„Keep Cool” — czyli, jak technologia aktywnego chłodzenia zapewnia maksymalną wydajność falownika

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

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.

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, falownik z 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.

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: