wtorek, październik 17, 2017

 Najnowsze wydania

 EKO
Schowek02TRH
I&M 2/2017

PI 6/2017

001 Okladka PI06

001 Okladka IM02 2017

Efektywność instalacji fotowoltaicznych – jak zoptymalizować projekt i zwiększyć opłacalność instalacji?

POCZTAEK IJCZYK O2Jeśli chodzi o instalacje fotowoltaiczne, to rynek polski dynamicznie się w tym zakresie rozwija. Duży wpływ mają na to programy związane z ochroną środowiska i dotacje do inwestycji. Niestety, takie czynniki jak pośpiech przy ich organizacji, presja na minimalizację nakładów czy brak doświadczenia powodują, że w trakcie przygotowywania inwestycji często pomija się istotne czynniki mające wpływ na ich efektywność. Przede wszystkim odnosi się to do braku analizy zacienienia dla instalacji PV.

Pożądaną efektywność pracy instalacji fotowoltaicznej można uzyskać w kilku etapach działań, które wzajemnie się uzupełniają.

  • I etap, czyli wykonanie za każdym razem pełnego zwiadu technicznego, który umożliwi dobór właściwych komponentów oraz przeprowadzenie analizy zacienienia.
  • II etap, kluczowy, to opracowanie dobrego projektu instalacji. „Dobrego”, czyli takiego, który jest wykonany w dedykowanym programie projektowym, uwzględnia pełną analizę zacienienia i jest powiązany z analizą ekonomiczną – nie chodzi bowiem o idealne rozwiązania techniczne, lecz o optymalne powiązania techniczno-ekonomiczne. Podczas przygotowywania projektu należy dokładnie przeanalizować kwestię zakupu komponentów. Wiadomo, że zazwyczaj im niższa jest ich cena, tym gorsza jest jakość. Powinno się więc dobierać poszczególne części z rozsądkiem, zwracając uwagę na parametry, certyfikaty, właściwości, a nie głównie na cenę zakupu, ponieważ nadmierne oszczędności na tym etapie często rodzą niepotrzebne koszty i straty podczas eksploatacji instalacji. Pamiętajmy też, że dobre szyny, kable, moduły i falownik to tylko część „układanki”. Etap II można modyfikować nawet w trakcie budowy instalacji, oczywiście przy zachowaniu parametrów komponentów. Zmiany zazwyczaj wiążą się jednak z niepotrzebnymi kosztami, znacznie przewyższającymi różnicę między złym a profesjonalnym opracowaniem.
  • III etap – montaż instalacji. Jak wiemy, nawet najlepszy projekt może zostać zniweczony wskutek wadliwego montażu, dlatego tak ważna jest rzetelność i profesjonalizm wykonawców. W tym opracowaniu skupimy się szczególnie na II etapie działań, czyli na tym, jak przygotować dobry projekt.

Rynek zamówień – kłopotliwe realia

Rentowność budowy instalacji fotowoltaicznych zwiększa się z każdym rokiem. Dla najbardziej opłacalnych uwarunkowań, w inwestycjach komercyjnych, zwroty pojawiają się już po 8 latach. Niemniej jednak dla większości analiz okres ten jest dłuższy. Długi okres zwrotu inwestycji powoduje, że rynek wciąż działa głównie w rytmie ogłaszania programów wsparcia dla fotowoltaiki. Problemem jest jednak nierównomierne ich rozplanowanie w czasie. Na ogół nabory do konkursów ogłaszane są jednocześnie w wielu województwach, przy czym wyznaczany jest zbyt krótki okres realizacji dla ogromnej liczby projektów. To oznacza brak możliwości wyboru doświadczonych projektantów i wykonawców, gdyż tych wciąż jest na rynku zbyt mało. Braki „kadrowe” skutkują drastycznym skróceniem procesu przygotowania projektu dla ogromnej części inwestycji. Dodatkowo, kryterium ceny, będące w większości głównym wyznacznikiem w przetargach publicznych, nie sprzyja jakości wykonywanej dokumentacji. Zbyt często się zapomina, że wysoki koszt zakupu odpowiedniego oprogramowania projektowego w połączeniu z kosztem pracy specjalisty muszą znaleźć odzwierciedlenie w cenie usługi.

