Wbrew obiegowym opiniom, optymalizatory nie są jednak w stanie zakrzywić praw fizyki: zacieniona instalacja zawsze będzie wytwarzać mniej energii, niż równoważna – niezacieniona. Są jednak aplikacje, w których optymalizatory mogą wykazać swoje zalety. Należy pamiętać, że systemy PV wyposażone w optymalizatory nie zawsze oferują wyższe uzyski, niż systemy PV z klasycznymi falownikami łańcuchowymi. Nie są to przecież urządzenia o sprawności wynoszącej 100%. Szczególnie widoczne jest to w instalacjach niezacienionych, gdzie straty generowane przez optymalizatory są wyższe, niż wynikające z ich zastosowania dodatkowe uzyski.

Czy warto zatem stosować optymalizatory?

Oczywiście, optymalizatory mają również swoje zalety. Jedną z nich jest elastyczność i łatwość projektowania w przypadku skomplikowanych konstrukcji dachu (np. baszta): optymalizatory umożliwiają połączenie w jednym łańcuchu modułów o różnym azymucie i kącie nachylenia.

Doskonałym przykładem może być instalacja na dachu przedszkola należącego do kościoła św. Stefana w Wels, którą przedstawiono na rys. 1. Instalacja ta została zrealizowana na klasycznych falownikach Fronius SYMO wraz z optymalizatorami bazującymi na rozwiązaniu firmy Maxim Integrated.

Rys. 1 Instalacja PV z optymalizatorami Maxim Integrated i falownikami Fronius na przedszkolu św. Stefana w Wels (Austria( Fot. Fronius)

Przyszłość optymalizacji

Projektanci systemów PV coraz częściej będą napotykali na różne utrudnienia – wraz z upowszechnianiem się fotowoltaiki dachy o idealnym ustawieniu i bez zacienienia będą stopniowo zabudowywane. Dlatego pod uwagę będą brane dachy o różnych orientacjach lub częściowym zacienieniu, a takie instalacje muszą być poddawane krytycznej analizie. Dlatego, zdaniem autora, moduły fotowoltaiczne będą w przyszłości inteligentne. Ale dotychczasowe rozwiązania, np. w postaci optymalizatorów dodanych do modułu, będą – ze względu na ich złożoność i dodatkowe koszty instalacji – wypierane przez lepsze rozwiązania.

Jeśli chodzi o rzeczywistą optymalizację, amerykański producent układów półprzewodnikowych – firma Maxim Integrated – prezentuje nową generację optymalizatorów oferujących łatwą instalację, wysoką efektywność kosztową i największą wygodę projektowania. To doskonale uzupełnia i jeszcze bardziej zwiększa elastyczność projektowania z falownikami Fronius. Maxim Integrated oferuje technologię optymalizacji ogniw fotowoltaicznych, która zastępuje tradycyjną diodę bocznikującą w module PV (rys. 2).

Rys. 2 Porównaniu technologii optymalizatorów (Fot. Fronius)

Są to oparte na układach scalonych optymalizatory działające na poziomie łańcucha ogniw — zintegrowane przetworniki DC/DC, zainstalowane w module fotowoltaicznym w celu uzyskania maksymalnej mocy. Oznacza to, że każdy moduł ma 3 optymalizatory, a więc 3 niezależne MPPT – jest to najlepsze w swojej klasie rozwiązanie do łagodzenia skutków zacieniania, niedopasowania łańcuchów lub znacznego zabrudzenia modułów.

Optymalizatory, które zastępują diody bocznikujące, są fabrycznie zainstalowane w skrzynce połączeniowej modułu. A zatem system z optymalizatorami Maxim jest łatwy w instalacji – podobnie jak w przypadku każdego standardowego systemu ze „zwykłymi” modułami: nie ma żadnych dodatkowych komponentów sprzętowych do zainstalowania, nie ma dodatkowych ustawień. Zbędna staje się kosztowna instalacja tradycyjnych optymalizatorów dokładanych do modułów, a ponadto zwiększa się niezawodność oraz bezpieczeństwo całej instalacji dzięki eliminacji potencjalnego źródła awarii.

Maciej Piliński

Sales Manager Solar Energy Fronius Polska Sp. z o.o.