Fronius GEN24 Plus to wszechstronny falownik do zasilania energią słoneczną. Niezależnie od tego, czy jest on stosowany w połączeniu z systemami magazynowania energii, zasilania awaryjnego, ogrzewania czy e-mobilności, Fronius GEN24 Plus oferuje wyjątkową gamę rozwiązań i dlatego odgrywa wiodącą rolę w rewolucji energetycznej w domu.
Maksymalna niezależność dzięki niestandardowym wariantom zasilania rezerwowego
Dzięki Fronius GEN24 Plus bezpieczeństwo energetyczne w domu nie jest już tylko kwestią kosztów: niezależnie od tego, czy bateria została zainstalowana razem z systemem PV czy będzie dodana na późniejszym etapie – GEN24 Plus zawsze gwarantuje optymalne rozwiązanie zasilania rezerwowego.
A możliwe są dwie konfiguracje:
/ pełna, w której układ styczników separuje budynek od sieci energetycznej, a falownik zasila odbiorniki w budynku w trybie wyspowym. W przypadku Symo Gen24 Plus będzie to pełne zasilanie trójfazowe. Taka konfiguracja wymaga ingerencji w rozdzielnicę główną w budynku.
/ uproszczona – gdzie zasilane jest gniazdko 1-fazowe mocą do 3kW. Układ taki jest gotowy do pracy niemalże bezpośrednio ze specjalnego wyjścia PV Point znajdującego się w falowniku.
Obecna w falownikach GEN24 technologia Multi Flow oznacza, że podczas przerw w zasilaniu z sieci energetycznej odbiorniki nadal mogą być zasilane a jednocześnie może być ładowany akumulator. Dzięki temu zostaje zapewnione długotrwałe zasilanie rezerwowe i wyższy stopień samodzielności.
PV Point
Zintegrowane podstawowe zasilanie rezerwowe – gniazdo zasilane energią podczas przerw w dostawie prądu zapewnia, że ważne odbiorniki mogą nadal działać. Nawet bez akumulatora w systemie.
Wypróbowane i przetestowane funkcje są uzupełnione przez inteligentne innowacje
Nowa rodzina GEN24 charakteryzuje się kilkoma innowacyjnymi rozwiązaniami:
/ PV Point – zintegrowane podstawowe zasilanie awaryjne. Jednofazowe gniazdko do 3kW.
/ Zarządzanie energią – 4 cyfrowe wejścia/wyjścia pozwalają zarządzać kilkoma odbiornikami w celu zwiększenia stopnia zużycia własnego
/ Technologia Multi Flow – równoległe przepływy energii z instalacji fotowoltaicznej do zasilania gospodarstwa domowego przy jednoczesnym ładowaniu lub rozładowywaniu akumulatora. Nawet w przypadku zasilania w trybie awaryjnym.
/ Dynamic Peak Manager – optymalna wydajność, nawet jeśli moduły są częściowo zacienione. Algorytm wyszukiwania globalnego punktu mocy maksymalnej daje zwiększone uzyski z instalacji.
/ SuperFlex Design – maksymalna swoboda w projektowaniu systemu PV: zarówno szeroki zakres napięć wejściowych, jak i duże wartości prądów wejściowych (do 12.5A na jeden łańcuch).
/ Solar.web – platforma do monitorowania i analizy instalacji w celu zwiększenia przejrzystości
/ Standaryzowane interfejsy – Modbus RTU/TCP oraz JSON umożliwia łatwą integracja systemów innych firm.
/ Technologia aktywnego chłodzenia – zwiększona żywotność falownika i większe bezpieczeństwo.
Dane techniczne Fronius Gen24
DANE TECHNICZNE
PRIMO GEN24 PLus
SYMO GEN24 PLus
Przyłączenie do sieci AC
Jednofazowy 230V
Trójfazowy 230V / 400V
Zakresy mocy
3 / 3.6 / 4 / 4.6 / 5 / 6 kW
6 / 8 / 10 kW
Ilość MPP-trakerów
2
2
Stopień ochrony
IP 66
IP 66
Wymiary (wysokość x szerokość x głębokość)
528 x 474 x 164 mm
594 x 527 x 165 mm
Waga
16.6 kg
25 kg
Zakres napięć wejściowych (Udc min – Udc max)
65 V – 600 V
80 V – 1,000 V
Niezwykle prosta instalacja, uruchomienie i obsługa serwisowa
Falowniki GEN24 dzięki technologii aktywnego chłodzenia mogą być instalowane zarówno na powierzchniach pionowych, jak i poziomych (np. bezpośrednio na połaci dachu). Oszczędność czasu i kosztów montażu dzięki łatwemu systemowi mocowania na ścianie, szybkomocującym śrubom 180° oraz zaciskom sprężynowym.
Przyjazny dla użytkownika kreator konfiguracji kompatybilny z dowolnym smartfonem lub tabletem pozwala na łatwe uruchomienie falownika i jego podłączenie do Internetu w kilku krokach. Natomiast funkcja „kopiuj i wklej” ułatwia tę konfigurację jeszcze bardziej.
Z kolei otwarte interfejsy – Modbus, JSON – ułatwiają zastosowanie komponentów innych firm, a także umożliwiają integrację zarówno z małymi systemami automatyki domowej, jak i z dużymi systemami SCADA.
Monitorowanie i zwiększanie zużycia na potrzeby własne
Fronius Solar.web daje przegląd wszystkiego, co właściciele powinni wiedzieć o swojej elektrowni. Dzięki inteligentnym licznikom Fronius Smart Meter w punkcie zasilania oraz przy kluczowych odbiornikach energii (stacja ładowania samochodów elektrycznych, bojler z c.w.u., pompa ciepła), Solar.web zapewnia wgląd w pełny profil energetyczny oraz przejrzysty przegląd zużycia energii. Informacja ta może zostać również wykorzystana, aby zoptymalizować zużycie energii za pomocą systemu automatyki domowej. Naturalnym uzupełnieniem będzie regulator Fronius Ohmpilot, którym przez cały sezon możemy zapewnić podgrzewanie ciepłej wody użytkowej.
Dla tych, którzy nie chcą posunąć się tak daleko ze swoją rewolucją energetyczną, Solar.web działa jako narzędzie analityczne, które pomaga im jak najlepiej wykorzystać wyprodukowaną energię słoneczną i z czasem rozbudować swój system. Instalatorzy wykorzystują profile energii z Solar.web jako podstawę do dostarczania klientom zindywidualizowanych porad i nadzoru nad całą instalacją – prawdziwy klucz do sukcesu.
Więcej informacji….
Zapraszamy po więcej informacji w broszurze na temat tego nowego falownika hybrydowego:
Jak wiadomo, wysokie temperatury otoczenia nie tylko wpływają na wydajność instalacji PV, ale także mogą mieć istotny wpływ na żywotność falowników.
W przeciwieństwie do wielu innych producentów, firma Fronius stawia na aktywne chłodzenie elektronicznych układów mocy. Oprócz zapobiegania tak zwanym „hot spotom” na elementach elektronicznych (zbieżność nazwy z niepożądanymi punktami w modułach nie jest przypadkowa), chodzi o optymalizację wydajności falownika, a także o elastyczną konfigurację i łatwą w obsłudze instalację PV.
Chłodzenie aktywne a pasywne
Chłodzenie pasywne wykorzystuje zjawisko naturalnej konwekcji i albo obywa się bez zastosowania wentylatorów, albo są stosowane wentylatory tylko wewnątrz falownika. Wymaga to zastosowania ogromnych radiatorów, co znacznie zwiększa masę urządzenia, a to z kolei utrudnia jego transport i montaż.
Natomiast przy chłodzeniu aktywnym (ang. Active Cooling) stosuje się wymuszony obieg powietrza również na „żeberkach” radiatorów – poprzez zastosowanie wentylatorka umieszczonego na zewnątrz falownika. Dzięki takiemu rozwiązaniu odbiór energii cieplnej z radiatora jest znacznie bardziej efektywny (nawet pięciokrotnie!), co pozwala utrzymać niską temperaturę układów elektronicznych stopnia mocy. W falowniku może być również zastosowanych więcej wentylatorów, które zapewniając cyrkulację powietrza we wnętrzu falownika zapobiega przegrzewaniu się wszystkich elementów elektronicznych.
Maksymalna elastyczność przy konfigurowaniu instalacji i montażu
Ponieważ urządzenia chłodzone pasywnie cechuje często ograniczone natężenie prądu w punkcie mocy maksymalnej, na jeden MPP-Tracker może przypadać tylko jeden łańcuch modułów. Wynika to z tego, że wyższe natężenia prądu oznaczają także wyższe temperatury komponentów.
Natomiast w przypadku urządzeń chłodzonych aktywnie można odprowadzić więcej ciepła, co z kolei pozwala na wyższe natężenia prądu i równoległe podłączenie kilku łańcuchów modułów. Oznacza to większą elastyczność przy projektowaniu instalacji.
Rysunek 42,0426,0172,PL-warianty-montazu.png
Rys. 1. Możliwe pozycje montażu falownika z chłodzeniem aktywnym.
Falowniki z chłodzeniem aktywnym to również maksymalna elastyczność podczas montażu. W przeciwieństwie do chłodzenia pasywnego, urządzenia z chłodzeniem aktywnym można montować zarówno w pionie, jak i w poziomie („na płasko”), co szczególnie przydaje się przy instalacjach montowanych na dachu. Wynika to z tego, że chłodne powietrze jest zasysane z boku, zaś ciepłe powietrze jest odprowadzane górą. Przy nawet 5-krotnie wydajniejszym odprowadzaniu ciepła (w porównaniu do wariantu pasywnego), możliwy jest więc montaż w miejscach o wyższej temperaturze otoczenia.
Rys. 2. Porównanie montażu falowników z pasywnym i aktywnym chłodzeniem (przesuń slider na środku rysunku, aby poznać różnice)
Bezobsługowa technologia to niższe koszty
Wszyscy producenci korzystający z pasywnych systemów chłodzenia przewidują konieczność przeprowadzania przeglądów okresowych, co jest warunkiem utrzymania ważności gwarancji.
W trakcie takiego przeglądu, który musi być przeprowadzany przez powołaną do tego osobę nawet dwa razy w roku, a sprawdzana musi być przede wszystkim czystość radiatorów. W przypadku nawet ich lekkiego zabrudzenia, wydajność ich chłodzenia jest znacznie obniżona.
Natomiast falowniki z aktywnym systemem chłodzenia są z reguły bezobsługowe, przez co bieżące koszty eksploatacji mogą być znacznie niższe. Systematycznie uruchamiany wentylator przedmuchuje kanał wentylacyjny zapobiegając osiadaniu się kurzu i brudu. Oczywiście nie oznacza to, że należy całkowicie rezygnować z regularnych przeglądów, zwłaszcza jeśli miejsce instalacji jest narażone na silne zapylenie lub innego rodzaju zabrudzenia.
Przy okazji przypominamy, że instalacja fotowoltaiczna powinna regularnie przechodzić rozmaite kontrole. Sprawdzać należy stan roboczy systemu, stan ochronników przeciwprzepięciowych, połączenia elektryczne, wartość rezystancji izolacji, stan uziemienia, itp.
Pozytywny wpływ na żywotność
Żywotność układów elektronicznych jest silnie uzależniona od temperatury, dlatego im bardziej się nagrzewają, tym większe jest ryzyko ich awarii.
Często przytaczana reguła brzmi:
Wzrost temperatury o 10°C zmniejsza żywotność o połowę
W przypadku chłodzenia aktywnego komponenty elektroniczne są wydajnie chłodzone przez wentylatory, co bezpośrednio przekłada się na zwiększenie żywotności układów elektronicznych mocy. Jednocześnie oznacza to znaczne oszczędności, ponieważ poszczególne komponenty są lepiej chronione i rzadziej ulegają awarii.
Natomiast w przypadku falowników z chłodzeniem pasywnym, ze względu na ograniczone odprowadzanie ciepła mogą występować lokalne „hot spoty”, co znacznie skraca żywotność falowników z tym rozwiązaniem.
Optymalizacja wydajności dzięki aktywnemu chłodzeniu
Aby uniknąć przegrzewaniu komponentów elektronicznych, we wszystkich falownikach stosuje się tzw. „power derating”, czyli kontrolowaną redukcję mocy znamionowej. W przypadku falowników z chłodzeniem aktywnym efekt działania wentylatorów jest znacznie lepszy niż w systemie pasywnym, gdzie trzeba się liczyć ze znacznymi spadkami wydajności falownika.
Jak widać na rysunku, falownikz chłodzeniem pasywnym przechodzi w tryb redukcji mocy znamionowej już przy temperaturze otoczenia na poziomie 30°C, natomiast falownik Fronius z chłodzeniem aktywnym uruchamia to zabezpieczenie dopiero przy 40°C.
Rys. 3. Porównanie temperatury, przy której aktywuje się funkcja ograniczenia mocy wyjściowej (*1 – chłodzenie pasywne, *2 – chłodzenie aktywne)
Wszystkie zalety systemu z aktywnym chłodzeniem w skrócie:
Większa żywotność
Lepsza wydajność
Niskie koszty eksploatacji OPEX (ang. operational expenditures)
Większy komfort montażu (w pionie, pod kątem, w poziomie)
Prostszy montaż (niższa waga i mniejsze rozmiary urządzenia)
Wysoka elastyczność przy projektowaniu systemu (większe wartości prądów wejściowych)
Więcej informacji….
Zapraszamy po więcej informacji w naszej nowej Białej Księdze:
Wszechstronny falownik hybrydowy GEN24 Plus uzupełnia portfolio firmy Fronius o rozwiązanie typu “wszystko-w-jednym” zapewniające kompleksowe zasilanie własne przy użyciu energii pochodzącej ze słońca. Nowy akumulator BYD Battery-Box Premium i falownik hybrydowy GEN24 Plus stanowią system gromadzenia energii, wyznaczający nowe standardy w dziedzinie wszechstronności i wydajności.
Rozwiązania do gromadzenia energii ze słońca, zapewniające maksymalny stopień zasilania własnego
Falowniki Primo GEN24 Plus (3 do 6 kW) oraz Symo GEN24 Plus (6 do 10 kW) będą dostępne od drugiego kwartału 2020 roku. Wszystkie falowniki hybrydowe GEN24 Plus będą przy tym seryjnie wyposażone w:
przyłącze akumulatora,
system zarządzania energią,
zasilanie awaryjne PV Point,
system monitorowania i otwarte interfejsy.
Akumulatory wysokonapięciowe BYD Battery-Box Premium można dostosować do indywidualnego zapotrzebowania za pomocą pojedynczych modułów bateryjnych. Z falownikami GEN24 Plus można łączyć następujące modele:
Battery-Box Premium HVS (5,12 do 10,24 kWh)
Battery-Box Premium HVM (11,04 do 22,08 kWh)
Szczegółowe warianty połączeń przedstawiono w tabeli poniżej.
Bezpieczeństwo energetyczne w falownikach Fronius GEN24 Plus jest z jednej strony zapewniane przez zintegrowane podstawowe zasilanie awaryjne PV Point, a z drugiej strony jest osiągane dzięki funkcji Multi Flow Technology. Wydajny Symo GEN24 Plus połączony z akumulatorem o odpowiednich parametrach wyróżnia się pełnym zasilaniem awaryjnym (jako opcja do rozbudowy). Umożliwia to zasilanie np. pomp ciepła, co zapewnia maksymalną niezależność i elastyczność na wypadek awarii sieci energetycznej.
„GEN24 Plus to naprawdę hybrydowy falownik, dzięki któremu — w połączeniu z BYD — będziemy realizować na całym świecie doskonałe rozwiązania do gromadzenia energii zarówno na rynku systemów jedno- i trójfazowych. Dzięki temu jesteśmy pierwszą firmą, która przychodzi na myśl, gdy chodzi o rozwiązania do gromadzenia energii dostosowane do indywidualnych wymagań klientów” — Martin Hackl, kierownik jednostki biznesowej Solar Energy w firmie Fronius International GmbH.
Instalowanie ochronników przepięciowych w falownikach Fronius <10kW
Z przyjemnością informujemy, że właśnie wprowadziliśmy do oferty zestaw ochronników przeciwprzepięciowych SPD (DC SPD 8.2 TYP 1 + 2 M) dla małej serii SnapINverter.
W przypadku rodziny falowników SYMO, modele od SYMO 10.0-3-M aż do SYMO 20.0-3-M, oraz falowników ECO 25.0-3-S i ECO 27.0-3-S, od dawna możliwe jest zabudowanie ochronników przepięciowych wewnątrz falownika, a dokładnie na jego bazie montażowej. Wszystkim zainteresowanym polecamy ten artykuł.
Od teraz możliwe jest również zabudowa ochronników SPD na bazie montażowej modeli Fronius o mocy od 3.0 do 8.2kW.
Co to jest DC SPD 8.2 TYP 1 + 2 M?
Zestaw DC SPD 8.2 TYP 1 + 2 M służy do ochrony przeciwprzepięciowej typ 1 + 2, który można zainstalować w przedziale przyłączeniowym rodziny “małych” falowników SnapINverter:
Fronius Symo 3.0-3-S – 4.5-3-S
Fronius Symo 3.0-3-M – 8.2-3-M
Fronius Primo 3.0-3-M – 8.2-3-M
Fronius Symo Hybrid 3.0-3-S – 5.0-3-S
Jak zamawiać?
Zamówienie zestawu jest możliwe u Dystrybutorów produktów Fronius pod następującym indeksem: 4,240,335,CK
Wersje
Dostępna tylko jedna wersja, SPD typu 1 + 2, do użytku z urządzeniami z 1 lub 2 MPPT.
Ten artykuł można zamówić tylko jako zestaw do dołożenia do falownika. Nie można go zamówić jako opcji wstępnie zainstalowanej w procesie produkcyjnym (tak jak oferujemy go z SPD dla dużego SnapINverter).
Dostępność
SPD jest już dostępny w sprzedaży.
Ważne informacje dotyczące zgodności:
DC SPD 8.2 TYP 1 + 2 M można zainstalować w falowniku SnapINverter o numerze seryjnym wyższym niż 30408866. Starszych falowników nie można modernizować!
Powód: aby móc zainstalować zestaw SPD, konieczne było dostosowanie bazy montażowej falownika. Polega ona na dodaniu w trakcie produkcji trzech śrub montażowych zaznaczonych na zdjęciu poniżej.
Jakie są główne korzyści?
Jeśli w pobliżu falownika wymagany jest SPD DC, instalator musiał zakupić i zainstalować osobną skrzynkę DC.
Za pomocą tego zestawu może zainstalować DC SPD w przedziale przyłączeniowym falownika, oszczędzając czas i koszty instalacji.
SPD ma certyfikat Typu 1 + 2, więc można go używać zawsze, gdy wymagany jest Typ 2 lub Typ 1 + 2.
Można go używać w konfiguracjach dla pojedynczego i podwójnego MPPT.
Jeśli SPD ulegnie uszkodzeniu, falownik wyświetli ostrzeżenie na wyświetlaczu oraz w Solar.web. Więcej informacji: patrz materiały poniżej.
Sposób instalacji – film
Oto instrukcja jak samodzielnie wyposażyć w/w falowniki w ochronę przeciwprzepięciową po stronie DC.
UWAGA! Ze względu na wysokie napięcia i niebezpieczeństwo utraty życia i zdrowia montaż może zostać wykonany wyłącznie przez przeszkolony personel posiadający stosowne uprawnienia elektryczne.
Pojawiło się nowe, już VIII wydanie pozycji książkowej traktującej o fotowoltaice. Nie ma takich książek zbyt wiele, więc tym bardziej powinna cieszyć i stanowić obowiązkową lekturę każdego instalatora. Książka zawiera wiele szczegółów technicznych, przeznaczona jest zatem raczej dla firm instalujących lub przymierzających się do instalowania PV.
Do kupienia na stronie wydawcy (GLOBEnergia) za ok. 80 zł.
“Poradnik Instalacje Fotowoltaiczne, edycja VIII”
Bogdan Szymański
ISBN: 978-83-65874-00-9
rok wydania: 2019
format B5, oprawa miękka, s. 330
Książka, której autorem jest niekwestionowany ekspert w zakresie realizacji instalacji fotowoltaicznych, jest skierowana do instalatorów, monterów oraz handlowców związanych z sektorem PV. Lektura tej pozycji da odpowiedź na pytania o optymalny dobór modułów fotowoltaicznych i falownika oraz o konfigurację instalacji PV tak, aby działała ona poprawnie i wydajnie przez długie lata. Z pełną odpowiedzialnością polecamy tę książkę, dzięki której można uniknąć wielu popełnianych błędów instalacyjnych i uzyskać praktyczne rady pozwalające na wykonanie poprawnie działającej instalacji PV.
Życzymy miłej lektury! Fronius Polska Sp. z o.o.
SPIS TREŚCI VIII wydania “Instalacje fotowoltaiczne”:
