Fotovoltaični panel je takoj po izdelavi pripravljen za delovanje, vendar se za njegovo uporabo ustvari fotovoltaični sistem, sestavljen iz drugih pomembnih elementov, kot so razsmerniki, baterije, krmilniki polnjenja.

Enosmerni tok, ki nastaja v fotonapetostnih celicah, ni primeren za napajanje gospodinjskih naprav, še manj pa za pošiljanje energije v omrežje, dokler se ne pretvori v izmenični tok s frekvenco 50 Hz in nazivno napetostjo 230 V. Inverterji se za to uporabljajo, pogosto imenovani inverterji. Po drugi strani pa so v napravah, ki ne sodelujejo z omrežjem (off-grid), še vedno potrebne baterije in naprava za uravnavanje njihovega polnjenja.

Inverterji v solarnem sistemu

Izbira pravega razsmernika je seveda naloga načrtovalca sistema, a če se morate odločiti, ali boste kupili cenejšega ali dražjega, je dobro vedeti, kakšne so razlike. Tisti, ki domačemu agregatu omogočajo delo z električnim omrežjem, morajo biti kakovostni, da ne motijo njegovega delovanja - zahteve zanje določajo elektrarne. Razsmerniki, namenjeni fotonapetostnim mikroinstalacijam, se imenujejo string inverterji (srečamo tudi izraz string inverterji), ker so na njihove vhodne sisteme povezane tako imenovane verige (stringi) zaporedno povezanih panelov.

Pri izbiri razsmernika morate biti pozorni predvsem na največjo dovoljeno napetost. Prikazuje, koliko plošč je lahko v verigi. Za priključitev več panelov na razsmernik (za večjo instalacijsko moč) lahko vzporedno povežemo dva ali več nizov, vendar le pod pogojem, da bo v vsakem od njih enako število panelov z enakimi parametri in bodo biti izpostavljeni na enak način (nagnjeni pod enakim kotom in obrnjeni v isto smer).V nasprotnem primeru bi napetostna razlika med vrvicami povzročila povratni tok, ki bi lahko poškodoval fotonapetostne celice (nekateri pretvorniki imajo lahko varovalke, ki to preprečujejo). Če torej tega pogoja ni mogoče izpolniti, je treba uporabiti ločene inverterje za vsak niz ali večstrunsko napravo, torej opremljeno z več vhodi za priklop več različnih nizov. To je vredno storiti, če nameravate sistem razširiti v prihodnosti, saj ni znano, ali boste lahko kupili iste plošče, kot so bile nameščene prej. Zahvaljujoč temu se lahko izognete nakupu drugega pretvornika. Za učinkovitost sistema je pomembno, da je pretvornik opremljen s sistemom sledenja največje moči plošče (MPPT). Njihova moč je produkt trenutnega toka in napetosti, ki se spreminjata s spremembami jakosti sončnega sevanja in temperature celice. Krmilnik razsmernika ima programsko opremo, ki sproti izračunava vrednosti napetosti in toka, pri katerih je moč največja in razsmernik dosega največjo učinkovitost.Natančnost prilagajanja delovne točke razsmernika na največjo točko moči panelov je odvisna od uporabljenega algoritma.

Večsledilne naprave imajo več sledilnih sistemov in omogočajo modulacijo parametrov delovanja posameznih neenakomerno osvetljenih delov instalacije. Programska oprema takšnih pretvornikov omogoča minimiziranje izgub energije zaradi delnega senčenja plošč z izračunom maksimalne točke moči ne samo celotne instalacije, temveč tudi njenih delov. Najpomembnejši element inverterja je seveda sistem, ki pretvarja napetost - največkrat s hitrim vklapljanjem in izklapljanjem enosmerne napetosti s krmiljenjem mostička tranzistorskih ključev.

Če je mikroinstalacija priključena na omrežje, mora biti razsmernik opremljen s sistemom, ki spremlja napetost in frekvenco njenih sprememb v omrežju in se odziva na spremembe vrednosti teh parametrov - odklop namestitev iz omrežja, če je dovoljeno območje preseženo.Na žalost je to enakovredno prekinitvi sprejema energije iz fotonapetostnih panelov – ta vrsta naprave ne omogoča napajanja domačih naprav preko panelov v primeru izpada omrežja. Tako je potreben neodvisen sistem z baterijami za izdelavo vira napajanja v sili.

