Fotovoltaický panel je po výrobě ihned připraven k provozu, ale pro jeho použití je vytvořen fotovoltaický systém složený z dalších důležitých prvků, tedy střídačů, baterií, regulátorů nabíjení.

Směrný proud generovaný ve fotovoltaických článcích není vhodný pro napájení domácích zařízení, tím méně pro odesílání energie do sítě, dokud se nepřemění na střídavý proud o frekvenci 50 Hz a jmenovitém napětí 230 V. Střídače se k tomu používají, často nazývané invertory . Na druhou stranu v instalacích nespolupracujících se sítí (off-grid) jsou baterie a zařízení pro regulaci jejich nabíjení stále potřeba.

Invertory ve sluneční soustavě

Výběr správného měniče je samozřejmě věcí projektanta systému, ale pokud se musíte rozhodnout, zda koupit levnější nebo dražší, je dobré vědět, jaké jsou rozdíly. Ty, které umožňují domácí elektrocentrále spolupracovat s elektrickou sítí, musí být kvalitní, aby nenarušovaly její provoz – požadavky na ně definují elektrárny. Střídače určené pro fotovoltaické mikroinstalace se nazývají stringové střídače (setkáme se i s pojmem stringové střídače), protože na jejich vstupní systémy jsou připojeny tzv. řetězy (řetězce) panelů zapojených do série.

Při výběru měniče musíte dbát především na maximální povolené napětí. Ukazuje, kolik panelů může být v řetězci. Pro připojení více panelů ke střídači (pro vyšší instalační výkon) lze paralelně zapojit dva nebo více stringů, ale pouze za podmínky, že v každém z nich bude stejný počet panelů se shodnými parametry a budou být vystaven stejným způsobem (nakloněný pod stejným úhlem a otočený stejným směrem).Jinak by rozdíl napětí mezi stringy vytvořil zpětný proud, který by mohl poškodit FV články (některé střídače mohou mít pojistky, aby tomu zabránily). Pokud tedy nelze tuto podmínku splnit, musí být pro každý řetězec nebo víceřetězcové zařízení použity samostatné střídače, tj. vybavené několika vstupy pro připojení několika různých řetězců. Vyplatí se to udělat, pokud plánujete v budoucnu systém rozšiřovat, protože není známo, zda si budete moci koupit stejné panely jako ty instalované dříve. A díky tomu se můžete vyhnout nákupu druhého měniče. Pro účinnost systému je důležité vybavit střídač systémem sledování maximálního výkonu panelu (MPPT). Jejich výkon je součinem okamžitého proudu a napětí, které se mění se změnami intenzity slunečního záření a teploty článku. Invertorový ovladač má software, který nepřetržitě vypočítává hodnoty napětí a proudu, při kterých je výkon největší a střídač dosahuje nejvyšší účinnosti.Přesnost nastavení pracovního bodu střídače na maximální výkon panelů závisí na použitém algoritmu.

Multisledovací zařízení mají několik sledovacích systémů a umožňují modulovat provozní parametry jednotlivých nerovnoměrně osvětlených částí instalace. Software těchto střídačů umožňuje minimalizovat energetické ztráty vyplývající z částečného zastínění panelů výpočtem maximálního bodu výkonu nejen celé instalace, ale i jejích částí. Nejdůležitějším prvkem měniče je samozřejmě systém, který převádí napětí - nejčastěji rychlým zapínáním a vypínáním stejnosměrného napětí ovládáním můstku tranzistorových kláves.

Pokud je mikroinstalace připojena k síti, musí být střídač vybaven systémem, který sleduje napětí a frekvenci jeho změn v síti a reaguje na změny hodnot těchto parametrů - odpojení instalace ze sítě, pokud je překročen přípustný rozsah.Bohužel se to rovná přerušení příjmu energie z fotovoltaických panelů - tento typ zařízení neumožňuje napájet domácí zařízení přes panely v situaci, kdy dojde k výpadku sítě. K vytvoření nouzového zdroje energie je tedy potřeba nezávislý systém s bateriemi.