1. Moduły fotowoltaiczne
1.1. Moduł fotowoltaiczny – definicja i budowa
1.2. Podział ogniw i modułów fotowoltaicznych ze względu na materiał półprzewodnikowy
1.2.1. Moduły zbudowane z ogniw z krzemu krystalicznego
1.2.2. Moduły cienkowarstwowe
1.3. Podział modułów PV ze względu na budowę ogniw PV lub modułu PV
1.3.1. Cienkowarstwowe hybrydowe moduły fotowoltaiczne
1.3.2. Moduły monokrystaliczne z obiema elektrodami z tyłu (all back contact)
1.3.3. Moduły monokrystaliczne typu hit
1.3.4. Moduły oparte o ogniwa typu PERC
1.3.5. Moduły PV szyba – szyba
1.3.6. Moduły PV w technologii SMARTwire
1.3.7. Dwustronne moduły PV
1.4. Udział w rynku poszczególnych typów modułów PV
1.5. Zestawienie typów i podstawowych parametrów modułów PV
1.6. Praktyczne znaczenie liczby bus bar-ów
1.7. Stc, noct – warunki w jakich badane są moduły PV
1.8. Charakterystyka prądowo – napięciowa i najważniejsze parametry elektryczne
1.9. Zmiana mocy, napięcia oraz prądu wraz ze zmianą warunków słonecznych
1.10. Zmiana mocy, napięcia oraz prądu wraz ze zmianą temperatury
1.11. Jak poznać moduły wykonane z wysokiej lub niskiej jakości ogniw?
1.11.1. W oparciu o parametry elektryczne
1.11.2. W oparciu o wygląd
1.12. Sprawność modułów PV
1.13. Znaczenie praktyczne sprawności
1.14. Dodatnia tolerancja i jej znaczenie przy wyborze modułu PV
1.15. LID i roczna utrata mocy
1.15.1. Moduły z dodatkiem galu
1.15.2. Początkowy wzrost mocy modułów CIGS
1.16. Degradacja foli EVA
1.17. Sprawność przy niskim natężeniu promieniowania słonecznego
1.18. Certyfikaty i normy
1.19. PVT – połączenie modułu pv z kolektorem słonecznym
2. Falowniki i optymalizatory mocy
2.1. Budowa i podział falowników
2.1.1. Podział falowników ze względu na izolację
2.1.2. Podział falowników ze względu na typ instalacji
2.1.3. Podział falowników ze względu na wielkość
2.2. Mikro-, szeregowy czy centralny – jaki falownik wybrać?
2.3. MPP traker – czym jest i jakie spełnia zadania
2.4. Zależność sprawności falownika od napięcia i obciążenia
2.5. Napięciowy zakres pracy falownika
2.6. Sprawność falowników
2.7. Mikrofalowniki w instalacji
2.7.1. Zalety mikrofalowników
2.7.2. Ograniczenia mikrofalowników
2.7.3. Mikrofalowniki – kiedy pomyśleć o wyborze
2.8. Optymalizatory mocy (power optimizer)
2.8.1. Zasada działania
2.8.2. Stałe napięcie na module PV i na łańcuchu modułów PV
2.8.3. Optymalizacja mocy na poziomie ogniw PV
2.8.4. Monitorowanie pracy na poziomie modułu i funkcje bezpieczeństwa
2.8.5. Porównanie funkcjonalności optymalizatorów mocy
2.9. Porównanie mikrofalowników i optymalizatorów mocy
2.10. Monitoring pracy falowników
2.11. Wymagania OSD względem konfiguracji falowników
2.12. Analiza karty katalogowej
3. Dobór i optymalizacja instalacji PV
3.1. Pochylenie i azymut instalacji fotowoltaicznej
3.2. System nadążny
3.3. Odstępy między rzędami
3.4. Wskaźnik wykorzystania przestrzeni montażowej
3.5. Sposoby łączenia modułów w instalacji
3.5.1. Połączenie szeregowe i równoległe modułów PV
3.5.2. Niedopasowanie prądowe i napięciowe
3.6. Przewody i kable w instalacji pv
3.6.1. Wybór rodzaju kabli oraz ich prowadzenie
3.6.2. Dobór przekroju poprzecznego żył przewodów i kabli w instalacji PV
3.6.3. Tabele doboru przekroju poprzecznego kabli i przewodów do instalacji PV
3.7. Zabezpieczenia w instalacjach PV
3.7.1. Bezpieczniki
3.7.2. Wyłączniki nadprądowe
3.7.3. Wyłącznik różnicowo – prądowy w instalacji PV
3.7.4. Ograniczniki przepięć i instalacja odgromowa
3.7.5. Uziemienie i połączenie wyrównawcze
3.8. Dopasowanie typu modułów do falownika
3.9. Dopasowanie mocy modułów PV do mocy falownika
3.10. Obliczenie minimalnego i maksymalnego napięcia łańcucha modułów PV
3.11. Wyznaczenie maksymalnego prądu zwarcia łańcucha modułów PV
3.12. Obliczenie minimalnej i maksymalnej liczby modułów PV w łańcuchu
3.13. Wybór typu instalacji
3.14. Licznik w instalacji sieciowej on grid i bilansowanie międzyfazowe
3.15. Dobór mocy instalacji sieciowej – on grid
3.16. Przykład doboru instalacji sieciowej
3.16.1. Dobór mocy w oparciu za zużycie energii
3.16.2. Weryfikacja mocy po analizie dostępnej przestrzeni montażowej
3.16.3. Dobór mocy falownika do modułów PV
3.16.4. Dobór łańcuchów modułów pv do falownika
3.16.5. Przewody i zabezpieczenia
3.16.6. Schemat instalacji oraz plan obwodów
3.17. Plan obwodów – string plan
3.18. Uruchomienie falownika w instalacji sieciowej
3.19. Instalacje wyspowe
3.19.1. Bezpośrednie zasilanie urządzeń prądu stałego
3.19.2. Zasilanie urządzeń z wykorzystaniem regulatora ładowania
3.19.3. Zasilanie urządzeń z wykorzystaniem przetwornicy DC/AC oraz regulatora ładowania
3.20. Dobór instalacji wyspowej i hybrydowej do zasilania budynków
3.21. Dokumentacja i testy po wykonaniu instalacji
3.21.1. Kontrola i podstawowe pomiary i testy
3.21.2. Pomiary i analiza charakterystyki prądowo-napięciowej
3.21.3. Badanie kamerą termowizyjną modułów PV
3.21.4. Dokumentacja
3.21.5. Przykładowy protokół z pomiarów i testów instalacji PV
3.22. Współpraca instalacji PV z pompą ciepła
3.23. Co należy przewidzieć na etapie budowy domu pod kątem montażu instalacji PV
4. Akumulatory w systemach pv
4.1. Technologie akumulatorów stosowane we współpracy z systemami pv
4.2. DOD, SOC i liczba cykli ładowania
4.3. Wpływ temperatury na prace akumulatorów
4.4. Współpraca falownika z akumulatorami
5. Konstrukcje wsporcze oraz montaż modułów i falowników
5.1. Systemy mocowań na dachach skośnych
5.2. Systemy mocowań na dachach płaskich
5.3. Rozplanowanie modułów PV i odstępy brzegowe na dachach płaskich oraz skośnych
5.4. Systemy mocowań na gruncie
5.5. Montaż modułów do konstrukcji wsporczej
5.6. Certyfikaty i normy konstrukcji wsporczych
5.7. Montaż falownika
6. Problemy projektowe, wykonawcze i eksploatacyjne
6.1. Zacienienie na instalacjach PV
6.1.1. Rola i znaczenie diod obejściowych
6.1.2. Wpływ zacienienia na pracę modułu PV
6.1.3. Energetyczne skutki zacieniania
6.1.4. Uwzględnianie zacienienia w rozplanowaniu modułów
6.1.5. Unikanie przy montażu stref zacienienia
6.2. Gorący punkt (hot spot)
6.3. Korozja warstwy TCO
6.4. Degradacja indukowanym napięciem PID
6.5. Prąd upływu
6.6. Unikanie pętli indukcyjnej
6.7. Zwarcie doziemne generatora PV
6.8. Moc czynna, bierna, pozorna – cos(φ), tg(φ) falownika
6.9. Wzrost napięcia w miejscu przyłączenia falownika
6.10. Możliwości przyłączenia instalacji do sieci
6.11. Mycie instalacji PV
6.12. Błędy wykonawcze
7. Ekonomika, otoczenie prawne i uzysk energii z instalacji fotowoltaicznych
7.1. Produkcja energii elektrycznej z instalacji fotowoltaicznej
7.1.1. Źródła danych o nasłonecznieniu
7.1.2. Uzysk energii z instalacji PV
7.2. Jak obliczyć uzysk energii z instalacji?
7.3 składowe kosztów instalacji fotowoltaicznej
7.4. Koszty eksploatacyjne
7.5. System rozliczenia energii wyprodukowanej przez instalację PV
7.6. Wymóg umowy kompleksowej dla prosumenta
7.7. Bilansowanie międzyfazowe a ekonomika falowników jednofazowych
7.8. Prosty okres zwrotu mikroinstalacji
8. Wydarzenia branżowe
Inteligentne połączenie pompy ciepła i fotowoltaiki
O korzyściach wynikających z montażu pompy ciepła i fotowoltaiki w jednym budynku napisano już wiele. Polecamy kampanię społeczną „Dom bez rachunków” wraz z poradnikiem, który można pobrać na końcu. Natomiast w tym artykule skupimy się nad tym, jak inteligentnie sprząc te dwa światy.
WPROWADZENIE
Integrując pompę ciepła Smart Grid Ready („SG Ready”) z funkcją zarządzania energią w falownikach firmy Fronius, łatwo jest zwiększyć stopień zużycia własnej energii fotowoltaicznej w gospodarstwie domowym. W tym celu łączy się falownik z pompą ciepła poprzez jej wejście logiczne „zasilania PV” lub „zasilania tanią energią”. Informuje to regulator pompy ciepła, kiedy powinien ładować zasobnik, aby wykorzystać jak najwięcej nadwyżek mocy fotowoltaicznej. Pompa ciepła jest w ten sposób przełączana przez falownik w tryb pracy, który powoduje wzrost temperatury zadanej. Wielkość tego wzrostu jest różna w zależności od producenta i znajduje się w instrukcji obsługi odpowiedniej pompy ciepła.
W porównaniu do bezpośredniego sterowania pompą ciepła, przełączenie na tryb podwyższonej temperatury ma tę zaletę, że parametry sterowania pompą ciepła (minimalne czasy pracy, ustawione czasy pracy, nastawy temperatury, itp.) pozostają nienaruszone, a zatem komfort użytkownika nie jest ograniczony. Warunkiem wstępnym dla sterowania Smart Grid Ready jest jednak to, że pompa ciepła musi być podłączona do tego samego punktu zasilania energią, co falownik – tak jak pokazano to na Rys. 1.
Rys. 1. Schemat połączenia pompy ciepła Smart Grid Ready w wariancie ze sterowaniem i monitorowaniem zużytej energii
Pompy ciepła Smart Grid Ready – tryby pracy
Wejście Smart Grid Ready pompy ciepła na podstawie sygnałów otrzymanych z zewnątrz (np. od OSD) może aktywnie wpływać na jej tryb pracy. Wszystkie pompy ciepła Smart Grid Ready mają cztery tryby pracy, z których Fronius zaleca przełączanie między trybem 2 i 3. Przełączanie jest realizowane poprzez zamknięcie zewnętrznego przekaźnika, który jest wysterowany przez falownik Fronius.
Stan pracy 1: BLOKADA
Ten stan wymusza zablokowanie pracy pompy ciepła. Ten stan roboczy jest wykorzystywany przy współpracy ze sterownikiem OSD, jest włączany o stałych porach i obejmuje maksymalnie 2 godziny „twardego” czasu blokowania.
Stan pracy 2: NORMALNY
W tym stanie roboczym pompa ciepła pracuje w normalnym trybie energooszczędnym z proporcjonalnym ładowaniem zasobnika ciepła. Pompa ciepła załącza się i wyłącza w zależności od potrzeb cieplnych budynku i wody użytkowej. Aby aktywować ten stan pracy, zewnętrzny przekaźnik sterujący pompą ciepła pozostaje otwarty.
Stan pracy 3: PODWYŻSZONY
W tym stanie roboczym sterownik pompy ciepła pracuje w trybie wydłużonej pracy w celu podgrzewania wody i/lub ogrzewania pomieszczenia. W ten sposób można wykorzystać tanią taryfę energii i/lub energię pochodzącą z fotowoltaiki. To nie jest bezpośrednie polecenie uruchomienia, ale zalecenie, które dopuszcza podniesienie temperatury w budynku o 1°C lub podwyższenie temperatury w zbiorniku wody użytkowej w celu zmagazynowania nadwyżek energii w formie ciepła. Aby aktywować ten stan pracy, zewnętrzny przekaźnik do sterowania pompą ciepła jest zamknięty.
