6.6.2020
Doporučujeme: Jak vybrat správný střídač pro Vaší solární elektrárnu?
Boom střešní fotovoltaiky v české kotlině pokračuje. Fotovoltaika znamená úspory na účtech za elektřinu a zájem domácností a podniků o vlastní výrobu elektřiny dokládá i loňský instalovaný výkon, který podle počtu licencí ERÚ přesáhl 100 MW.
Vzhledem k vývoji legislativy by ovšem rok 2013 mohl být tím posledním, kdy bude fotovoltaika podporována výkupními cenami. Proto je nutné dbát zvýšenou pozornost výběru technologie, jelikož nižší výkupní ceny může nahradit vyšší výroba. O fotovoltaických panelech bylo již napsáno dost, následující odstavce přinášejí krátký pohled do světa střídačů.
Zvoní klasickým střídačům hrana?
Tak jako pevné telefonní linky nahradily mobilní telefony, jsou i klasické střídače postupně nahrazovány novými technologiemi, zvláště na nových trzích. Tradiční FV střídače jsou sice stále nejrozšířenější na světě, jsou kvalitní, mají obvykle dobrou technickou podporu a stojí za nimi silné firmy, ale mají i celou řadu nevýhod.
Především okrádají majitele o vyrobenou energii, protože se nedokáží vyrovnat s mnoha problémy. Velkou slabinou je centrální sledování maximálního bodu výkonu (MPPT) celého řetězce panelů a zisk pouze průměrného výnosu.
Proč? Slabší panely totiž omezují výkon těch výkonově silnějších. Každý panel potřebuje pro svůj maximální výkon specifický proud a napětí, na které má vliv osvit a teplota. Zjednodušeně řečeno, v systému je vždy přítomen menší či větší nesoulad mezi panely/stringy a tradiční střídač na něj neumí zareagovat buď vůbec anebo nedostatečně rychle. Výsledkem jsou ztráty energie a peněz.
Jaké jsou jsou hlavní příčiny ztrát?
1. Nesoulad panelů – už od výroby je výkonová tolerance panelů různá (obvykle ±3%) a platí, že nejslabší panel ovlivňuje výkon celého stringu (řetězce panelů v sérii). Nesoulad se prohlubuje v čase, kdy panely stárnou (navíc různým tempem) a mohou se prohlubovat také různé defekty vzniklé při výrobě, transportu, instalaci nebo samotném provozu (různé trhliny a hot-spoty).
2. Částečné zastínění – komín, sloup nebob dráty elektrického vedení, sousední panel nebo postupující mraky, to jsou překážky, které způsobují částečné zastínění a rozdílný výstupní výkon panelů v řetězci. Ztráty jsou znásobeny bypass diodami v panelech, které mohou snížit výstup panelu o 30 % – 100 %. Pro majitele pak znamená částečné zastínění ztrátu výnosu 1,5% až 25%. Klasický střídač –díky centrálnímu sledování MPP stín ovlivňuje nejen výkon jednoho panelu, ale všech v řetězci (stringu).
3. Znečištění – nesoulad v panelech mohou způsobit také různé formy nečistot jako padající listy, ptačí výkaly, písek, pyl, prach nebo třeba sníh. Protože tyto faktory nepůsobí nikdy na všechny panely stejně, způsobují nesoulad. Nesoulad působí dokonce i rozdílná teplota na různých místech instalace a panely vystavené rozdílným teplotám budou vykazovat odlišné výkonové křivky.
4. Rychle se měnící klimatické podmínky a osvit – centrální sledování maximálního bodu výkonu (MPP) trpí statickými (lokální maxima) a dynamickými ztrátami, tradiční střídače nedokážou reagovat na měnící se podmínky osvitu dostatečně rychle. Pro majitele tradičního systému se jedná o ztrátu 3%-10%.
Klasické systémy/střídače mají nevýhody i při projektování, údržbě a z hlediska bezpečnosti:
1. Nevyužitá střecha – projektant s klasickým střídačem je velmi omezen a musí respektovat jednotný typ a počet panelů ve stringu, nemůže jednoduše využít celý potenciál vaší střechy. Musí dávat pozor na zdroje stínu a na panely s různou orientací nebo sklonem může rovnou zapomenout. Použití více MPP sledovačů (trackerů) pro jednotlivé stringy je pak spíše marketingový trik, který v praxi moc praktický není.
2. Výměna panelů – při výměně panelu pak musí např. investor sáhnout po parametrově stejném kusu (což je časem problém) jinak bude opět ovlivněn výkon celého stringu. Nalézt takový vadný panel je ale často velmi obtížné a finančně náročné. Často majitel ani neví, že mu výkonově slabý panel omezuje výkon celého FVS.