Galvansko ločitev panelov od električnega omrežja lahko zagotovi transformator, vendar ga pri sodobnih razsmernikih nadomešča naprednejša zaščita - veliko manjša in lažja. In kar je najpomembneje, ne povzročajo toliko izgube energije kot ta naprava. Vendar pa je običajno dovoljeno samo transformatorskim pretvornikom delati s tankoplastnimi ploščami. Pri uporabi pretvornika brez transformatorja je potrebna naprava za diferenčni tok (RCD) zaradi pomanjkanja galvanske ločitve na strani AC.

Razsmerniki so standardno opremljeni s prenapetostnim odvodnikom, nekateri pa omogočajo vgradnjo dodatnih prenapetostnih odvodnikov tipa 2 (za nadaljnje zmanjšanje prenapetosti) in spremljanje njihovega stanja.Zahvaljujoč njim je možna enostavna integracija s sistemom za zaščito pred strelo.

Elektronska zaščita nizov preprečuje nevarne povratne tokove, ki nastanejo zaradi poškodbe panelov ali zamenjave polarnosti pri povezovanju, kar lahko povzroči požar. Takšna zaščita omogoča tudi odpoved preprostim varovalkam, ki bi jih bilo treba po aktiviranju zamenjati. Razsmernik se med delovanjem segreje, kar je treba upoštevati pri izbiri mesta njegove namestitve. Nekateri so opremljeni z ventilatorjem za hlajenje - bolje je, če ima nadzorovano temperaturo, namesto da deluje ves čas, ker porabi manj energije.

Kvalitetne naprave imajo prikazovalnike, s katerih lahko odčitate trenutne parametre delovanja napeljave, količino pridobljene energije na določen dan in od začetka delovanja sistema ter celo prikaz krivulje učinkovitosti naprave. V primeru okvare se prikaže informacija o napaki.Komunikacijo lahko olajša vmesnik RS485 ali celo Bluetooth, ki omogoča prejemanje informacij ali spreminjanje nastavitev na daljavo.

Razsmernik je lahko opremljen s funkcijo uporabe omrežnih storitev, ki jih ponuja operater distribucijskega sistema (omejitev delovne moči ali delitev jalove moči). Razsmerniki brez transformatorjev za fotovoltaične instalacije s konično močjo 3 kW stanejo 2,5–7 tisoč PLN. zlot. Najboljši dosežejo učinkovitost nad 97%.

Mikro pretvorniki

Namesto enega pretvornika za celoten sistem se mikro pretvorniki uporabljajo tudi v majhnih inštalacijah, ki podpirajo vsako ploščo neodvisno. Sistem z več mikrovalovnimi razsmerniki je dražji kot z enim skupnim razsmernikom – v primeru inštalacij s skupno močjo več kilovatov za približno 15 %, torej za več tisoč zlotov.

Ali se splača uporabiti takšno rešitev? Enostavnost razširitve in popravila namestitve govori o izbiri mikrovalovnih pečic. Pritrjeni so neposredno na plošče, v primeru poškodbe ene, ostali nadaljujejo z delom.Najpomembnejša prednost pa je tista, ki se pokaže v primeru delnega senčenja nekaterih plošč. Neodvisni mikro razsmerniki naredijo izkoristek energije v tej situaciji večji kot pri uporabi enega skupnega pretvornika za celotno instalacijo (še posebej ne zelo naprednih). Zato je treba njihovo uporabo upoštevati le, če so plošče nameščene v bližini predmetov, ki občasno ovirajo dostop sončnega sevanja - dimniki, mansarde, erkerji, visoke zgradbe ali drevesa.

Računalniški programi za simulacijo delovanja sistema so v pomoč pri ocenjevanju donosnosti uporabe mikrovalovnih pretvornikov. Lahko se šteje, da se vanje splača investirati, če simulacija pokaže, da bodo povečali proizvodnjo električne energije vsaj za ducat ali več odstotkov kot pri uporabi običajnega razsmernika. Upoštevati pa je treba tudi, da nižja kot je stopnja izrabe energije, pridobljene s to dražjo rešitvijo, slabši je ekonomski rezultat – daljša je vračilna doba.Za eno mikrovalovno pečico za modul s konično močjo 250 W morate plačati 650–900 PLN (za namestitev s 3 kW jih potrebujete 12).

Baterije v fotovoltaičnem sistemu

Pri otočnih instalacijah so nujni - brez njih ni mogoče napajati naprav, katerih delovanje je potrebno ne le v času močnega sonca. Ti predvsem določajo, koliko sončne energije se lahko porabi v takem sistemu.