Stan pracy 4: PODWYŻSZONY I WYMUSZAJĄCY WŁĄCZENIE
Jest to ostateczne polecenie uruchomienia, o ile jest to możliwe w zakresie dopuszczalnych ustawień regulatora. Tryb ten wykorzystywany jest przez OSD w celu odbioru nadwyżek energii z sieci. Regulator może wymuszać pracę w kilku modelach sterowania:
/ Wariant 1: Pompa ciepła (sprężarka) jest aktywnie włączona
Fronius Smart Meter (model 63A-3, 63A-1, 50kA-3 w zależności od mocy przyłączeniowej budynku i ilości faz) do wykrywania nadmiaru energii PV
przekaźnik 12V DC (maksymalna moc cewki 3,2 W) do separacji potencjałów, dopuszczalne napięcie dla styków przełączania: max. 230V AC
opcjonalnie drugi Fronius Smart Meter (model 63A-3, 63A-1 w zależności od mocy elektrycznej pompy ciepła i ilości faz) do monitorowania zużycia energii przez pompę na portalu Solar.Web
Funkcjonalność po podłączeniu do wyjścia cyfrowego w urządzeniu Datamanager 2.0
Sterowanie wejściem Smart Grid Ready pompy ciepła jest realizowane za pomocą cyfrowego wyjścia zarządzania obciążeniem na karcie Datamanager 2.0. W tym celu wykorzystywane jest jedno wejście Smart Grid Ready pompy ciepła, które przełącza między trybem pracy 2 (normalne działanie: przekaźnik otwarty) i trybem pracy 3 (zwiększona praca: przekaźnik zamknięty). Zmiana między trybami pracy następuje automatycznie, w zależności od ustawionego algorytmu regulacji. Do sterowania karta Datamanager można wykorzystać wartość mocy w punkcie zasilania budynku (np. nadwyżka energii) lub bezpośrednio wartość mocy wyjściową falownika. Zalecamy jednak sterowanie na podstawie wartości mocy w punkcie zasilania budynku, ponieważ uwzględnianie jest zużycie energii wszystkich odbiorników domowych, które jest tutaj rejestrowane przez licznik inteligentny Fronius Smart Meter.
KROKI DO REALIZACJI STEROWANIA POMPĄ CIEPŁA SMART GRID
Krok 1. Podłączenie licznika inteligentnego Fronius Smart Meter
Skąd wiemy, że mamy nadwyżkę energii? Aby to zmierzyć, potrzebny jest inteligentny licznik energii Fronius Smart Meter, który instalujemy zaraz za zabezpieczeniem głównym budynku (czyli na “wejściu” do budynku). Po podłączeniu do Datamanager’a 2.0 będziemy mieli pełny wgląd w to, co się dzieje z naszą produkowaną energią, jak wygląda profile produkcji oraz zużycia energii.
Rys. 2. Miejsce montażu głównego licznika inteligentnego Fronius Smart Meter
Krok 2: Instalacja i podłączenie zewnętrznego przekaźnika
Wystarczy zastosować prosty przekaźnik zasilany z 12V napięcia stałego o mocy cewki < 1W. Wyjście przekaźnika podłączamy do odpowiedniego wejścia pompy ciepła.
przekaźnik otwarty (brak połączenia pomiędzy stykami K2-1 i K2-2 pompy ciepła)
Stan pracy 3 – PODWYŻSZONY
przekaźnik zamknięty (połączenie pomiędzy K2-1 i K2-2 pompy ciepła)
Tabela 1: Opis rozwiązania sterowania pompą ciepła Smart Grid Ready na przykładzie
Krok 3: Nawiąż połączenie z falownikiem
WAŻNE! Aby połączyć się z menu Fronius Datamanager, odpowiednie urządzenie (na przykład laptop, smartfon, tablet) należy ustawić w następujący sposób:
– Uzyskaj adres IP automatycznie – DHCP musi być aktywowany
Procedura:
1. Wybierz pozycję menu „SETUP” na wyświetlaczu falownika
2. Wybierz pozycję menu „Punkt dostępu WiFi”
3. Podłącz laptop do punktu dostępu WiFi
a. Wyszukaj punkt dostępowy o nazwie „FRONIUS_240.xxxxx”
b. Nawiąż połączenie z tą siecią
c. Wprowadź hasło: 12345678
d. Wprowadź w przeglądarce terminal http://datamanager lub http://192.168.250.181 (adres IP połączenia WLAN). W przypadku połączenia LAN wprowadź http://169.254.0.180.
Więcej informacji na temat nawiązywania połączenia można znaleźć w instrukcji obsługi falownika Fronius lub Fronius Datamanager 2.0.
Krok 4: Wprowadź ustawienia zarządzania obciążeniem w falowniku
W ustawieniach Datamanager’a w zakładka “Zarządzanie obciążeniem” można ustawić warunki dotyczące aktywacji ce portu wyjściowego I/O1 na dużej pomarańczowej kostce Datamanager’a. Stan aktywny: na wyjściu I/O1 jest napięcie 12V DC, stan nieaktywny: 0V.
Pompa ciepła o poborze mocy 2730 W powinna być kontrolowana przez falownik Fronius przy użyciu wejścia Smart Grid Ready, aby zoptymalizować zużycie produkowanej własnej energii. W tym celu cyfrowe wyjście zarządzania obciążeniem urządzenia Fronius Datamanager 2.0 jest połączone z połączeniem Smart Grid Ready pompy ciepła za pomocą przekaźnika (dla separacje potencjałów). Konfiguracja połączenia pompy ciepła znajduje się w odpowiednich instrukcjach instalacji modelu pompy ciepła.
Poprzez interfejs www karty Fronius Datamanager parametry dla sterowania Smart Grid Ready są wprowadzane w ustawieniach „Zarządzanie obciążeniem”. Rysunek 2 pokazuje ustawienia dla przykładu opisanego poniżej.
W tym przykładzie, jeśli moc oddawana do sieci przekroczy wartość 3300 W (moc pompy ciepła + 10% = 3 000 • 1,1 = 3 300 W), wyjście cyfrowego zarządzania obciążeniem karty Datamanager 2.0 zostanie aktywowane. Pompa ciepła przejdzie w stan pracy 3 – PODWYŻSZONY. Pompa będzie w tym trybie tak długo, aż zostanie zmierzona wartość mocy oddawanej do sieci poniżej 500 W. Przy tym ustawieniu minimalny czas pracy pompy ciepła jest zapewniony przez regulator pompy ciepła, ponieważ ten tryb pracy jest tylko zaleceniem. Progi zależą również od zainstalowanej mocy PV, więc wartość progowa załączenia nie powinna przekraczać 70% zainstalowanej mocy PV.
DODATEK
Oprogramowanie Datamanager w wersji 3.2.2 (lub starsze)
Należy pamiętać, że starsze wersje oprogramowania Fronius Datamanager mogą mieć mniej funkcji. Aby otrzymać wszystkie bieżące funkcje, konieczna może być aktualizacja oprogramowania. Więcej informacji na ten temat można znaleźć na naszej stronie głównej pod tym linkiem.
Zdalne sterowanie
Możliwe jest również zdalne zmienianie ustawień komputera w tej samej sieci LAN. W tym celu należy użyć statycznego adresu IP w ustawieniach sieciowych urządzenia Fronius Datamanager. Ten adres IP może być przechowywany w przeglądarce, a tym samym łatwo dostępny. Nowe routery bezprzewodowe umożliwiają również użycie adresu URL http://datamanager/.
Aby uzyskać dostęp do systemu z zewnątrz, potrzebny jest zewnętrzny adres IP, który należy uzyskać od administratora IT. W przypadku dzielenia tego samego adresu IP z innymi urządzeniami konieczne będzie przekierowanie portów na adres IP karty Datamanager, port 80.
Przykłady typów przekaźników
Przy wyborze przekaźnika należy przestrzegać specyfikacji technicznych (maksymalna moc cewki: 3,2 W, napięcie cewki: 12V DC, napięcie przełączania styków i maksymalny prąd obciążenia styków). Bardzo dobrze sprawdzają się przekaźniki interfejsowe, inaczej zwane przekaźnikowymi modułami sprzęgającymi. Pełnią one funkcję separującą pomiędzy wejściem pompy ciepła a wyjściem karty Datamanager, jednocześnie chroniąc przed przepięciami i krótkotrwałymi przeciążeniami.
Na przykład odpowiednie są następujące typy:
Przekaźnikowy moduł sprzęgający Finder 1P 6A 12V DC, 38.51.7.012.0050
Schemat połączeń liczników Fronius Smart Meter oraz pompy ciepła SG Ready do karty Datamanager 2.0
Rys. 5. Przykładowy schemat połączeń liczników Fronius Smart Meter oraz pompy ciepła SG Ready.
MONITOROWANIE ZUŻYCIA ENERGII POMPY CIEPŁA
Falowniki Fronius zawierają funkcję Fronius Energy Profiling, która w połączeniu z dodatkowymi licznikami inteligentnymi Fronius Smart Meter oprócz monitorowania zużycia energii w całym budynku, pozwala na szczegółowe monitorowanie zużycia energii aż do trzech wybranych odbiorników. Dzięki temu dane pomiarowe dotyczące produkcji i konsumpcji energii wyświetlanie są w jednym miejscu: na portalu monitorującym Solar.web.
Na zaciskach pompy ciepła można zainstalować dodatkowy licznik inteligentny Fronius Smart Meter. Nie musi być tego samego typu, co licznik główny zainstalowany na wejściu do budynku. Jeśli mamy pompę jednofazową wystarczy Fronius Smart Meter 63A-1. Przy pompie trójfazowej: Fronius Smart Meter 63A-3. W ten sposób będziemy mieli pełny wgląd w zużycie energii przez pompę ciepła na portalu Solar.Web. Przykład takiej kompleksowej instalacji przedstawiono na Rys. 1, a sposób prezentacji danych – poniżej.
Rys. 6. Przykładowa prezentacja danych dotyczących produkcji i zużycia energii na portalu Solar.Web
PODSUMOWANIE
Polecamy również lekturę następujących materiałów:
Oczywiście wszystkie prace elektryczne, podłączenie liczników, przekaźnika, czy sterowanie pompą ciepła należy bezwzględnie powierzyć wykwalifikowanemu instalatorowi!
Złącza fotowoltaiczne powszechnie znane jako MC4 stworzyła i wprowadziła na rynek szwajcarska firma Multi-Contact (czyli MC). Cyfra cztery w nazwie pochodzi od średnicy kontaktu elektrycznego równego 4mm. Złącza są powszechnie kopiowane przez wiele firm (Rys.1).
Rys. 1 Oryginalne złącza MC4 – pierwsze z lewej i ich nieudane kopie
Zalety oryginału
Nadal jedynie złącza firmy MC zapewniają minimalne straty wyprodukowanej energii od momentu uruchomienia i przez cały czas działania instalacji oraz jej bezpieczeństwo, ponieważ :
Kontakty elektryczne wykonane są z miedzi cynowanej (w kopiach spotyka się np. stop CuNiSi)
Pokrycie cyną miedzianych pinów zmniejsza tempo korozji elektrochemicznej powodującej wzrost w czasie rezystancji połączenia (posrebrzanie kontaktów jest gorszym rozwiązaniem ze względu na większą wartość potencjału elektrochemicznego na połączeniu Cu-Ag)
Kontakty żeńskie wyposażone są w elementy sprężyste polepszające siłę styku.
Kontakty elektryczne łączy się z przewodem za pomocą zaciskania, co zapewnia lepszy kontakt elektryczny niż zatrzaski (zatrzaski nie wymagają narzędzi, ale trudno jest określić rezystancję kontaktu takiego połączenia)
Dzięki w/w cechom rezystancja kontaktu jest minimalna nawet po 20 – 25 latach i nigdy nie przekroczy wartości 0,35mΩ, co potwierdziły wyniki testów starzeniowych wykonanych przez firmę Multi-Contact. Maksymalna wartość rezystancji kontaktu w monitorowej przez 12 lat instalacji PV wybudowanej na dachu firmy MC zmierzonej w warunkach rzeczywistych nie przekroczyła wartości 0,18 mΩ (wykres nr 1).
