Zdaživa podléhá váš PV systém? Průvodce aplikací a konfigurací optimizátoru

V praktickém využití fotovoltaiky (PV) k výrobě elektriny často dochází ke snížení výstupu systému kvůli stínění, rozdílům v orientaci modulů a degradaci modulů. Výzkum ukazuje, že stínění může vést ke ztrátám výroby energie až 70% (Zdroj ① : NREL). Zejména když je konkrétní modul stíněn, může významně klesnout proud a výkon celé sériové obvodu. Zde přicházejí photovoltaic optimizéry (fotovoltaické optimalizátory) na své právo. Regulují výstupní proud ovlivněných modulů prostřednictvím interních DC-DC řídících obvodů, dosahují shody proudu s ostatními moduly a efektivně snižují ztráty produkce způsobené neshodou. Tento článek podrobně popíše konkrétní potřeby pro použití fotovoltaických optimalizátorů jak v existujících, tak i v nových instalacích, a také řešení, která poskytují.

Klíčová opatření pro zvyšování výkonu v existujících PV elektrárňách

Pro provozované fotovoltaické elektrárny je modernizace pomocí optimalizátorů bezesporu klíčovou strategií upgradu. Tato technologie nejen významně zvyšuje výkon systému, ale také poskytuje pevnou podporu pro dlouhodobě stabilní provoz elektrárny. Jsou zde některé typické aplikace scénáře:

Modernizace starých elektráren (bez nahrazování modulů) Některé starší elektrárny, které byly v provozu mnoho let, často zažívají pokles výstupu kvůli stárnutí modulů, úbytku výkonu a změnám v pracovním prostředí. Podle výzkumu může efektivita výroby energie ze stárnoucích modulů klesnout o až 20 % (Zdroj ② : MEA), což způsobuje vážné problémy s nesouladem. Instalace optimalizátorů může tento problém nejen řešit, ale také obnovit ztracenou produkci do maximální možné míry. Navíc funkce monitorování na úrovni modulu umožňuje reálnou kontrolu výkonu modulu, čímž lze přesně identifikovat problematické moduly a ušetřit čas potřebný pro údržbu.

Modernizace starých elektráren (úplná výměna modulů) Obvykle zařízení postavená před rokem 2018 plánují nahradit staré moduly nejnovějšími. Během této výměny mohou změny rozměrů modulů způsobit stínění (jak je znázorněno níže), což vedlo ke ztrátě výkonu. Na základě zkušeností z projektu Sheng Gao mohou systémy používající optimalizační technologii významně zvýšit celkovou produkci při přítomnosti stínění, se průměrným nárůstem o 15 % nebo více.

Větší nové moduly mohou způsobit částečné stínění

Modernizace starých zařízení (částečná výměna modulů)  S rychlým rozvojem výroby modulů se stává, že když je třeba nahradit poškozené moduly v starších elektrarnách, často čelíme dilematu, že původní výrobce už tytéž specifikace nedodává. Jednoduchá výměna poškozených moduleů za aktuálně populární tržní moduly může vést ke kompatibilním problémům v rámci stejného modulového řetězu. Abychom tento problém vyřešili, představuje modernizace s optimalizátory ekonomičtější a efektivnější volbu, která účinně odstraní problémy s neslučitelností a zajistí efektivitu elektrárny.

Omezování stínění  Fotovoltaické elektrárny obvykle mají životnost až 25 let, během které se okolní prostředí může změnit. Nově postavené budovy, přesazené stromy nebo další zařízení na střechách mohou způsobit stínování fotovoltaických modulech. V těchto případech je použití optimalizátorů zvláště důležité. Použitím technologie optimalizátorů lze významně snížit dopad stínování na výkon systému a obnovit ztráty způsobené stínováním.

Doporučení pro konfiguraci optimalizace u nových instalací

Pro uživatele, kteří ještě nemají nainstalované fotovoltaické systémy, je aktivní konfigurace optimalizátorů stejně významná. Od počáteční fáze plánování a návrhu elektrárny by měly být optimalizátory zváženy, aby se zajistila vysoká efektivita, stabilita a inteligentní schopnosti generování elektřiny od samého začátku. Následující scénáře jsou zejména vhodné pro instalaci fotovoltaických optimalizátorů:

Komplexní střechové struktury  Jedním z klíčových faktorů určujících rozsah instalace fotovoltaického systému na střeše je orientace střechy. Moduly ve stejném řetězu orientované do dvou různých směrů mohou vést ke ztrátám energie. Fotovoltaické optimalizátory umožňují každému modulu pracovat v jeho maximálním bodě výkonu, neovlivněnými ostatními moduly ve stejném řetězu, čímž se maximalizuje využití prostoru na střeše.

Problémy s stíněním  Stínění ze sousedních střech může způsobit ztráty produkce elektrické energie v fotovoltaických systémech. I malé stíny od stromů nebo vedení mohou významně ovlivnit celkový výkon zařízení. Fotovoltaické optimalizátory používají MPPT (Maximum Power Point Tracking) na úrovni jednotlivých moduleů k nezávislé optimalizaci stíněných moduleů, čímž se zvyšuje celková produkce systému.

Proměnlivé přírodní prostředí Běžné environmentální faktory, jako je sběh prachu, ptáčí výkaly a sníh, mohou také významně ovlivnit výstup fotovoltaických elektráren. Pokud se váš střechní panel nachází v oblasti s proměnlivými přírodními podmínkami, může to vést ke snížené výkonnosti generování PV energie. Instalace optimalizátorů může účinně řešit tyto problémy a zajišťovat stabilní výrobu elektřiny.

Požadavky na bezpečnost a údržbu Fotovoltaické systémy neustále generují napětí a systémy, které nedokážou provést odpojení při nízkém napětí v případě poruchy či požáru, představují bezpečnostní riziko. Fotovoltaické optimalizátory mohou okamžitě identifikovat potenciální rizika prostřednictvím monitorování na úrovni modulu a dokončit rychlé vypnutí během 15 sekund, snížit napětí na bezpečné hladiny a zajistit bezpečnost jak fotovoltaického systému, tak i personálu provádějícího údržbu.

Shrnutím hrají fotovoltaické optimalizátory klíčovou roli při zvyšování výkonu fotovoltaických systémů, zajišťují bezpečnost a usnadňují údržbu. Buď pro fungující nebo nové fotovoltaické elektrárny je modernizace pomocí optimalizátorů v určitých scénářích moudrou volbou.

Zdroje:

① NREL PV Výkonnost:  https://www.nrel.gov/docs/fy19osti/72399.pdf 

② IEA Program fotovoltaických systémů:  https://iea-pvps.org/