A napelemes rendszerek manapság egyre nagyobb népszerűségnek örvendenek, de ahhoz, hogy a kezdeti magas beruházási költségek megtérülését biztosítsuk, minden egyes kW fényenergia begyűjtése elengedhetetlen. Ha abból indulunk ki, hogy a hálózatra termelő inverterek nagyjából 98%, míg a napelemek kb. 20%-os hatásfokkal működnek láthatjuk, hogy a napelemes rendszereknél az energia döntő része a paneleknél veszik el. Habár sok tényező határozza meg a napelemek tényleges energiatermelését, a rendszer optimalizálása a legjobb módszer, a veszteségek csökkentésére és a teljesítményt maximalizálására.
Ebben a cikkben bemutatjuk, hogy miért fontos a teljesítmény optimalizálás. Ezen felül megvizsgálunk és összehasonlítunk két modulszintű optimalizáló rendszert: a SolarEdge-t és Tigo-t.
Mi okozza a napelemek energiaveszteségeit?
A teljesítmény eltérés általi veszteségek akkor keletkeznek, amikor egy napelem elektromos paraméterei lényegesen különböznek más vele sorba kötött napelemek paramétereitől. A teljesítmény eltérés által érintett modulok jóval kevesebb energiát termelnek, mint más panelek és egyidejűleg az összes modul teljesítményét is csökkentik a füzérben. Ahogy Chouder tanulmányában kimutatta, akár a teljes előállított energia 10%-a is elveszhet a modulok teljesítmény eltérése miatt.¹
Az eltérés forrásai:
- A gyártási eljárás során keletkező eltérés: A napelemeknek, még a kiváló minőségű moduloknak is különböző kimeneti teljesítmény jellemzői vannak. Például a Canadian Solar CS3K-300P modul teljesítmény toleranciája 0 és +5 W közötti (0-1,67%).
- Környezeti viszontagságok miatti eltérés: Időnként felhők takarják el a napot, aminek következtében modulok ideiglenesen árnyékba kerülnek. A magas hőmérséklet szintén egy olyan tényező, ami csökkenti a teljesítményt, és teljesítmény eltérést okozhat, mert a füzérben minden egyes modulnál a hűtő hatás különböző mértékű.
- Eltérő tájolás és helyi árnyékolás miatti eltérés: A modulok nagyon gyakran vannak kitéve árnyéknak. Ezek forrásai lehetnek a lakóépületek tetőszerkezetén lévő különböző objektumok, kémények, fák, vagy más modulok. A tető kialakítása is eredményezheti, hogy a modulok eltérő tájolással vagy szögben kerülnek felszerelésre.
- Különböző degradáció miatti eltérés: a modulok különböző okok miatt degradálódnak: hibás by-pass diódák, szennyeződés, mechanikai igénybevétel, öregedés…²
Miért használjunk teljesítmény optimalizálót?
A teljesítmény optimalizálókkal rendelkező napelemes rendszerek biztosítják, hogy minden modul a maximális energiát termelhesse. Az eltérő teljesítményű modulok nem befolyásolják a rendszer többi részének a teljesítményét. A teljesítmény optimalizálók azt is lehetővé teszik, hogy a modulokat különböző elrendeződésben és szögben szereljék fel, ami a telepítés során nagyobb rugalmasságot, végeredményben pedig esztétikusabb tetőt, és a tetőfelület jobb kihasználását biztosítja.
A SolarEdge megoldása
A SolarEdge (SE) rendszer SE optimalizálókat és SE invertereket tartalmaz, ahogy az alábbi ábra is mutatja. Minden optimalizálóhoz egy vagy két modul kapcsolódik. A teljesítmény optimalizálók buck/boost DC-DC konverterek, amelyek optimalizálják minden egyes modul energiatermelését követve minden egyes modul a maximális munkapontját. A SolarEdge inverter csak átalakítja az egyenáramot a hálózatnak megfelelő váltóárammá, és reagál a hálózat változásaira. Az innovatív és egyszerűsített kialakításnak köszönhetően a SolarEdge inverterek könnyebbek, és kevésbé hajlamosak meghibásodásra, mint a hagyományos sztring inverterek. Ez az egész rendszert (optimalizáló + inverter) robosztusabbá és megbízhatóbbá teszi.
SolarEdge lakossági és ipari rendszer
A SolarEdge 25 év garanciát biztosít az inverterekre, illetve 12 évet a teljesítmény optimalizálókra. Ha az inverterek internetre vannak csatlakoztatva, akkor elküldik a rendszer információt az ingyenes monitoring rendszernek, ami a rendszer minden egyes moduljának a teljesítményét megjeleníti.
Továbbá a SolarEdge monitoring rendszer energia menedzsment platformként is szolgálhat, így szabályozható, hogy a megtermelt napenergia a saját fogyasztásra, elektromos járművek töltésére vagy más háztartási gépek működtetésére fordítódjon.