Wykres nr 1. Rezystancja kontaktu R (µΩ) w funkcji czasu t (dni)
Czy kopie rzeczywiście są gorsze?
Wybierając złącza do instalacji fotowoltaicznej należy być świadomym, że choć prawie wszystkie wyglądają podobnie, to ich obraz termowizyjny w czasie przepływu prądu produkowanego przez moduły może znacznie się różnić, o czym świadczy wynik testu wykonanego i opublikowanego w 2004 przez TÜV Rheiland (źródło: TÜV Rheiland 12/2004)
TÜV wybrał do testu złącza PV dostępne na rynku (zd. 2), obciążył je i zmierzył temperaturę kamerą termowizyjną (zd.3).
MC3 ↓ MC4 ↓
Zd. 2 Złącza wybrane przez TÜV Rheiland do testu
Zd.3. Obraz termowizyjny obciążonych złączy PV.
Temperatura niektórych złączy w czasie przepływu prądu była bardzo wysoka, co oznacza, że duża część wyprodukowanej energii wydzieliła się w postaci ciepła, czyli została stracona. Innym bardzo ważnym skutkiem zbyt wysokiej temperatury jest niszczenie izolacji złączy i przewodów.
Jedna z firm, która produkuje złącza łudząco podobne do złączy MC4, podawała w katalogu z 2010 roku rezystancję kontaktu swoich złączy ≤ 5.0 mΩ.
Poniższe 2 przykłady obliczenia energii wydzielonej się w postaci ciepła na złączach obrazują, jak duże wartości mogą wchodzić w grę.
Przykład nr 1
Obliczenie energii straconej na jednym połączeniu w ciągu 1 godziny na rezystancji kontaktu R= 4 mΩ, dla prądu I=10A
En=R x I²x t = 4mΩ x (10A) ² x 1h=400 mWh= 0,4 Wh
Na 100 połączeniach (wtyk/gniazdo) będzie to wartość 40 Wh , czyli stracimy tyle energii ile pobiera żarówka 40 W !!!
Przykład nr 2 (złącza MC4 firmy Multi-Contact)
Obliczenie energii straconej na jednym połączeniu w ciągu 1 godziny na rezystancji kontaktu R= 0,35 mΩ, dla prądu I=10A
En=R x I²x t = 0,35mΩ x (10A) ² x 1h=35 mWh= 0,035 Wh
Na 100 połączeniach (wtyk/gniazdo) będzie to wartość tylko 3,5 Wh.
Duże oszczędności w dużych instalacjach
Oczywistym jest, że im większa instalacja, tym większa ilość złączy, a w konsekwencji większa możliwa wartość energii straconej na rezystancji kontaktu, a co za tym idzie, mniejsza efektywność energetyczna danej instalacji.
Inwestorzy dużych elektrowni PV najpewniej nie zdają sobie sprawy, że zamawiając dużą ilość paneli fotowoltaicznych mogą żądać od producentów paneli, aby wyposażyli je w puszki odprowadzające prąd ze złączami zaufanej firmy lub dostarczyli je bez złączy ponieważ każdy panel, to jedna para złączy, czyli pojedyncze źródło strat.
14 października 2015r Polska Grupa Energetyczna Energia Odnawialna S.A. (http://www.pgeeo.pl/o-spolce/projekty-dofinansowane#elektrownia-fotowoltaiczna-na-gorze-zar) oddała do użytku elektrownię fotowoltaiczną o mocy 600 kW na Górze Żar w Międzybrodziu Żywieckim, w której zainstalowano 2400 paneli PV (Zd. 4). Wykonawca instalacji zastosował oryginale złącza MC4.
Zd. 4 Elektrownia Fotowoltaiczna należąca do PGE Energia Odnawialna S.A. na Górze Żar (http://www.gkpge.pl/)
Biorąc pod uwagę dane z przykładu nr 1 , gdyby panele wyposażone były w złącza złej jakości, straty energii wyprodukowanej w tej elektrowni tylko w ciągu 1 godziny dla prądu 10A mogłyby wynieść 2400 x 0.4Wh = 960 Wh (prawie 1kWh !).
Certyfikacja
Ważną informacją dla inwestorów oraz projektantów dużych elektrowni może być wiadomość, że złącza MC4 firmy Multi-Contact mogą być stosowane w instalacjach o napięciu 1500V, na co firma MC posiada stosowny certyfikat TÜV .
Wszystkie elementy połączeniowe produkowane przez firmę Multi-Contact odpowiadają obowiązującym normom (DIN V VDE V 01263, ochrona przed dotykiem bezpośrednim – IP2X, według normy IEC60529) zapewniając bezpieczeństwo użytkowania nawet w sytuacji rozłączenia obwodu , a napięcie nominalne instalacji może wynosić nawet 1000V-1500V.
Złącza firmy Multi-Contact posiadają następujące certyfikaty :
TÜV
UL (USA) (Większość producentów złączy posiada tylko certyfikat TÜV)
CSA (Kanada)
GOST (Rosja)
Odporności na Sole zawarte w powietrzu
Odporności na Amoniak zawarty w powietrzu (ważne w okolicach rolniczych)
ORYGINALNE złącza MC4 – jak je rozpoznać
Na obudowie wtyku ( MINUS) znajdują się białe napisy: z jednej strony: „ STOP”, a z drugiej – „Do not disconnect under load” (Nie rozłączaj w czasie przepływu prądu”)
Na obudowie gniazda ( PLUS) widnieją wytłoczone pierwsze litery nazwy firmy czyli MC oraz UR informujące o posiadanym amerykańskim certyfikacie UL
Czarny kolor uszczelki wykonanej z poliamidu (PA) o bardzo wysokiej odporności na starzenie termiczne
POSUMOWANIE
Zastosowanie oryginalnych złączy MC4 firmy Multi-Contact zapewnia:
bezpieczeństwo pożarowe i elektryczne (skutkiem przegrzewania złączy może być zniszczona izolacja, co powoduje groźbę powstania łuku elektrycznego, a w jego następstwie pożaru)
niezawodność (brak przerw serwisowych w pracy instalacji)
dużą sprawność instalacji w długim okresie
większy zysk całkowity inwestycji (mniejsze straty energii na rezystancji złączy i przewodów)
co znacznie przewyższa znaczenie zwiększonych wstępnych kosztów inwestycji, które według szacunków firmy MC mogą wynosić – 1 USD/1kWp mocy zainstalowanej.
Jednym z bardziej popularnych wpisów na naszym forum, jest ten dotyczący przewymiarowania mocy modułów względem mocy falownika (można przeczytać go tutaj). W tym artykule wyjaśniamy, jak ułożenie modułów i ich dopasowanie do falownika przekłada się na rzeczywiste uzyski energii.
Do symulacji użyliśmy oprogramowania firmy Valentin-Software: PV*Sol premium 2019 (R6) w wersji testowej. Nota bene zbliżają się Walentynki, więc będzie można zakupić to oprogramowanie z dobrą zniżką 🙂
PV*Sol to potężne narzędzie pozwalające na wykonanie symulacji na bazie statystycznych danych pogodowych: dla każdego dnia wyliczane są charakterystyki prądowo-napięciowe wybranych modułów uwzględniające chwilowe natężenie promieniowania, wpływ temperatury i ewentualnie zacienienia. Tak uzyskane wartości nakładane są na parametry falownika: zakres napięć i prądów wejściowych, adaptacja układu MPPT i wykresy sprawności. Jeżeli w projekcie podane są długości i przekroje przewodów: uwzględnione są także powodowane przez nie straty. Jak szczegółowe są to dane, można zobaczyć na przykładowej karcie wyników na rys. 1:
Rys. 1. Symulacja uzysków energii w programie PV*Sol premium 2019 (R6)
Moduły PV wybrane do symulacji to NU-RD300 firmy SHARP o mocy nominalnej 300Wp. Możliwe, że są już nowsze i mocniejsze, ale okrągła wartość mocy ułatwiła nam obliczenia.
Warto jeszcze przypomnieć definicję stosunku mocy (SM), która wykorzystywana jest m.in. w programie doboru Fronius Solar.configurator 4.0:
Poniżej prezentujemy wyniki kilkunastu symulacji i zapraszamy do dyskusji (na forum lub w komentarzach poniżej artykułu).
Instalacja skierowana na Południe
Rys. 2. Moduły SHARP NU-RD300 ułożone na połaci południowej. Źródlo: program PV*Sol premium 2019 (R6)
Pierwsze symulacje wykonaliśmy dla modułów ułożonych w kierunku południowym (azymut = 180°) na dachu dwuspadowym o nachyleniu 37°. Układ 20 modułów został połączony w pojedynczy łańcuch, a ten przyłączono do falowników ze zwartymi wejściami MPPT (symbolicznie oznaczone jako MPPT1+2). Łączna moc modułów to 20 • 300Wp = 6.000Wp. Maksymalny uzysk osiągniemy dla falownika Fronius SYMO 6.0-3-M o nominalnej mocy wyjściowej 6.000W (SM = 98%), ale warto zwrócić uwagę, że dla SM w przedziale od 80% do 120% straty uzysku nie przekraczają – w ujęciu rocznym – 0,5%!
Wszyscy, którzy zastanawiają się nad rozbudową planowanej instalacji w przyszłości powinni również zwrócić uwagę na dobór falownika SYMO 8.2-3-M. W tej konfiguracji SM wynosi 72%, ale straty uzysku to tylko 0,6%. W przyszłości można będzie bezpiecznie dołożyć kolejne 12 modułów o zbliżonej mocy (np. do drugiego MPPT). Łącznie uzyskamy moc 32 • 300Wp = 9.600Wp co w przypadku falownika o mocy 8.,2kW da nam SM = ~115%.
A co się stanie, jeśli te 6kWp modułów przyłączymy do falownika SYMO 3.0-3-M, czyli uzyskamy SM bliskie 200%? Zgodnie z artykułem “Przewymiarowanie instalacji względem mocy falowników Fronius” taka konfiguracja jest dopuszczalna bez utraty gwarancji ze strony producenta. No cóż: w układzie modułów skierowanych na południe spowoduje to straty uzysku ponad 13%, a zatem przekroczy ewentualny zysk wynikający z zakupu tańszego modelu.
Falownik
Konfiguracja modułów
Moc falownika
SM
Produkcja roczna
Strata względem optymalnego
Uzysk kWh/kWp
Fronius SYMO 8.2-3-M
20 szt. do MPPT1+2
8,2 kW
72 %
6184,67 kWh
-0,6%
1030,78
Fronius SYMO 7.0-3-M
20 szt. do MPPT1+2
7,0 kW
84 %
6203,74 kWh
-0,3%
1030,96
Fronius SYMO 6.0-3-M
20 szt. do MPPT1+2
6,0 kW
98 %
6220,21 kWh
maks.
