Fotowoltaika jest to dziedzina techniki zajmująca się przetwarzaniem światła słonecznego na energię elektryczną, czyli inaczej wytwarzanie prądu elektrycznego z promieniowania słonecznego przy wykorzystaniu zjawiska fotowoltaicznego. W poprzednim numerze przedstawione zostały m.in. rodzaje modułów oraz sposoby ich połączenia. Pora na drugą część informacji o fotowoltaice.

Inwertery
Zadaniami inwertera są zamiana prądu stałego na przemienny oraz nadanie odpowiedniego kształtu przebiegu prądu przemiennego. Do ważnych cech inwertera należą: możliwość pracy ciągłej, niezawodność i charakterystyka sprawności. Sprawność inwertera podawana jest najczęściej dla jego zaprojektowanej mocy. Jednak przez większość czasu pracuje on przy niepełnym obciążeniu. Przy obciążeniu pełnym sprawność waha się w granicach od 90% do 96%, a przy obciążeniu 10% – od 85% do 95%. Im mniejsza moc wyjściowa i wejściowa, tym sprawność jest mniejsza. (…)  

Inwertery bez izolacji galwanicznej
Zalety: kompaktowy, lekki, wysoka sprawność
Wady: konieczne dodatkowe zabezpieczenia – brak galwanicznego rozdziału, nie we wszystkich krajach dopuszczony.

Inwertery z izolacją galwaniczną
Zalety: kompaktowy, wysoka sprawność, bezpieczeństwo poprzez rozdział galwaniczny
Wady: wysoka cena, technicznie skomplikowany

Tryby pracy instalacji fotowoltaicznej
Instalacja fotowoltaiczna jest wyposażona w odpowiednią grupę urządzeń umożliwiających wykorzystanie energii wyprodukowanej w modułach fotowoltaicznych. Ilość i rodzaj urządzeń instalacji fotowoltaicznej zależą od jej przeznaczenia. Rozróżniamy wiele trybów pracy. Podstawowe to: (…)

Połaczenia: moduły – inwerter
Sposób podłączenia do inwertera modułów fotowoltaicznych zależy od typu inwertera. W prostych i tanich urządzeniach jest jedno wejście „(+) i (-)”. W tym przypadku, chcąc podłączyć kilka pół elektrycznych, należy zastosować skrzynkę przyłączeniową. W inwerterach najnowszej generacji jest kilka wejść A „(+) i (-)” i jedno wejście B „(+) i (-)”. Liczba dostępnych wejść zależy od typu inwertera. Projektując połączenia pól modułów (obwodów elektrycznych modułów) z inwerterem, należy przestrzegać wymagań producenta. W inwerterach firmy SMA Solar Technology AG do wejść A należy wpinać obwody elektryczne zbudowane z takich samych typów modułów i o tej samej liczbie, tak samo skierowanych w stronę świata i o identycznym pochyleniu. Do wejścia B można dołączyć inne typy modułów i inną ich liczbę niż w obwodzie A. Liczba pól oraz dopuszczalna minimalna i maksymalna liczba modułów w polu jest zależna od typu inwertera. Na przykład do inwerterów firmy SMA typu Sunny Tripower 8000TL/10000TL/12000TL można podłączyć do wejścia A do czterech pól elektrycznych lub do pięciu pól do inwerterów typu Sunny Tripower 15000TL/17000TL. Do wejścia B można podłączyć jeden obwód (rys. 4). (…)

Dobór urządzeń do pracy autonomicznej
Praca autonomiczna („wyspowa”) jest jedną z możliwości wyboru trybu pracy systemu fotowoltaicznego. Stosowana jest do niewielkich instalacji rzędu kilku kilowatów. Charakteryzuje się brakiem kontaktu z siecią elektroenergetyczną. W związku z tym, w okresach, w których brak nasłonecznienia lub jest ono niewystarczające, energia elektryczna musi być dostarczana z innego źródła. W tym wypadku najprostszym, dodatkowym źródłem energii elektrycznej są akumulatory. Powinny one zapewnić komfort elektryczny dla wybranych wcześniej urządzeń przez określoną liczbę dni lub godzin. (…)

Koszty
Koszty eksploatacji oraz niezawodność instalacji fotowoltaicznej zależą w głównej mierze od wybranego schematu instalacji. Przed przystąpieniem do projektowania należy zmierzyć czas średniego dobowego zacienienia modułów i na tej podstawie określić potencjalne straty oraz ewentualnie wybrać powierzchnie jak najmniej zacienione. Podczas pomiaru zacienienia należy zwracać uwagę, w jakich godzinach ono występuje. Zacienienie w godzinach południowych powoduje większe straty niż w wieczorem lub wcześnie rano. Czynności te można wykonać jeszcze przed zakupem urządzeń. (…)

Następnym zagadnieniem, które należy uwzględnić, są straty elektryczne wybranym rozplanowaniu modułów. W każdym urządzeniu energoelektronicznym straty można podzielić na stałe (zasilanie układu sterowania i urządzeń pomiarowych) oraz straty zmienne (będące liniową funkcją mocy). W przypadku dużych odległości pomiędzy generatorem a pozostałymi urządzeniami należy również uwzględnić straty wynikające ze spadku napięcia na przewodach elektrycznych. Straty te zależą od napięcia i prądu, jaki płynie przez kable, a więc od odległości i ułożenia modułów.

dr Grzegorz Lange Viessmann  

Czytaj całość w GlobEnergia 5/2012
GLOBEnergia 2012 5 01