Dobierając falownik, należy przemyśleć łączną moc paneli oraz ich liczbę, napięcie i prąd w obwodzie. Moc generatora fotowoltaicznego najczęściej może być nieco wyższa od mocy falownika, zgodnie z zaleceniami producenta. Należy dopasować liczbę paneli do zakresu napięcia MPPT oraz maksymalnego prądu wejściowego. Można przemyśleć orientację i zacienienie modułów.
Temat dotyczy podobnie jak osób planujących nową mikroinstalację, także właścicieli systemów, którzy chcą dołączyć kolejne moduły, magazyn energii lub zmienić sposób zasilania budynku. Znaczenie mają parametry urządzenia, lecz także układ dachu, zacienienie, rodzaj przyłącza i profil zużycia energii.
Dobór falownika do paneli fotowoltaicznych a parametry instalacji
Falownik przekształca prąd stały wytwarzany przez moduły na prąd przemienny wykorzystywany przez odbiorniki oraz przekazywany do sieci. Musi pracować w zakresie napięcia i natężenia zgodnym z konfiguracją łańcuchów paneli.
Znaczenie ma także liczba trackerów MPPT, czyli niezależnych układów śledzących punkt maksymalnej mocy. Przy połaciach skierowanych w różne strony lub częściowym zacienieniu parę niezależnych wejść może ograniczyć straty wynikające z nierównomiernej pracy modułów. Przy analizie instalacji trzeba sprawdzić przede wszystkim:
- łączną moc modułów po stronie prądu stałego,
- zakres napięcia wejściowego falownika,
- maksymalny prąd obsługiwany przez każde wejście MPPT,
- liczbę niezależnych trackerów MPPT,
- liczbę faz wymaganą przez budynek i przyłącze,
- miejsce montażu oraz warunki wentylacji,
- zgodność z planowanym magazynem energii lub ładowarką samochodową.
Nie należy dobierać urządzenia wyłącznie na podstawie mocy zapisanej w nazwie modelu: tak samo ważna jest charakterystyka napięciowa całego łańcucha oraz sposób podziału paneli między wejścia.
| Obszar analizy | Znaczenie dla pracy instalacji | Skutek błędnego dopasowania |
|---|---|---|
| Moc modułów i falownika | Wpływa na wykorzystanie energii w różnych warunkach nasłonecznienia | Ograniczenie produkcji lub nieefektywna praca urządzenia |
| Napięcie łańcucha | Decyduje o uruchamianiu i stabilności układu MPPT | Wyłączenia albo praca poza zalecanym zakresem |
| Liczba trackerów MPPT | Ułatwia obsługę różnych orientacji i zacienienia | Straty wynikające z połączenia niejednorodnych łańcuchów |
| Rodzaj instalacji | Określa wymagania dotyczące faz i funkcji sieciowych | Problemy z przyłączeniem lub ograniczenie możliwości |
Zacienienie i układ dachu
Jednorodna połać bez przeszkód pozwala najczęściej łatwiej zaplanować dobranie paneli. Kominy, lukarny, drzewa i sąsiednie budynki powodują jednak, że poszczególne moduły otrzymują różną ilość światła. W takiej sytuacji można rozdzielić łańcuchy według orientacji i poziomu zacienienia, zamiast łączyć wszystkie panele w jeden obwód. Dobór falownika powinien uwzględniać także sezonowe zmiany cienia, ponieważ przeszkoda niewpływająca na instalację latem może ograniczać uzysk w innych miesiącach. Przy bardziej złożonym dachu analizuje się także optymalizatory mocy, długość przewodów, spadki napięcia i dostęp do urządzenia serwisowego.
Takie rozwiązania nie zastępują prawidłowego projektu, lecz mogą pomóc ograniczyć wpływ pojedynczych modułów pracujących słabiej od pozostałych.
Moc paneli fotowoltaicznych a zakres pracy falownika: gdzie powstaje ograniczenie?
Moc instalacji fotowoltaicznej po stronie modułów jest wyrażana jako suma mocy znamionowych paneli, jednak falownik ma określoną moc wyjściową po stronie prądu przemiennego.
Te wartości nie muszą być identyczne. Projektanci często dobierają większą moc generatora PV niż moc falownika, ponieważ panele rzadko pracują przez cały dzień w warunkach laboratoryjnych. Przy silnym nasłonecznieniu falownik może jednak osiągnąć swój limit i ograniczyć chwilową produkcję energii. Zjawisko to nazywa się obcinaniem mocy lub clippingiem. Sama suma watów nie wystarcza do oceny poprawności konfiguracji. Znaczenie mają także napięcie obwodu otwartego, napięcie robocze modułów, prąd pojedynczego łańcucha oraz sposób połączenia stringów.
Falownik musi przyjąć parametry generatora podobnie jak w czasie typowej pracyi w skrajnych warunkach pogodowych.
Najważniejsza zasada polega na tym, że moc paneli może przekraczać moc falownika tylko w granicach określonych przez producenta urządzenia. Przekroczenie dopuszczalnego napięcia lub prądu może prowadzić do wyłączeń, błędów, a nawet uszkodzenia wejścia DC.
⚡ Jak moc modułów wpływa na obciążenie falownika?