1036,70
Fronius SYMO 5.0-3-M
20 szt. do MPPT1+2
5,0 kW
118 %
6187,04 kWh
-0,5%
1031,17
Fronius SYMO 4.5-3-M
20 szt. do MPPT1+2
4,5 kW
131 %
6111,31 kWh
-1,8%
1018,55
Fronius SYMO 3.7-3-M
20 szt. do MPPT1+2
3,7 kW
159 %
5834,51 kWh
-6,2%
972,42
Fronius SYMO 3.0-3-M
20 szt. do MPPT1+2
3,0 kW
196 %
5405,12 kWh
-13,1%
900,85
Instalacja Wschód-Zachód
Rys. 3. Moduły ułożone w układzie Wschód-Zachód. Źródlo: program PV*Sol premium 2019 (R6)
Identyczną ilość modułów ułożyliśmy w układzie Wschód-Zachód, po 10 z każdej strony, podobnie na dachu dwuspadowym o nachyleniu 37°. 10 modułów z połaci zachodniej zostało połączonych w pojedynczy łańcuch, który przyłączono MPPT1. Podobnie 10 modułów z połaci wschodniej przyłączono do MPPT2. Łączna moc modułów to oczywiście 20 • 300Wp = 6.000Wp. Maksymalny uzysk osiągniemy również dla falownika Fronius SYMO 6.0-3-M, ale co ciekawe: zastosowanie falownika SYMO 5.0-3-M (SM = 118%), a nawet SYMO 4.5-3-M (SM=131%) daje praktycznie identyczne uzyski! Nawet falownik SYMO 3.7-3-M (SM = 159%) daje sobie całkiem nieźle radę: straty uzysku w ujęciu rocznym wynoszą zaledwie 1,0%.
Tutaj należy zwrócić uwagę, że straty wynikające z przewymiarowania bardzo silnie zależą od nachylenia połaci: im jest większe, tym roczny uzysk energii będzie mniejszy. Gdy przy układzie południowym z każdego kWp uzyskamy około 1037 kWh, to w układzie Wschód-Zachód: 866 kWh. Oszczędność w kosztach instalacji można uzyskać dobierając mniejsze falowniki (SM nawet do 160%) – bez znaczących strat uzysku. Prosimy jednak o każdorazowe wyliczenie takich wartości dla indywidualnych parametrów instalacji (moc, nachylenie, orientacja modułów, itd.).
Falownik
Konfiguracja modułów
Moc falownika
SM
Produkcja roczna
Strata względem optymalnego
Uzysk kWh/kWp
Fronius SYMO 8.2-3-M
10 do MPPT1 + 10 do MPPT2
8,2 kW
72 %
5172,13 kWh
-0,5%
862,02
Fronius SYMO 7.0-3-M
10 do MPPT1 + 10 do MPPT2
7,0 kW
84 %
5184,24 kWh
-0,3%
864,04
Fronius SYMO 6.0-3-M
10 do MPPT1 + 10 do MPPT2
6,0 kW
98 %
5197,68 kWh
maks.
866,28
Fronius SYMO 5.0-3-M
10 do MPPT1 + 10 do MPPT2
5,0 kW
118 %
5195,18 kWh
0,0%
865,86
Fronius SYMO 4.5-3-M
10 do MPPT1 + 10 do MPPT2
4,5 kW
131 %
5196,03 kWh
0,0%
866,00
Fronius SYMO 3.7-3-M
10 do MPPT1 + 10 do MPPT2
3,7 kW
159 %
5147,44 kWh
-1,0%
857,91
Fronius SYMO 3.0-3-M
10 do MPPT1 + 10 do MPPT2
3,0 kW
196 %
5003,66 kWh
-3,7%
833,94
Instalacja “mieszana”
Rys. 4. Moduły w układzie “mieszanym”: montowane na połaci południowej i wschodniej. Źródlo: program PV*Sol premium 2019 (R6)
Życie nie lubi prostych rozwiązań, dlatego często można spotkać się z układem modułów, z których [większa] część znajduje się na połaci południowej, a pozostałe – np. na połaci wschodniej. Taki wariant przedstawiono na rysunku 4. Dachy dwuspadowe mają nachylenie 37°. Układ 14 modułów z połaci południowej został połączony w pojedynczy łańcuch, a ten przyłączono do wejścia MPPT1. 10 modułów z połaci wschodniej: w pojedynczym łańcuchu do MPPT2. Schematycznie przedstawiono to poniżej, na rys. 5.
Rys. 5. Schemat przyłączenia modułów z połaci południowej i wschodniej do falownika z dwoma MPPT. Źródlo: program PV*Sol premium 2019 (R6)
Łączna moc modułów to (14 + 10) • 300Wp = 7.200Wp. Więcej niż w poprzednich przykładach. Maksymalny uzysk znów osiągniemy dla falownika Fronius SYMO 6.0-3-M o nominalnej mocy wyjściowej 6.000W, ale SM = 118%. Warto zwrócić uwagę, że dla SM w przedziale od 80% do 120% straty uzysku nie przekraczają – w ujęciu rocznym – 0,5%!
Falownik
Konfiguracja modułów
Moc falownika
SM
Produkcja roczna
Strata względem optymalnego
Uzysk kWh/kWp
Fronius SYMO 8.2-3-M
14 południe do MPPT1
10 wschód do MPPT2
8,2 kW
86 %
6695,13 kWh
-0,3%
928,88
Fronius SYMO 7.0-3-M
14 południe do MPPT1
10 wschód do MPPT2
7,0 kW
101 %
6708,10 kWh
-0,1%
931,68
Fronius SYMO 6.0-3-M
14 południe do MPPT1
10 wschód do MPPT2
6,0 kW
118 %
6714,22 kWh
maks.
932,53
Fronius SYMO 5.0-3-M
14 południe do MPPT1
10 wschód do MPPT2
5,0 kW
141 %
6615,28 kWh
-1,5%
918,84
Również i ten inwestor zastanawia się nad rozbudową inwestycji w niedalekiej przyszłości (tu mała dygresja: nie należy odkładać rozbudowy, ponieważ producenci praktycznie co rok wprowadzają nowe, wyższe moce i może być kłopot ze znalezieniem “naszych” modułów). Do każdego z łańcuchów chciałby dodać po cztery moduły uzyskując łącznie: ((14 +4) + (10+4)) • 300Wp = (18+ 14) • 300Wp = 9.600Wp. Na jaki falownik powinien się zatem zdecydować? Sprawdźmy dwie konfiguracje:
Falownik
Konfiguracja modułów
Moc falownika
SM
Produkcja roczna
Strata względem optymalnego
Uzysk kWh/kWp
Fronius SYMO 8.2-3-M
18 południe do MPPT1
14 wschód do MPPT2
7,0 kW
115 %
9021,80 kWh
maks.
939,77
Fronius SYMO 7.0-3-M
18 południe do MPPT1
14 wschód do MPPT2
6,0 kW
134 %
8957,24 Wh
-0,7%
933,05
Wybór właściwego modelu nasuwa się sam…
Dach płaski
Rys. 6. Moduły w instalacji przemysłowej na dachu płaskim. Źródło: program PV*Sol premium 2019 (R6)
W przypadku instalacji przemysłowych, często są one lokalizowane na płaskim dachu budynku. Ze względu na łatwość montażu najczęściej stosuje się systemy balastowe, o niewielkim kącie nachylenia (10-15°).
Na rysunku 6. przedstawiliśmy przykładową instalację składającą się z 50 sztuk modułów o mocy 300Wp każdy. Orientacja modułów: południowa, nachylenie 10°. Układ: 2 x 14 modułów do MPPT1 oraz 22 moduły do MPPT2.
Łączna moc modułów to 50 • 300Wp = 15.000Wp. Więcej niż w poprzednich przykładach. Maksymalny uzysk znów osiągniemy dla falownika Fronius SYMO 15.0-3-M o nominalnej mocy wyjściowej 15.000W, ale dla falownika Fronius SYMO 12.5-3-M, czyli SM = 118%, straty uzysku są praktycznie zerowe!
Falownik
Konfiguracja modułów
Moc falownika
SM
Produkcja roczna
Strata względem optymalnego
Uzysk kWh/kWp
Fronius SYMO 17.5-3-M
2 x 14 do MPPT1
22 do MPPT2
17,5 kW
84 %
14502,63 kWh
-0,2%
966,84
Fronius SYMO 15.0-3-M
2 x 14 do MPPT1
22 do MPPT2
15,0 kW
98 %
14532,67 kWh
maks.
968,84
Fronius SYMO 12.5-3-M
2 x 14 do MPPT1
22 do MPPT2
12,5 kW
118 %
14527,29 kWh
-0,0%
968,49
Fronius SYMO 10.0-3-M
2 x 14 do MPPT1
22 do MPPT2
10,0 kW
147 %
14175,66 kWh
-2,5%
945,04
Fronius SYMO 8.2-3-M
2 x 14 do MPPT1
22 do MPPT2
8,2 kW
179 %
13522,74 kWh
-6,9%
901,52
Postanowiliśmy również sprawdzić – dla identycznego ułożenia modułów – nieco większą instalację. Konfigurację łańcuchów dopasowaliśmy do falownika Fronius ECO 27.0-3-S: każdy z łańcuchów ma po 23 moduły, czyli uzyskamy łącznie: 23 • 5 • 300Wp = 115 • 300Wp = 34.500Wp. Porównując uzyski wyrażone w kWh/kWp okazuje się, że strata względem konfiguracji optymalnej jest praktycznie pomijalna:
Falownik
Konfiguracja modułów
Moc falownika
SM
Produkcja roczna
Strata względem optymalnego
Uzysk kWh/kWp
Fronius ECO 27.0-3-S
5 x 23 do MPPT1
27,0 kW
125 %
33403,46 kWh
-0,1%
968,22
Podsumowanie
Jak widać, dzięki możliwości znacznego, ale bezpiecznego przewymiarowania falowników Fronius, zarówno projektanci, jak i instalatorzy dostają dużą swobodę w doborze prawidłowej konfiguracji. W połączeniu z SuperFlex Design uzyskujemy elastyczność, która stanowi jedno ze źródeł sukcesu produktów Fronius na całym Świecie.
Prawidłowe przewymiarowanie (Stosunek Mocy, SM) zależy od wielu czynników: lokalizacji, kąta nachylenia modułów, azymutu. Dlatego dla każdego indywidualnego przypadku należy dobrać optymalną wartość SM, która powinna być wynikiem obliczeń / symulacji. Przyjmuje się, że straty wynikające z przewymiarowania (SM > 100%) lub niedowymiarowania (SM < 100%) nie powinny przekraczać 1%, a najlepiej: 0,5%. Zależność wielkości strat od wartości SM jest nieliniowa. Dla opisanych w tym artykule wariantów wygląda jak na wykresie poniżej. Dla różnych konfiguracji ustawienia modułów uzyskamy różne graniczne wartości SM.
WAŻNE: wyniki powyższych symulacji są jedynie przykładem, w jaki sposób należy dobierać wielkość falownika do przyjętego układu modułów. Każdorazowo projektant i/lub wykonawca instalacji powinien określić poprawny dobór falownika opierając się na rzeczywistych danych, takich jak: lokalizacja, orientacja i nachylenie modułów, ich typ oraz ewentualny wpływ zacienienia. Gorąco zachęcamy do własnych eksperymentów i wykorzystania w swoich projektach programów takich jak PV*Sol czy BlueSol.
Poniższy artykuł wyjaśnia, jak należy traktować parametr nazwany jako “napięcie rozpoczęcia pracy falownika”, a oznaczany jako UDC start. Prawdopodobnie to nazwa tego parametru prowadzi do mylnej interpretacji, że jest to wartość napięcia, przy której falownik rano rozpoczyna pracę. Wyjaśniamy, jak jest naprawdę.