3. Hasiči nehasí? – velkou nevýhodou je také fakt, že v případě požáru (při nemožnosti odpojení elektrické energie nad 400 V) mohou hasiči přerušit zásah (viz metodický list hasičů ze dne 12.12.2012).
Známé jsou případy z Německa, kdy sice fotovoltaika nebyla bezprostřední příčinou požáru, ale zásah hasičům značně zkomplikovala nebo i znemožnila. I po odpojení klasického střídače totiž zůstává nebezpečné napětí v kabelech mezi panely a střídačem (ev. string boxem), panely stále vyrábějí.
Mezi zástupce výrobců klasických řešení patří např. Fronius, Power One, Refusol, Kaco a další. Většina z nich má přímé nebo zprostředkované zastoupení v ČR, někteří už ale vypadli z portfolia velkých solárních distributorů.
Mikrostřídače (mikroinvertory)
Mikrostřídače jsou samostatné malé jednotky určené ke konverzi DC/AC, které jsou umístěny často přímo na panelech. Odbourávají celou řadu nedostatků klasických systémů. Umožňují využít plně potenciál střechy, nedělá jim problém ani počet, typ nebo orientace panelů ve stringu. Jsou také bezpečné z pohledu údržby a při požárním zásahu, umožňují vypnout panely.
Na druhou stranu jsou obvykle dražší a nejsou tolik spolehlivé. Mají kratší životnost, protože pracují při vyšších teplotách, mají hodně součástek a často používají elektrolytické kondenzátory. Nevýhodou je také malá kompatibilita, rozumí si jen s některými typy panelů (60-článkové). Mají také nižší účinnost a jejich pracovní rozsah (MPP range) je omezený. V Evropě pak naráží na legislativu, protože nevyhovují nízkonapěťovým normám platným např. v Německu a Itálii (rozšiřuje se).
Typickým zástupcem je např. Enphase nebo Enecsys.
Střídače + výkonové optimizéry
Topologii střídačů uzavírá jakýsi kompromis – zlatá střední cesta, tedy střídače spolu s výkonovými optimizéry panelů. Ne nadarmo se o nich hovoří jako o nové fotovoltaice a jejich prodeje rostou velmi rychlým tempem.
Princip je jednoduchý. Výkonové optimizéry jsou malé zařízení, které se připevňují buď na panel (add-on) anebo jsou do panelu již přímo integrovány místo klasického připojovacího boxu (embedded; pozn. optimizéry SolarEdge integruje do svých panelů např. německý Solon a další světoví výrobci jsou ve fázi certifikace). Takový optimizér se potom stará o svůj panel(y) a střídač plní jen funkci konverze DC/AC za optimálních podmínek (stálé napětí).
Výhody jsou zřejmé:
1. Až o 25 % více získané energie. Nesoulad panelů je eliminován: každý panel pracuje pracuje při optimálním proudu a napětí nezávisle na ostatních panelech fotovoltaického systému (MPP je sledován u každého panelu zvlášť).
2. Monitorování na úrovni panelů. V monitoringu systému je možné sledovat výkon jednotlivých panelů (nemožné u klasických střídačů) a ihned odhalit vadný, zastíněný nebo jinak ovlivněný panel. V případě tradičních systémů/střídačů nemá majitel FVE příliš možností vadný panel odhalit anebo je to zdlouhavé a finančně náročné.
3. Plné využití střechy Napětí ve stringu je stálé a projektant může využít delší stringy s různými typy panelů. Stringy nemusí být stejně dlouhé a panely mohou mít různý sklon a orientaci. Komín nebo sloup elektrického vedení už nejsou překážkami.
4. Bezpečí pro údržbu a požární zásah. Funkce SafeDC vypne panely při nečinnosti střídače, výpadku sítě anebo při zvýšené teplotě. Čeští hasiči si toto řešení pochvalují a nemají problém hasit.
Nevýhodou systému je o něco vyšší cena, která je ale více než kompenzována vyšším energetickým výnosem a také dlouhodobými zárukami (střídače standardně 12 let, optimizéry 25 let). Výkonovými optimizéry Solaredge a monitoringem na úrovni panelů budou časem moci být vybaveny i již stávající systémy se střídači třetích výrobců.
Mezi firmy v odvětví lze kromě SolarEdge zařadit např. SolarMagic nebo například Tigo.
Zakladatelem odvětví a největší firmou v oboru je ovšem zmiňovaná SolarEdge (70 % tržní podíl). Tato firma také získala hlavní ocenění za inovaci na mezinárodním solárním veletrhu Intersolar 2012. V České republice ji reprezentuje firma Votum s.r.o.
Zdroj: Solarninovinky.cz