Galvanické oddělení panelů od elektrické sítě může být zajištěno transformátorem, ale u moderních střídačů je nahrazeno pokročilejší ochranou - mnohem menší a lehčí. A hlavně nezpůsobují tolik energetických ztrát jako toto zařízení. S tenkovrstvými panely však obvykle mohou pracovat pouze transformátorové střídače. Při použití beztransformátorového střídače je vyžadován proudový chránič (RCD) kvůli chybějícímu galvanickému oddělení od AC strany.

Střídače jsou standardně vybaveny svodičem přepětí, některé však umožňují instalaci dalších svodičů přepětí typu 2 (pro další snížení přepětí) a sledování jejich stavu.Díky nim je možná snadná integrace se systémem ochrany před bleskem.

Elektronická ochrana stringů zabraňuje nebezpečným zpětným proudům způsobeným poškozením panelů nebo přepólováním při jejich připojování, které by mohly způsobit požár. Taková ochrana také umožňuje rezignovat na jednoduché pojistky, které by bylo nutné po aktivaci vyměnit. Střídač se během provozu zahřívá, což je třeba vzít v úvahu při výběru místa pro jeho montáž. Některé jsou vybaveny chladicím ventilátorem - je lepší, když má řízenou teplotu, než aby běžel stále, protože spotřebuje méně energie.

Kvalitní přístroje mají displeje, ze kterých lze odečíst aktuální provozní parametry instalace, množství získané energie v daný den a od začátku provozu systému a dokonce i zobrazení křivky účinnosti zařízení. V případě poruchy se zobrazí informace o chybě.Komunikaci může usnadnit rozhraní RS485 nebo i Bluetooth, které umožňuje přijímat informace nebo měnit nastavení na dálku.

Střídač může být vybaven funkcí využívání síťových služeb nabízených provozovatelem distribuční soustavy (omezení činného výkonu nebo sdílení jalového výkonu). Beztransformátorové střídače pro fotovoltaické instalace se špičkovým výkonem 3 kW stojí 2,5–7 tisíc PLN. zlotý. Nejlepší dosahují účinnosti nad 97 %.

Mikro invertory

Místo jednoho měniče pro celý systém se mikroměniče používají také v malých instalacích, které podporují každý panel nezávisle. Systém s několika mikrovlnnými invertory je dražší než s jedním společným střídačem - v případě instalací s celkovým výkonem několika kilowattů o cca 15%, tedy o několik tisíc zlotých.

Vyplatí se takové řešení používat? Pro výběr mikrovlnných trub hovoří snadnost rozšíření a opravy instalace. Jsou připevněny přímo k panelům, v případě poškození jednoho, zbytek funguje dál.Nejdůležitější výhodou je ale ta, která se odhalí v případě částečného zastínění některých panelů. Díky nezávislým mikrostřídačům je energetický výnos v této situaci vyšší než při použití jednoho společného měniče pro celou instalaci (zejména nepříliš pokročilé). Jejich použití by proto mělo být zvažováno pouze v případě, že jsou panely umístěny v blízkosti objektů, které periodicky brání přístupu slunečního záření - komíny, vikýře, arkýře, vysoké budovy nebo stromy.

Počítačové programy pro simulaci provozu systému pomáhají při posuzování ziskovosti používání mikrovlnných invertorů. Dá se uvažovat, že se do nich vyplatí investovat, pokud simulace ukáže, že zvýší výrobu elektřiny minimálně o nějaký tucet procent než při použití běžného měniče. Je však třeba také počítat s tím, že čím nižší je míra využití energie získané díky tomuto dražšímu řešení, tím horší je hospodářský výsledek – doba návratnosti je delší.Za jednu mikrovlnku pro modul se špičkovým výkonem 250 W musíte zaplatit 650-900 PLN (pro instalaci 3 kW jich potřebujete 12).

Baterie ve fotovoltaickém systému

V ostrovních instalacích jsou nezbytné - bez nich nelze napájet zařízení, jejichž provoz je potřeba nejen v době silného slunečního záření. Primárně určují, kolik sluneční energie lze v takovém systému využít.