Jak działa ogniwo fotowoltaiczne
Najpierw przypomnijmy sobie, jak działa ogniwo fotowoltaiczne oraz jak wyglądają zależności napięcia i prądu od wartości natężenia promieniowania słonecznego. Bardzo dobrze przedstawia to poniższy wykres:
Kiedy zależność prądu jest praktycznie liniowa, to w przypadku napięcia już małe wartości natężenia promieniowania świetlnego powodują, że na zaciskach modułów pojawiają się znaczące wartości. Ten fakt wyjaśnia m.in. zaskakujące zjawisko, w którym łańcuch modułów fotowoltaicznych oświetlony uliczną lampą daje napięcie o wartości kilkudziesięciu woltów. Oczywiście łańcuch taki nie będzie dawał mocy, ponieważ zbyt mały jest prąd (o czym więcej będzie poniżej).
Efekt ten widać również na charakterystykach prądowo-napięciowych modułów PV. Poniżej wycinek z karty jednego z wiodących producentów:
Podczas gdy prąd oraz moc bardzo silnie zależy od wartości promieniowania, o tyle wartość napięcia układu otwartego (UOC), czy też napięcia w punkcie mocy maksymalnej (Umpp) praktycznie zmienia się w zakresie zaledwie kilku procent.
Napięcie na modułach fotowoltaicznych pojawia się już przy kilkunastu/kilkudziesięciu W/m2. Gdy falownik po raz pierwszy włącza się rano, każdy moduł fotowoltaiczny działa już z napięciem około 30 woltów i prądem 0,1 ampera. Gdy słońce wzejdzie, prąd zwiększy się do 2 amperów, a następnie do 3 amperów i osiągnie maksimum około dziewięciu amperów w pełnym słońcu. Napięcie pozostaje jednak prawie takie samo: około 30 woltów (Umpp).
Parametry wejściowe falownika
Spójrzmy na kartę techniczną dla falowników trójfazowej rodziny SYMO o mocach od 3.0 do 4.5kW:
Napięcie rozpoczęcia pracy (UDC start) to 200V, ale zakres napięcia wejściowego UDC min zaczyna się od 150V. Jak należy rozumieć te wartości? Napięcie na łańcuchu modułów musi przekroczyć 200V, aby falownik mógł rozpocząć pracę. W praktyce, we wczesnych godzinach porannych, gdy moduły są jeszcze schłodzone po nocy taką wartość UOC osiąga się na kilkadziesiąt minut przed wschodem Słońca. Gdy układ MPP (poszukiwania punktu mocy maksymalnej) zaczyna pracę, napięcie na łańcuchu modułów zmniejsza się i ważne jest, aby nie spadło poniżej minimalnej dopuszczalnej wartości (czyli 150V). Oczywiście należy uwzględnić przy tym wpływ temperatury – a jak wiadomo moduły nagrzewają się najbardziej w godzinach okołopołudniowych.
Napięcie rozpoczęcia pracy oraz minimalna wartość napięcia wejściowego wykorzystuje się do wyliczenia minimalnej “długości” łańcucha modułów, tj. ilości modułów, przy której falownik podejmie pracę i będzie również działał w miesiącach letnich, przy dużych wzrostach temperatury ogniw.
Policzmy, jak to działa.
W karcie technicznej jednego z lepszych modułów dostępnych na rynku możemy odczytać wartość napięcia w punkcie MPP, oraz współczynniki temperaturowe:
Z powyższych możemy odczytać:
Umpp @ STC = 31,1V
Wsp. temp VOC = -0,32%/°C
Moduły fotowoltaiczne, a konkretnie ogniwa, w upalne dni mogą nagrzać się nawet 30-35°C powyżej temperatury otoczenia. Dużo oczywiście zależy od chłodzenia takich modułów. Te zainstalowane na dachu będą nagrzewały się bardziej, niż te wolnostojące. Przyjmijmy dla prostego rachunku, że temperatura ogniw może osiągnąć 75°C, czyli +50°C powyżej temperatury STC.
Spadek napięcia wynikający z tak wysokiej temperatury wyniesie:
Czyli napięcie w punkcie mocy maksymalnej będzie miało wartość:
Umpp = 31,1V – 15,96% = 26,14V
A zatem, aby osiągnąć minimalne napięcie wejściowe falownika:
UDC min / Umpp = 150V / 26,14V = 5,74
Zatem minimalna ilość modułów w pojedynczym łańcuchu dla zapewnienia poprawnej pracy falownika wynosi 6 sztuk (> 5,74).
Niestety, czasami spotykamy się z błędem, polegającym na niewłaściwym wyliczeniu minimalnej ilości modułów w łańcuchach. To poważny błąd projektowy, zwłaszcza, że jest dostępne bezpłatne narzędzie: Solar.Configurator, które znacznie ułatwia to zadanie. W efekcie instalacja zamontowana zimą lub wczesną wiosną działa w miarę poprawnie, po czym w miesiącach letnich systematycznie wyłącza się w cieplejsze dni.
Czym to się objawia? Jeśli projektant lub instalator wybierze dla powyższej kombinacji tylko 5 modułów w jednym łańcuchu, przy STC (25°C temp. ogniw; 1000W/m²) otrzymamy:
Umpp łańcucha @ 25°C = 31,1V x 5 sztuk = 155,5V czyli więcejniż 150V
W chłodniejsze dni falownik będzie zatem pracował. Ale w upalne dni:
Umpp łańcucha @ 75°C = 26,14V x 5 sztuk = 130,7V czyli mniej niż 150V
Przy takiej wartości napięcia wejściowego falownik się wyłączy.
Kiedy falownik “startuje”, czyli zaczyna wprowadzać energię do sieci?
No dobrze, czas rozprawić się z jednym z bardziej popularnych mitów na portalach społecznościowych: “im niższe napięcie startu falownika, tym falownik wcześniej rozpoczyna pracę“. Użytkownicy portalu Solar.Web w zakładce ANALIZA mają dostęp do wszystkich wykresów najważniejszych parametrów zarówno po stronie DC, jak i AC (tym, którzy nie posiadają monitorowanej instalacji polecamy przycisk “ZOBACZ DEMO” na głównej stronie portalu). Spójrzmy na wykresy napięcia, prądu i mocy po stronie DC, które można uzyskać zaznaczając w zakładce URZĄDZENIA wybrany falownik, a następnie odpowiednie KANAŁY: napięcie i prąd DC oraz moc łączną.
Dla lepszej czytelności zrobiliśmy powiększenie fragmentu obejmujące godziny przedpołudniowe:
Oto zdarzenia, które mają miejsce we wczesnych godzinach porannych:
czas
zdarzenie
03:30
punkt (A): napięcie UOC (układu otwartego) przekracza 150V
03:40
punkt (B): napięcie UOC przekracza 200V, czyli napięcie rozpoczęcia pracy falownika SYMO 3.7-3-M
04:20
zgodnie z kalendarzem: astronomiczny Wschód Słońca w dniu 21/06/2018 w okolicy Włocławka (tam jest zlokalizowana nasza instalacja)
04:25
pionowa linia niebieska: falownik rozpoczyna pracę, czyli wprowadzanie energii do sieci. Widać jak urządzenie MPP przesuwa napięcie z UOC do Umpp.
Do rozpoczęcia pracy falownika potrzebna jest moc, a moc to:
Nawet jeśli na modułach pojawi się wystarczająca wartość napięcia, ale natężenie promieniowania będzie nadal zbyt niskie, aby moduły wytworzyły prąd, falownik *nie* będzie wprowadzał energii do sieci. Moc przy wysokim napięciu, ale prądzie równym 0A, nadal wynosi 0W. Widać to wyraźnie na wykresie powyżej: napięcie na modułach pojawia się z pierwszym brzaskiem – na długo przed wschodem Słońca. Ale dopiero gdy natężenie promieniowania jest wystarczająco duże, aby pojawił się prąd – a co za tym idzie: moc, falownik rozpoczyna wprowadzanie energii do sieci.
WNIOSEK
Wartość napięcia rozpoczęcia pracy nie ma żadnego wpływu na wcześniejsze rozpoczęcie pracy (tj. wprowadzania energii do sieci) przez falownik.
Czy można skierować moduły PV na południe, wschód i zachód?
To pytanie dotyczące konfiguracji połączeń modułów fotowoltaicznych pojawia się m.in. na portalach społecznościowych: “czy możemy zainstalować moduły fotowoltaiczne bez optymalizatorów ustawione w trzech różnych kierunkach?”. Dziewięć na dziesięć razy odpowiedź jest błędna.
Aby wyjaśnić prawidłową odpowiedź, zaczniemy do podstaw ze wzorem na moc. Następnie wyjaśnimy, w jaki sposób projektujemy systemy modułów fotowoltaicznych zarówno w połączeniu szeregowym, jak i równoległym. Pokażemy, jak przy standardowym falowniku możemy zainstalować moduły fotowoltaiczne w więcej niż dwóch kierunkach. Na koniec rozważymy kilka rzeczy, których powinniśmy unikać, łącząc łańcuchy skierowane na wschód i zachód oraz czy w takich sytuacjach są dostępne bardziej wydajne opcje.
LEKCJA #1: MOC = NAPIĘCIE × PRĄD.
Waty, wolty, ampery, moc, prąd. Być może znasz wszystkie te terminy, ale możesz mieć wątpliwości, w jaki sposób odnoszą się do siebie nawzajem. Zamierzam wyjaśnić te znaczenia za pomocą analogii do wodociągów (sposób, w jaki to wyjaśniam, jest uproszczony – nie jest to idealna analogia.)
Prąd jest podobny do rozmiaru wodociągu. Im większa rura, tym więcej wody może płynąć. Prąd (I) mierzymy w amperach [A].
Napięcie (U) jest podobne do ciśnienia wody w rurze. W Polsce to “ciśnienie” na energię elektryczną wynosi 230 woltów [V].
Moc (P) jest iloczynem tych dwóch wartości. Wąż pożarniczy ma dużą moc, ponieważ jest to duży przekrój, w którym woda przepływa pod wysokim ciśnieniem. Moc mierzymy moc w watach [W].
Istnieją trzy sposoby na zapisanie tej formuły; wszystkie oznaczają to samo:
Możesz użyć tej podstawowej formuły w odniesieniu do urządzeń gospodarstwa domowego.
Czajnik 2000 W podłączany jest do zasilania o napięciu 230V.Ile prądu popłynie?
2000W / 230V = 8,7A
Podobnie można użyć tego wzoru przy projektowaniu instalacji fotowoltaicznej:
Pojedynczy moduł fotowoltaiczny daje napięcie 30 V i prąd 9 amperów. Jaką wytwarza moc?
30V × 9A = 270W
LEKCJA #2: NAPIĘCIE DODAJE SIĘ W ŁAŃCUCHU
Kiedy projektujemy system modułów fotowoltaicznych na dachu, zazwyczaj łączymy je w “łańcuchy”. Łańcuch to grupa (zwykle od 5 do 23) modułów połączonych szeregowo.
Na powyższym schemacie mamy dziesięć modułów fotowoltaicznych połączonych szeregowo. Jeden moduł (przy dobrym nasłonecznieniu) wytwarza 9 amperów i 30 woltów. Jak wspomniano wcześniej, jeden moduł fotowoltaiczny będzie wytwarzał: 30 V x 9 A = 270 W.
Kiedy połączymy dziesięć modułów fotowoltaicznych, mamy napięcie 300V (napięcia się sumują), ale wciąż tylko 9 amperów.
300V x 9A = 2700 W
Zwróć uwagę, że napięcie jest dodawane szeregowo, natomiast prąd pozostaje taki sam.
UWAGA: w jednym łańcuchu możemy łączyć szeregowe wyłącznie identyczne moduły. Identyczne, tzn.:
* tego samego producenta
* tego samego typu
* tej samej mocy
ale również identycznie ustawione, tj.:
* skierowane pod tym samym azymutem
* nachylone pod tym samym kątem
Kąt nachylenia i/lub azymut modułów w jednym łancuchu nie może się rówżnić o więcej niż ±5°!