A SolarEdge nagyon hatékony szoftvereket kínál, amelyek segítségére vannak a tervezőknek, telepítőknek és a végfelhasználóknak is.
- Tervezőknek: A Designer eszköz komplex megoldást biztosít, beleértve a napelemek elrendezési tervének elkészítését, a megfelelő inverterek és teljesítmény optimalizálók kiválasztását, vezetékelési tervet, és hozambecslést.
- Telepítőknek: A Mapper eszköz biztosítja a telepítők számára, hogy gyorsan, a helyszínen rögzíthessék az optimalizálók elrendezését a Monitoring oldalon. A Setapp egy mobiltelefonos alkalmazás, ami lehetővé teszi a telepítőknek, hogy gyorsan üzembe helyezzék az invertert akár internet csatlakozás nélkül is.
A Tigo megoldása
A Tigo megoldás egyszerű, rugalmas, és egyedi esetre szabott.
A Tigo technológia az ügyfél igényeinek megfelelően alakítható ki, köszönhetően a Tigo szelektív telepítési funkciónak. A Tigo TS4 optimalizálási technológia a napelemes rendszer invertereitől függetlenül működik, és minden egyes panel igény szerint optimalizálható. Más szóval, ha egy fa árnyéka eléri a tető egy sarkát, akkor nem kell minden panelhez optimalizálót vásárolnia, hanem csak azokhoz, amelyek a fa árnyékába kerülnek. Ezt a lehetőséget a Tigo, impedancia illesztés és prediktív IV technológiája biztosítja. Az impedancia illesztés by-pass csatornát hoz létre az árnyékolt modul körül (a vörös modul az alábbi ábrán), ami biztosítja, hogy a csökkent kimeneti teljesítményű modul nem fogja befolyásolni a többi modult. A prediktív IV módszer a modulok viselkedési statisztikáját használja fel összekapcsolva az impedancia illesztéssel, hogy megjósolja a modulok optimális beállítását a maximális energia előállításához. A Tigo optimalizálók kompatibilisek az összes vezető inverter gyártóval.³
A Tigo rendszer működéséhez elegendő TS4-A-O optimalizáló, ha a monitoring funkcióra nincs szükség. A monitoring funkció használatához össze kell kötni a modul optimalizálókat, a Tigo hozzáférési pontot (TAP – Tigo Access Point) és a felhő csatlakozási készletet (Cloud Connect Kit). A felhő csatlakozási készletre nincs szükség, ha az már integrálva van az inverterbe. A Tigo 25 év garanciát szavatol a teljesítmény optimalizálókra, és 5 év garanciát a Tigo hozzáférési pontra és felhő csatlakozási készletre.
KÖVETKEZTETÉS
A cikkben áttekintettük a modulok teljesítmény eltérésének különböző okait. A teljesítmény optimalizálók használatával a teljesítmény eltérés problémája lényegesen csökkenthető. A SolarEdge és Tigo megközelítésébe és rendszereibe próbáltunk betekinteni, hogy jobban megértsük a működési elveiket. Mindkét márka kiváló minőséget és biztonságos megoldást jelent beleértve a Gyors leállítás funkciót is. A Tigo rendszere egyszerű, rugalmas és speciális igényekre szabható. A SolarEdge rendszere komplex, robosztus és költséghatékony, ha teljeskörű optimalizálásra és modulszintű monitoring funkcióra van szükség.
Tulajdonságok
Modulszintű maximum munkapont követés az modul eltérések csökkentéséhez
Többféle modul tájolás és szög
Minden modulhoz szükséges teljesítmény optimalizáló
A működéséhez egy minimális számú optimalizálóra van szükség
Más márkájú inverterekkel is használható
Modulszintű monitoring funkció
Prémium monitoring funkciók csak előfizetéssel
25 év garancia a teljesítmény optimalizálókra
Komplex rendszer elektromos járművekhez, okos otthonhoz, és energiatárolókhoz
SolarEdge
Igen
Igen
Igen
Igen
Nem
Igen
Alapból
Igen
Igen
Tigo
Igen
Igen
Nem
Nem
Igen
Igen
Igen
Igen
Nem
Irodalomjegyzék
| 1 | A. Chouder and S. Silvestre, “Analysis Model of Mismatch Power Losses in PV Systems,” Journal of Solar Energy Engineering, vol. 131, no. 2, p. 024504, 2009. |
| 2 | Solaredge case study mismatch commercial rooftops Netherlands, SolarEdge. |
| 3 | T. Doyle, R. Desharnais and T. Erion-Lorico, “2019 PV MODULE RELIABILITY SCORECARD,” PVEL, 2019. |
| 4 | Optimization with Predictive IV and Impedance Matching, Tigo Resource Center, Tigo. |
| 5 | MySolarSystem Part II. The Problem with Solar: Mismatch, Tigo Resource Center, Tigo. |
| 6 | Inverter Compliance, Tigo Resource Center, Tigo. |
Iratkozzon fel hírlevelünkre
hogy értesüljön az újdonságokról!