Większa moc paneli zwiększa szansę na wykorzystanie pełnej wydajności falownika przy słabszym nasłonecznieniu, rano, po południu oraz przy zachmurzonym niebie. Gdy energia z modułów przewyższa możliwości urządzenia, falownik nie przekazuje nadwyżki do sieci, lecz stabilizuje pracę na swoim maksymalnym poziomie. Nie znaczy to automatycznie wady instalacji, ale zbyt duże przewymiarowanie może powodować częstsze straty produkcji i niepotrzebne obciążenie elektroniki.
Jak sprawdzić napięcie i prąd w zakresie MPPT?
Przed Dobór stringu modułów PV decyduje , czy falownik pracuje stabilnie w całym zakresie warunków pogodowych.
Konfiguracja liczby paneli fotowoltaicznych a napięcie wejściowe falownika
Panele połączone szeregowo sumują swoje napięcia, dlatego liczba modułów w jednym stringu musi odpowiadać zakresowi pracy wejścia DC falownika. Najważniejsze są trzy parametry: napięcie rozruchowe, zakres śledzenia MPPT oraz maksymalne dopuszczalne napięcie wejściowe. Napięcie modułu zmienia się wraz z temperaturą. W niskiej temperaturze rośnie napięcie obwodu otwartego, a w czasie upału spada napięcie robocze. Z tego powodu obliczenia należy przeprowadzać na podstawie danych z karty katalogowej panelu, pilnując lokalne warunki oraz charakterystykę instalacji.
Nie wolno dobierać liczby paneli wyłącznie na podstawie mocy całego generatora PV. Ważne jest napięcie pojedynczego modułu, sposób połączenia oraz parametry konkretnego falownika. Połączenie równoległe zwiększa przede wszystkim prąd, jednak dobranie szeregowe podnosi napięcie.
Przy sprawdzaniu konfiguracji należy zweryfikować:
- napięcie obwodu otwartego stringu w warunkach niskiej temperatury,
- napięcie robocze stringu względem zakresu MPPT,
- maksymalny prąd dopuszczalny dla danego wejścia,
- liczbę niezależnych trackerów MPPT i sposób podziału połaci.
Jeżeli string ma zbyt mało paneli, jego napięcie może nie osiągać poziomu potrzebnego do uruchomienia lub efektywnej pracy falownika.
Zbyt duża liczba modułów grozi jednak przekroczeniem maksymalnego napięcia DC, szczególnie w chłodne, słoneczne dni. Konfiguracja liczby paneli fotowoltaicznych a napięcie wejściowe falownika wymaga więc sprawdzenia podobnie jak minimumi maksimum. Czy panele z różnych połaci można połączyć w jednym stringu?
Nie zawsze. Różne kierunki, kąty nachylenia lub zacienienie mogą powodować straty. Lepszym rozwiązaniem bywa rozdzielenie modułów na osobne trackery MPPT.
Czy liczba paneli wpływa na prąd wejściowy?
W szeregu prąd pozostaje zbliżony do prądu pojedynczego modułu.
Większy prąd uzyskuje się przez łączenie stringów równolegle, o ile falownik dopuszcza takie obciążenie. Napięcie instalacji fotowoltaicznej może przekroczyć zakres falownika, nawet jeśli system działa poprawnie w typowych warunkach. Największe ryzyko pojawia się przy niskiej temperaturze, ponieważ napięcie obwodu otwartego modułu rośnie wraz z ochłodzeniem ogniw. Panele połączone szeregowo sumują swoje napięcia, dlatego mroźny poranek może wywołać wartość wyższą niż ta przyjęta w czasie standardowego obliczenia. Trzeba rozróżnić maksymalne napięcie wejściowe falownika od zakresu napięcia MPPT. Pierwszy parametr określa granicę, której nie wolno przekroczyć, ponieważ jej naruszenie może uszkodzić układ wejściowy. Zakres MPPT wskazuje jednak przedział, w którym falownik potrafi efektywnie śledzić punkt mocy maksymalnej. Zbyt niskie napięcie może uniemożliwić prawidłową pracę, a zbyt wysokie stwarza ryzyko przeciążenia.
Czy napięcie paneli fotowoltaicznych może przekroczyć zakres falownika przy mrozie?
Tak. Do obliczeń należy przyjąć napięcie Voc modułu, a napięcie robocze Vmp.
Następnie trzeba przemyśleć współczynnik temperaturowy podany w karcie katalogowej oraz liczbę paneli w jednym łańcuchu. Im niższa temperatura, tym wyższe napięcie całego stringu.
Jak sprawdzić, czy string paneli nie przekroczy dopuszczalnego napięcia?
Najpierw odczytuje się z dokumentacji modułu napięcie obwodu otwartego i współczynnik zmian napięcia pod wpływem temperatury. Obliczenia wykonuje się dla najniższej temperatury, jaka może wystąpić w miejscu instalacji, a nie wyłącznie dla temperatury powietrza w czasie montażu. Należy przemyśleć napięcie znamionowe falownika, maksymalne napięcie DC oraz osobno zakres MPPT. Jeżeli suma napięć Voc po korekcie temperaturowej zbliża się do granicy wejścia, bezpieczniej zmniejszyć liczbę modułów w szeregu lub zmienić konfigurację łańcuchów.
Nie można kompensować zbyt wysokiego napięcia większą liczbą paneli równoległych, ponieważ zmienia ona głównie prąd, a nie napięcie stringu. Projekt powinien uwzględniać także tolerancje urządzeń, przewody, zabezpieczenia oraz możliwe różnice między połaciami.
Przekroczenie maksymalnego napięcia DC nie jest normalnym trybem pracy, lecz błędem do usunięcia przed uruchomieniem instalacji.