Kapaciteta baterij je seveda odvisna od tega, kako dolgo bodo sprejemniki delovali, pa tudi od tega, koliko energije je mogoče zbrati iz fotonapetostnih celic - zaradi teh razlogov, večja kot je, bolje je. Če se baterije hitro polnijo, so sončni kolektorji pogosto neuporabni, čeprav bi lahko zagotovili energijo, kar bistveno podaljša čas vračila.

Razsmerniki do 5 kW so enofazni. Imajo lahko več vhodov za povezovanje neodvisno delujočih fotovoltaičnih vezij, kar je uporabno, če so nameščeni na različne načine, na primer na strešnih pobočjih, obrnjenih v različne smeri.Sistem brez transformatorja dosega učinkovitost nad 95 %

Primernost za delo v fotovoltaičnem sistemu določa odpornost akumulatorja na pogosto polnjenje in globoko praznjenje - nižji kot je prag praznjenja, bolje je. V najcenejših priljubljenih svinčenih avtomobilskih akumulatorjih, tako imenovanih starterskih akumulatorjih, je ta visok - izpraznitev pod 80% njihove kapacitete povzroči njihovo uničenje. Tako je njihova uporabna zmogljivost le 20 % nazivne kapacitete. Ta vrsta akumulatorja je zasnovana tako, da za kratek čas zagotavlja zelo visok tok (za obračanje zaganjalnika motorja z notranjim zgorevanjem), v domačem električnem sistemu pa je potreben precej nižji tok za več ur.

Zaradi tega so trakcijske baterije veliko bolj primerne za fotovoltaične sisteme – med drugim se uporabljajo za pogon električnih vozil. Nekateri od njih se lahko izpraznijo skoraj do nič in lahko preživijo veliko ciklov polnjenja in praznjenja.

Baterije s podaljšano življenjsko dobo in odpornostjo proti globoki izpraznitvi se lahko napolnijo s tekočim elektrolitom - takrat se imenujejo EFB. Od navadnih se razlikujejo po uporabi debelejših plošč (elektrod) ojačanih s poliestrom. Vse pogosteje se uporabljajo akumulatorji z zgoščenim elektrolitom - gelom, označeni s kratico HZY. Varnejši so, ker ni nevarnosti, da bi iz njih iztekla jedka kislina. Pogosto so na voljo kot baterije, zasnovane posebej za fotovoltaične instalacije. Vsaj tako dobri za to aplikacijo so akumulatorji s steklenimi podlogami, namočenimi v elektrolit - AGM, vendar zaradi višje cene niso tako razširjeni, pa tudi zelo dobri, a veliko dražji nikelj-metal hidridni (NiMH), nikelj -kadmijeve baterije (NiCd) in litijeve polimerne (LiPo).

Za nakup kakovostnih 12 V gel baterij s kapaciteto 100 Ah morate porabiti skoraj 1000 PLN (za namestitev 1 kW potrebujete 12 V baterije z uporabno kapaciteto približno 4000 Ah) .

Regulatorji polnjenja

Da bi izkoristili čim več sončne energije in se izognili izgubam pri polnjenju akumulatorjev v fotonapetostnem sistemu, je treba uporabiti sodoben krmilnik polnjenja (krmilnik) na osnovi mikroprocesorske tehnologije, po možnosti s prej opisano regulacijo maksimalne moči (MPPT) sistem. Naloga te naprave je med drugim zaščititi sistem pred povratnim tokom, da se baterije ne izpraznijo skozi fotocelice, ko te ne delujejo.

Življenjsko dobo baterije podaljša algoritem tristopenjskega polnjenja s temperaturno kompenzacijo, ki se uporablja v nekaterih regulatorjih. Regulatorji imajo zaščito pred obratno polarnostjo napetosti (spoj plusa in minusa), nadtokovno, kratkostično in temperaturno zaščito. Delujejo lahko s katero koli vhodno napetostjo in samodejno prepoznajo nazivno napetost akumulatorskega sistema. Ne dovolijo, da bi jih prenapolnili ali prepraznili.Obstajajo regulatorji, opremljeni z urami, ki nadzorujejo delovanje sprejemnikov, kar pripomore k čim večji izrabi sončne energije. Za regulator polnjenja z blagovno znamko z zelo dobrimi parametri (izkoristek 99%) za fotovoltaično instalacijo z zmogljivostjo do 3 kW morate plačati približno 2,5 tisoč PLN. PLN.

Kategorija:

Obnova