede é a "conexão à rede sem internet". O ponto de acesso desse tipo fica na extremidade inferior do medidor da concessionária de energia e corresponde ao lado privado do ponto de demarcação da propriedade. Em teoria, a concessionária de energia não interferiria no acesso ao sistema, mas esse modelo exige que a energia fotovoltaica não seja enviada para a rede, portanto, é necessário um dispositivo de proteção contra sobrecorrente. Quando a energia gerada por uma usina fotovoltaica excede sua carga, o dispositivo de proteção contra sobrecorrente deve enviar um sinal de volta ao inversor, que reduzirá a capacidade de acordo com a carga, de modo a atender à demanda e não transmitir eletricidade para a rede, cumprindo assim a função do sistema fotovoltaico de evitar a sobrecorrente.
Este modelo de sistema fotovoltaico é geralmente aplicado em casos de grande consumo de energia por parte do usuário, consumo contínuo, poucas ou nenhuma interrupção ou semi-interrupção durante o ano, ou mesmo durante feriados, e quando a demanda de energia do usuário é suficientemente grande para absorver a maior parte da eletricidade gerada pelo sistema fotovoltaico. Dessa forma, a energia produzida pelo sistema fotovoltaico será utilizada sem desperdício.
Grade completa
Nesse modo de conexão à rede, a saída CA do sistema fotovoltaico é conectada diretamente ao lado de baixa ou alta tensão da rede, ou seja, ao lado da propriedade onde a rede se encontra. Dessa forma, a eletricidade produzida pelo sistema é vendida diretamente para a concessionária de energia, e o preço de venda geralmente corresponde ao preço médio local da injeção na rede, enquanto o preço da eletricidade para o consumidor permanece inalterado. Isso é chamado de "duas linhas de receita e despesa, cada uma contabilizando sua própria conta".
A venda direta de energia da rede para a rede também é a principal aplicação da energia fotovoltaica; os investidores gostam desse modelo porque é fácil e relativamente confiável.
Sistemas isolados da rede elétrica e sistemas com ou sem conexão à rede elétrica
Este modelo isolado da rede, também conhecido como usina fotovoltaica autônoma, é um sistema que opera independentemente da rede elétrica e é amplamente utilizado por não ser geograficamente restrito; desde que haja luz solar, pode ser instalado e utilizado. É muito adequado para áreas remotas sem rede elétrica, ilhas isoladas, barcos de pesca, bases de criação ao ar livre, etc. Também pode ser usado como equipamento de geração de energia de emergência em locais com frequentes interrupções no fornecimento de energia.
Mas esse tipo de sistema de geração de energia precisa ser equipado com baterias, o que resulta em um custo relativamente alto. Além disso, a vida útil das baterias e a necessidade de manutenção e substituição aumentam o custo de utilização. Portanto, do ponto de vista econômico, sua ampla utilização é difícil, e por isso não é recomendável o uso em locais com grande disponibilidade de energia elétrica.
É também muito prático para residências em áreas sem rede elétrica ou com frequentes cortes de energia. Em particular, é utilizado exclusivamente para solucionar problemas de iluminação durante apagões. Portanto, os sistemas de geração de energia fora da rede são projetados especificamente para uso em áreas isoladas ou com frequentes interrupções no fornecimento de energia.
Postes de iluminação fotovoltaicos, luminárias de jardim e outros produtos fotovoltaicos também fazem parte de um sistema fotovoltaico isolado da rede elétrica.
Autoconsumo, energia excedente para a rede.
Os cenários de aplicação deste modo combinado/fora da rede incluem frequentes interrupções de energia, ou quando o preço do consumo próprio é muito mais caro do que o preço da rede, e quando o preço de pico é muito mais caro do que o preço mínimo.
Este sistema utiliza energia fotovoltaica para alimentar cargas, podendo ser configurado para gerar a potência de pico, reduzindo o custo da eletricidade; em segundo lugar, pode ser carregado nos horários de menor consumo, com descarga nos horários de pico, aproveitando a diferença de preço entre os períodos de pico e de menor consumo para gerar receita; em terceiro lugar, quando a rede elétrica está fornecendo energia normalmente, o sistema opera como um sistema conectado à rede, onde a energia fotovoltaica é direcionada primeiro para a carga, e o excesso de energia é armazenado em baterias ou vendido para a rede. O inversor pode ser configurado para o modo isolado (off-grid), e o sistema continua funcionando como uma fonte de energia de reserva, com a energia fotovoltaica e da bateria alimentando as cargas importantes através do inversor, sem desperdício.
Os modos de operação com e sem conexão à rede elétrica e o modo isolado da rede elétrica têm as mesmas necessidades em relação às baterias, e o custo inicial do investimento é relativamente alto.
Essa modalidade de acesso exige a negociação do contrato de compra e venda de energia com a empresa de distribuição elétrica, levando em consideração os interesses de ambas as partes.
Em geral, a maioria usará o modo conectado à rede; a escolha dependerá das necessidades específicas do projeto.
