Optymalizatory mocy są urządzeniami ograniczającymi niedopasowanie prądowo-napięciowe w szeregowo połączonych łańcuchach ogniw PV. Zadaniem optymalizatorów jest więc regulowanie parametrów pracy paneli fotowoltaicznych podczas oddziaływania na nie zewnętrznych czynników – np. zacienienia, kurzu czy procesów starzeniowych ograniczających ich wydajność energetyczną. Czym są, jak działają i do czego służą optymalizatory mocy?
Czym jest optymalizator mocy?
Optymalizator mocy jest urządzeniem, które służy do wymuszania pracy w punkcie mocy maksymalnej na poziomie pojedynczego ogniwa PV. Optymalizatory mocy montowane są w puszkach połączeniowych ogniw PV lub bezpośrednio przy panelach fotowoltaicznych. Moduły PV z podłączonymi do nich optymalizatorami często określane są mianem modułów smart.
Dzięki wykorzystaniu optymalizatorów mocy możliwe jest zmaksymalizowanie uzysku energetycznego z instalacji fotowoltaicznej, zyskując nawet kilkadziesiąt procent większą sprawność systemu PV.
Zasadność stosowania optymalizatorów mocy jest tym większa, im większe jest niedopasowanie prądowo-napięciowe w ogniwach fotowoltaicznych. Do niedopasowania dochodzi przede wszystkim w przypadkach:
- zacienienia powierzchni ogniw PV,
- nierównomiernie zachodzących procesów starzeniowych w panelach fotowoltaicznych,
- nierównomiernemu nagrzewaniu się modułów PV,
- powstawaniu refleksów świetlnych lub załamywaniu promieni słonecznych, które padają bezpośrednio na moduły PV,
- miejscowemu zabrudzeniu ogniw,
- uszkodzeniu diod by-pass, powstaniu hot spotów lub mechanicznemu uszkodzeniu ogniw PV.
Jak działa optymalizator mocy?
Zasada działania optymalizatorów mocy sprowadza się do szukania punktu mocy maksymalnej MPP na poziomie pojedynczego ogniwa fotowoltaicznego. Nadrzędną funkcją optymalizatora mocy jest zatem obciążenie panelu fotowoltaicznego w optymalny i równomierny sposób, który w zastanych warunkach oświetleniowych zapewni możliwie jak największą moc na wyjściu modułu, niezależnie od mocy energii elektrycznej generowanej przez pozostałe ogniwa fotowoltaiczne w szeregu.
W przypadku braku optymalizatora mocy, gdy moduł fotowoltaiczny ulegnie zacienieniu lub uszkodzeniu, wówczas panel ten wygeneruje mniejszą moc, co w konsekwencji obniży generowany prąd w całym szeregu modułów. Inny scenariusza zakłada, że zacieniony lub punktowo uszkodzony panel zostanie odłączony od szeregu przez diody by-pass.
Istotną funkcją optymalizatorów mocy jest również możliwość monitorowania parametrów pracy (temperatury, napięcia, prądu i mocy) każdego ogniwa fotowoltaicznego. Dzięki temu optymalizator pozwala zachować stałą kontrolę nad pracą instalacji PV oraz szybko diagnozować nieprawidłowe parametry pracy i ewentualne usterki systemu PV.
Przykład działania optymalizatora mocy
Żeby móc lepiej zrozumieć sposób działania optymalizatorów mocy, posłużymy się przykładem instalacji fotowoltaicznej złożonej z 15 szeregowo połączonych modułów fotowoltaicznych Bruk-Bet SolarExtreme BEM 320 W. W przypadku, gdy jeden moduł w instalacji zostanie zacieniony na poziomie 20%, wszystkie moduły dostosują generowany prąd do zacienionego modułu. W standardowym przypadku wszystkie moduły PV będą pracowały z mocą o 20% mniejszą, czyli będą w stanie wygenerować jedynie 256 W, a cały system wygeneruje łącznie 3840 W zamiast 4800 W.
Dzięki wykorzystaniu optymalizatora mocy możliwe będzie uniknięcie takiego scenariusza. Wówczas niezacienione moduły fotowoltaiczne będą pracowały ze znamionową mocą 320 W, a moduł zacieniony z mocą 256 W (przy 20% zacienieniu). W konsekwencji cały system PV wygeneruje 4736 W, czyli około 1,4% mniej niż jego znamionowa moc.
Koszt optymalizatorów mocy
Koszty optymalizatorów mocy różnią się w zależności od ich konstrukcji, funkcjonalności czy nominalnej mocy wejściowej. Nasza firma korzysta wyłącznie z najlepszej jakości, renomowanych i sprawdzonych optymalizatorów mocy Tigo oraz SolarEdge. Optymalizatory te zapewniają do 25% więcej uzysku energetycznego z systemu PV, sprawność na poziomie 99,5% oraz łatwy montaż i możliwość monitoringu każdego modułu.
Ceny optymalizatorów mocy wahają się w granicach od 150 do 350 złotych, a całkowity koszt inwestycji w optymalizatory uzależniony jest od liczby paneli w instalacji fotowoltaicznej. Jeżeli inwestor zdecyduje się na montaż optymalizatora mocy do każdego z ogniw fotowoltaicznych obecnych w systemie PV, wówczas w przypadku instalacji składającej się z 10 ogniw koszt inwestycji może zwiększyć się nawet o 3500 złotych. Należy jednak pamiętać, że zwykle optymalizatory mocy opatrzone są 25-letnią gwarancją producenta.
Dlaczego warto stosować optymalizatory mocy?
Istnieje wiele korzyści przemawiających za implementacją optymalizatorów mocy w instalacjach PV. Dzięki optymalizatorom mocy możliwe jest znaczne zredukowanie strat energii w sytuacji zacienienia, zabrudzenia lub uszkodzenia pojedynczego ogniwa PV.
Jednocześnie optymalizatory mocy gwarantują zachowanie jak największego uzysku energetycznego niezależnie od warunków pracy instalacji PV oraz pozwalają na szybkie diagnozowanie jej usterek lub przejawów nieprawidłowej pracy ogniw fotowoltaicznych.
Zamów bezpłatny Audyt.