LEKCJA #3: PRĄD SIĘ SUMUJE W POŁĄCZENIU RÓWNOLEGŁYM
Kiedy łączymy równolegle dwa łańcuchy, zamiast dodawać napięcia, sumujemy razem prądy. Zatem mamy 300 woltów i 18 amperów.
300V x 18A = 5400 W
Tym razem prąd jest dodawany równolegle, napięcie pozostaje takie samo.
UWAGA: równolegle możemy łączyć łańcuchy pod warunkiem, że ich napięcia nie różnią się od siebie więcej niż o 5%. Dlatego ilość modułów w łączonych równolegle łańcuchach w zasadzie powinna być identyczna. Nie jest poprawne połączenie dwóch łańcuchów składających się np. z 7 i 8 modułów.
LEKCJA #4: PROJEKTOWANIE MODUŁÓW FOTOWOLTAICZNYCH NA PROSTYM DACHU
Teraz zaprojektujmy równoległy ciąg po 7 modułów fotowoltaicznych i pojedynczy ciąg 8 modułów na dachu. Aby praca była prosta, najpierw wybierzmy duży dom z dachem pozytywnie nastawionym do promieniowania słonecznego 🙂
Większość falowników Fronius posiada dwa osobne wejścia, zwane modułami śledzenia punktów mocy maksymalnej lub MPPT (ang. Maximum Power Point Tracking). Ponieważ kąt padania i intensywność promieni słońca zmienia się w ciągu dnia, MPPT ciągle “śledzi” i dostosowuje napięcie i prąd łańcucha modułów tak, aby znaleźć “punkt”, w którym osiągnie on “maksymalną moc”.
Zauważ, jak każdy z łańcuchów modułów fotowoltaicznych jest ustawiony. Mamy jeden ciąg ośmiu modułów skierowanych na południe, oraz dwa ciągi po siedem modułów skierowane na wschód. Każde z nich połączone są z własnym „trackerem”, czyli wejściem MPPT.
Ale wróćmy do rzeczywistości. Nie każdy dach jest tak przyjazny dla modułów fotowoltaicznych. Spójrzmy, co się stanie, jeśli twój dach jest bardziej skomplikowany.
LEKCJA #5: ŁAŃCUCH MODUŁÓW FOTOWOLTAICZNYCH MUSI BYĆ USTAWIONY W TĘ SAMĄ STRONĘ
Moduły fotowoltaiczne, które są połączone elektrycznie w tym samym łańcuchu, muszą mieć tę samą orientację w zakresie ± 5° (azymut i kąt nachylenia).
Istnieje ku temu dobry powód. Prąd przepływający przez szereg modułów fotowoltaicznych jest ograniczony do najsłabszego modułu, tak jak woda płynąca w wężu jest ograniczona przez załamanie węża.
Powyższy przykład pokazuje ciąg dziesięciu modułów, pięć modułów zwróconych na wschód i pięć skierowanych na zachód. Rano wschodnie moduły zostaną „stłumione” przez te zachodnie. W godzinach popołudniowych: zachodnie moduły zostaną ograniczone przez te skierowane na wschód.
LEKCJA #6: MIT = “RÓWNOLEGŁE ŁAŃCUCHY MUSZĄ BYĆ SKIEROWANE W TĘ SAMĄ STRONĘ”
Oto, gdzie wielu entuzjastów fotowoltaiki i sprzedawców takich systemów wskazuje niepoprawne rozwiązania. Wiedzą, że wszystkie moduły w łańcuchu muszą być ustawione w tym samym kierunku, ale potem zakładają, że także wszystkie moduły połączone z jednym MPPT muszą być skierowane w tym samym kierunku.
Jeśli zastosujemy dotychczasową wiedzę, wydaje się to mieć sens. Nie ustawiamy modułów w jednym łańcuchu w różnych orientacjach, ponieważ moduły, które dają niższy prąd, działają jak “załamanie w wężu”.
Pomysł polega więc na tym, że możemy projektować równoległe łańcuchy modułów tak, aby sprostać różnym orientacjom, ponieważ łańcuch modułów pracujący przy niższym prądzie nie będzie wpływał na łańcuch modułów pracujący przy wyższym prądzie.
A jak się okazuje, napięcia na obu łańcuchach różnią się od siebie nieznacznie!
PROJEKT INSTALACJI WSCHÓD-ZACHÓD NA 1 MPPT
Możesz wiedzieć wystarczająco dużo o swojej domowej energii elektrycznej, która działa na napięciu 230 woltów. Liczba ta jest względnie stała, w rzeczywistości może się wahać od 184 woltów do 253 woltów. Ale kiedy zużywasz więcej energii w domu, to nie dlatego, że napięcie się zmienia – to zmienia się prąd.
Teraz wracam do modułów fotowoltaicznych. Gdy falownik po raz pierwszy włącza się rano, każdy moduł fotowoltaiczny działa z napięciem około 30 woltów i 0,1 ampera. Gdy słońce wzejdzie, prąd zwiększy się do 2 amperów, a następnie do 3 amperów i osiągnie maksimum około dziewięciu amperów w pełnym słońcu. Napięcie pozostaje jednak prawie takie samo: około 30 woltów.
Poniżej znajdują się dane monitorowania systemu wschód-zachód, który nasz zaprzyjaźniony instalator zainstalował w zeszłym roku. Ponieważ nie musiał łączyć łańcuchów równolegle, mamy dane napięciowe z części wschodniej i zachodniej, działające na oddzielnych MPPT.
Niebieska linia pokazuje moc zwiększoną w godzinach porannych. Dla uproszczenia nie wyświetlałem wykresu prądu na tym obrazie, ponieważ pokrywa się on z niebieską krzywą mocy. Podczas gdy dwa napięcia DC nie są idealnie dopasowane, pozostają one podobne – zwykle w granicach +/-5 procent (±5%) od wartości 350 woltów. Jeśli ten system fotowoltaiczny byłby wyposażony w dwa łańcuchy podłączone tylko do jednego MPPT, to MPPT dostosowałoby napięcie do punktu, który pozwoliłby uzyskać największą moc z obu łańcuchów.
Zauważ, że był punkt rano, kiedy purpurowa linia opadła. To są zachodnie moduły, które produkowały bardzo mało mocy. Gdyby zarówno moduł wschodni, jak i zachodni był na 1 MPPT, napięcie pozostałoby wysokie, a straty na zachodniej stronie nadal byłyby minimalne.
NO DOBRZE, ALE ILE WYDAJNOŚCI SIĘ TRACI?
W 2012 r powstało studium przypadku autorstwa Fronius International, które wykazało, że instalacja modułów wschód-zachód przyłączona do 1 MPPT spowodowała straty mniejsze niż 1 procent (<1%) w porównaniu do użycia dwóch falowników i/lub 2 wejść MPPT. To studium przypadku jest nieco przestarzałe, ponieważ zastosowane falowniki były mniej wydajne niż dostępne obecnie. Rzeczywista wartość utraty wydajności będzie zależeć od kilku czynników:
* Różnica orientacji łańcuchów tylko o 90 stopni od siebie spowoduje mniejszą zmienność napięcia i mniejsze straty.
* Posadowienie modułów fotowoltaicznych na bardziej płaskich dachach spowoduje mniejsze straty.
* Instalacja jednego pola modułów w cieniu spowoduje znacznie więcej strat na drugiej połaci i dlatego należy jej unikać.
* Pracy w optymalnych miejscach krzywych wydajności przy optymalnych wartościach napięcia dla danego falownika.
Niemniej jednak, w odpowiedniej sytuacji, rozdzielenie modułów na wschód i zachód i podłączenie ich do 1 MPPT może być opłacalnym sposobem na zainstalowanie większego systemu na dachu.
DACHY SKOMPLIKOWANE I ZACIENIONE
Jeśli kształt Twojego dach jest skomplikowany (>10 połaci), lub jeśli wzrost kosztów nie jest problemem, można zastanowić się nad MLPE (przetwornice mocy na poziomie modułów, ang. Module Level Power Electronics). MLPE pozwala każdemu modułowi działać niezależnie od siebie, niezależnie od ustawienia czy zacienienia. Oto dostępne opcje:
+ optymalizatory firmy TIGO
+ moduły PV zawierające optymalizatory w technologii Maxim Integrated
– zamknięte rozwiązania wymagające zastosowania optymalizatorów i falowników tej samej firmy
Aby dać Państwu rozeznanie, zoptymalizowane rozwiązanie o mocy 6,6 kWp może kosztować około 1000 EUR więcej niż standardowy niezoptymalizowany system na Fronius’ie.
WNIOSEK
Podczas projektowania instalacji fotowoltaicznej (bez optymalizacji) połączenie szeregowe modułów w dwóch różnych orientacjach spowoduje znaczną utratę mocy. Jednak połączenie dwóch równoległych łańcuchów modułów o różnych orientacjach wpłynie tylko nieznacznie na wypadkowe napięcie, więc utrata mocy będzie często minimalna. W rezultacie konstrukcja instalacji fotowoltaicznej w 3 różnych orientacjach z falownikiem o podwójnym MPPT spowoduje minimalne utratę mocy, a co za tym idzie: uzysków. Uwzględniając takie czynniki, jak zacienienia oraz różne nachylenia i orientacje modułów, w niektórych sytuacjach można rozważyć zastosowanie optymalizatorów.
CO DALEJ?
Mając na względzie powyższe zalecenia, poprawne pod względem elektrycznym konfiguracje połączenia modułów do falownika Fronius można zawsze sprawdzić przy użyciu bezpłatnego narzędzia Solar.Configurator 4.0. Polecamy również WEBINARIUM #07: SOLAR.CONFIGURATOR 4.0
Tekst zainspirowany wpisem na blogu australijskiej firmy instalacyjnej MC Electrical prowadzonym przez Marka Cavanagh. Gorąco go polecamy, chociaż blog jest prowadzony w języku angielskim. Zwracamy także uwagę, że ze względu na lokalizację, autor zaleca, aby moduły były ustawione w kierunku północnym 🙂
This website uses cookies to improve your experience while you navigate through the website. Out of these, the cookies that are categorized as necessary are stored on your browser as they are essential for the working of basic functionalities of the website. We also use third-party cookies that help us analyze and understand how you use this website. These cookies will be stored in your browser only with your consent. You also have the option to opt-out of these cookies. But opting out of some of these cookies may affect your browsing experience.
Necessary cookies are absolutely essential for the website to function properly. This category only includes cookies that ensures basic functionalities and security features of the website. These cookies do not store any personal information.
Any cookies that may not be particularly necessary for the website to function and is used specifically to collect user personal data via analytics, ads, other embedded contents are termed as non-necessary cookies. It is mandatory to procure user consent prior to running these cookies on your website.
Bezpłatne biuletyny Solar Energy dla instalatorów i zainteresowanych fotowoltaiką!
Potwierdź rejestrację klikając w link, który wyślemy na wskazany przez Ciebie w procesie rejestracji adres e-mailowy
PO DOKONANIU REJESTRACJI NA WSKAZANY PRZEZ PAŃSTWA ADRES E-MAILOWY WYŚLEMY LINK DO POTWIERDZENIA SUBSKRYBCJI. PO KLIKNIĘCIU W LINK STANIECIE SIĘ PAŃSTWO PEŁNOPRAWNYMI ODBIORCAMI BIULETYNU “SOLAR ENERGY” 🙂
Facebook
Twitter
YouTube
LinkedIn