Kapacita baterií samozřejmě určuje, jak dlouho budou přijímače fungovat, ale také kolik energie lze z fotovoltaických článků odebírat - z těchto důvodů čím větší, tím lepší. Pokud se baterie rychle nabijí, solární panely jsou často k ničemu, i když by mohly poskytnout energii, a to výrazně prodlužuje dobu návratnosti.

Střídače do 5 kW jsou jednofázové. Mohou mít několik vstupů pro připojení samostatně pracujících fotovoltaických okruhů, což je užitečné, když jsou umístěny různými způsoby, například na sklonech střech směřujících do různých směrů.Beztransformátorový systém dosahuje účinnosti přes 95%

Vhodnost pro práci ve fotovoltaickém systému je dána odolností baterie proti častému nabíjení a hlubokému vybíjení – čím nižší práh vybití, tím lépe. U nejlevnějších oblíbených olověných autobaterií, tzv. startovacích baterií, je vysoká - jejich vybití pod 80 % kapacity způsobuje jejich zničení. Jejich využitelná kapacita je tedy pouze 20 % jmenovité kapacity. Tento typ baterie je navržen tak, aby dodával velmi vysoký proud po krátkou dobu (pro roztočení startéru spalovacího motoru) a v domácím elektrickém systému je potřeba spíše nižší proud po mnoho hodin.

Z tohoto důvodu jsou trakční baterie mnohem vhodnější pro fotovoltaický systém – sloužící mimo jiné k pohonu elektromobilů. Některé z nich lze vybít téměř na nulu a jsou schopny přežít spoustu nabíjecích a vybíjecích cyklů.

Baterie se zvýšenou životností a odolností proti hlubokému vybití lze plnit tekutým elektrolytem – pak se nazývají EFB. Od běžných se liší použitím silnějších plátů (elektrod) vyztužených polyesterem. Stále častěji se používají baterie se zahuštěným elektrolytem – gelem, označované zkratkou HZY. Jsou bezpečnější, protože z nich nehrozí únik žíravé kyseliny. Často jsou nabízeny jako baterie určené speciálně pro fotovoltaické instalace. Minimálně stejně dobré pro tuto aplikaci jsou baterie se skleněnými rohožemi napuštěnými elektrolytem - AGM, ale ty se kvůli vyšší ceně tolik nepoužívají, stejně jako velmi dobrý, ale mnohem dražší nikl-metal hydrid (NiMH), nikl -kadmiové baterie (NiCd) a lithium-polymerové (LiPo).

Za nákup kvalitních 12V gelových baterií s kapacitou 100 Ah je potřeba utratit téměř 1000 PLN (pro 1kW instalaci potřebujete 12V baterie s využitelnou kapacitou cca 4000 Ah) .

Regulátory nabíjení

Aby bylo využito co nejvíce solární energie a nedocházelo ke ztrátám při nabíjení baterií ve fotovoltaickém systému, měl by být použit moderní regulátor nabíjení (regulátor) na bázi mikroprocesorové technologie, nejlépe s dříve popsanou regulací bodu maximálního výkonu (MPPT) systém. Úkolem tohoto zařízení je mimo jiné chránit systém proti zpětnému proudu, aby se baterie nevybíjely přes fotočlánky, když nejsou funkční.

Životnost baterie prodlužuje tříúrovňový nabíjecí algoritmus s teplotní kompenzací používaný u některých regulátorů. Regulátory mají ochranu proti přepólování napětí (spojení plus a mínus), nadproudovou, zkratovou a teplotní ochranu. Mohou pracovat s libovolným vstupním napětím a automaticky rozpoznat jmenovité napětí bateriového systému. Neumožňují je přebíjet ani přebíjet.Existují regulátory vybavené hodinami řídícími chod přijímačů, což napomáhá maximálnímu využití sluneční energie. Za značkový regulátor nabíjení s velmi dobrými parametry (účinnost 99 %) pro fotovoltaickou instalaci s výkonem do 3 kW je třeba zaplatit přibližně 2,5 tis. PLN. PLN.

Kategorie:

Rekonstrukce