Drukuj
Nadrzędna kategoria: Artykuły tematyczne

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.

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:

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