Mimo iż nakłady na profesjonalny projekt z analizą zacienienia zwracają się najczęściej kilku- lub nawet kilkunastokrotnie podczas eksploatacji instalacji, wymóg wykonania analizy zacienienia prawie nigdy nie jest wymieniany w specyfikacjach zamówień. Przyczyna – inwestorzy nie są świadom konieczności i opłacalności wykonania takich analiz.

O ile wiedza w zakresie samego doboru komponentów, czyli modułów, falowników czy zabezpieczeń, jest już powszechna i poprawnie wykorzystywana, o tyle wykonywanie pełnej i prawidłowej analizy zacienienia wciąż jest niezmierną rzadkością. To ogromny problem, ponieważ zacienienie ma fatalny wpływ na wydajność układu. Mechanizm powstawania strat został szerzej omówiony w artykule „Konserwacja instalacji fotowoltaicznych – Mycie modułów PV i zacienienie – zależności i efekty” („Polski Instalator” 5/2017), warto jednak tytułem przypomnienia opisać najważniejsze zależności w tym zakresie.

Jak działa zacienienie – w uproszczeniu

Otóż pojedyncze cele w modułach fotowoltaicznych są łączone w szereg w celu odpowiedniego zwiększenia napięcia. Ponieważ różnica potencjałów na pojedynczym module jest zbyt mała, tworzy się całe obwody połączonych w szereg paneli. Najczęściej buduje się szeregowe połączenie kilkuset pojedynczych celek. Zacienione obszary poszczególnych cel polaryzują się odwrotnie do oświetlonych i następuje w nich zamiana energii elektrycznej na cieplną. Aby energia wytworzona w całym obwodzie nie ulegała zamianie na cieplną w obszarze zacienionym, moduł składający się zwykle z 60 celek dzieli się na kilka sekcji. Każda z sekcji ma równolegle podłączone diody bocznikujące. Ich zadaniem jest odcięcie przepływu prądu przez zacieniony obszar. Gdy powierzchnia cienia jest duża, nie ma problemu. Diody radzą sobie doskonale i nie tylko zapobiegają stratom energii elektrycznej, ale jeszcze chronią cele przed naprężeniami spowodowanymi wysoką temperaturą. Kłopoty zaczynają się przy bardzo małym zacienieniu. Diody muszą mieć swój próg czułości, więc minimalny poziom zacienienia nie wprowadzi ich w stan przewodzenia dla obejścia zagrożonej sekcji celek.

Przykład. Załóżmy, że instalacja składa się z 21 modułów. Jeden zacieniony moduł pracuje z mocą o 10% niższą i generuje ciepło, które osłabia przepływ prądu w całym szeregu połączonych z nim pozostałych 20 modułów o wspomniane 10%. Zacieniony moduł generuje zatem 90% możliwej do uzyskania mocy w danych warunkach oświetlenia. Załóżmy również, że normalnie pojedynczy panel mógłby wyprodukować 200 W mocy. Bilans energetyczny przedstawia się więc następująco:

  • częściowo zacieniony panel wytwarza 90% z 200 W, czyli na plusie jest 180 W;
  • 20 pozostałych modułów wykazuje stratę: 20 ∙ 10% ∙ 200 W, a więc wysokość straty to 400 W;
  • bilans produkcji mocy przy braku aktywacji diody (mały cień) jest ujemny i wynosi -220 W.

Wniosek: zacieniony moduł w krótkim okresie występowania takiej sytuacji sam nie jest w stanie wytworzyć tyle energii, aby uzupełnić spadek jej produkcji przez pozostałe moduły, który jest spowodowany niewłaściwym działaniem zacienionego modułu przeniesionym na cały obwód. Działanie to można porównać do przepływu w ciągu rur hydraulicznych: gdy połączy się 20 odcinków rur o średnicy 10 cm, umieszczając w środku jeden odcinek o średnicy 4 cm, to zahamuje to przepływ także w pozostałych odcinkach.

Czytaj więcej w PI 6/2017

homeWyszukiwarka

homeNewsletter

Repowermap

homeTagi

homeReklama

UWAGA! Ten serwis używa cookies i podobnych technologii.

Brak zmiany ustawienia przeglądarki oznacza zgodę na to. Czytaj więcej…

Zrozumiałem