Фотонапонски панел је одмах спреман за рад након производње, али да би се користио, креира се фотонапонски систем који се састоји од других важних елемената, односно инвертера, батерија, контролера пуњења.
Једносмерна струја генерисана у фотонапонским ћелијама није погодна за напајање кућних уређаја, а још мање за слање енергије у мрежу, све док се не конвертује у наизменичну струју фреквенције 50 Хз и називног напона од 230 В. Инвертори за ово се користе, често се називају инвертори. С друге стране, у инсталацијама које не сарађују са мрежом (офф-грид), батерије и уређај за регулисање њиховог пуњења су и даље потребни.
Инвертори у соларном систему
Одабир правог претварача је, наравно, посао дизајнера система, али ако морате да одлучите да ли ћете купити јефтинији или скупљи, добро је знати у чему су разлике. Они који омогућавају кућном генератору да ради са електричном мрежом морају бити квалитетни како не би ометали његов рад - захтеве за њих дефинишу електране. Инвертори намењени фотонапонским микро инсталацијама називају се стринг инвертори (сусреће се и термин стринг инвертерс), јер су такозвани ланци (низови) панела повезаних у низу повезани на њихове улазне системе.
Приликом избора претварача морате обратити пажњу првенствено на максимално дозвољени напон. Показује колико панела може бити у ланцу. Да би се на претварач прикључило више панела (ради веће инсталационе снаге), могу се паралелно повезати два или више низова, али само под условом да у сваком од њих буде исти број панела са идентичним параметрима и да ће бити изложени на исти начин (нагнути под истим углом и окренути у истом правцу).У супротном, разлика напона између жица би створила струју зазора која би могла оштетити ПВ ћелије (неки претварачи могу имати осигураче да то спрече). Стога, ако се овај услов не може испунити, морају се користити засебни претварачи за сваки низ или вишеструки уређај, односно опремљен са неколико улаза за повезивање неколико различитих низова. Вреди то учинити ако планирате да проширите систем у будућности, јер се не зна да ли ћете моћи да купите исте панеле као и раније инсталиране. И захваљујући томе, можете избећи куповину другог претварача. За ефикасност система важно је опремити претварач са системом за праћење максималне снаге панела (МППТ). Њихова снага је производ тренутне струје и напона, који се мењају са променама интензитета сунчевог зрачења и температуре ћелије. Инвертерски контролер има софтвер који континуирано израчунава вредности напона и струје при којима је снага највећа и инвертер постиже највећу ефикасност.Тачност подешавања радне тачке претварача на тачку максималне снаге панела зависи од коришћеног алгоритма.
Мулти-трацкинг уређаји имају неколико система за праћење и омогућавају модулацију радних параметара појединих неравномерно осветљених делова инсталације. Софтвер таквих претварача омогућава да се минимизирају губици енергије који настају услед делимичног сенчења панела израчунавањем тачке максималне снаге не само целе инсталације, већ и њених фрагмената. Најважнији елемент претварача је, наравно, систем који претвара напон – најчешће брзим укључивањем и искључивањем једносмерног напона контролом моста транзисторских кључева.
Уколико је микроинсталација прикључена на мрежу, претварач мора бити опремљен системом који прати напон и учесталост његових промена у мрежи и реагује на промене вредности ових параметара - искључење инсталацију из мреже ако је дозвољени опсег прекорачен.Нажалост, ово је једнако прекиду у пријему енергије са фотонапонских панела - овај тип уређаја не дозвољава напајање кућних уређаја преко панела у случају квара на мрежи. Дакле, потребан је независни систем са батеријама да би се направио извор напајања у случају нужде.
Галванску изолацију панела од електричне мреже може обезбедити трансформатор, али је у савременим инвертерима замењен напреднијом заштитом - много мањом и лакшом. И што је најважније, не изазивају толики губитак енергије као овај уређај. Међутим, само трансформаторима је обично дозвољено да раде са танкослојним панелима. Када користите претварач без трансформатора, потребан је уређај за диференцијалну струју (РЦД) због недостатка галванског одвајања са стране наизменичне струје.
Инвертори су стандардно опремљени одводником пренапона, али неки дозвољавају уградњу додатних одводника пренапона типа 2 (за додатно смањење пренапона) и праћење њиховог статуса.Захваљујући њима, могућа је лака интеграција са системом громобранске заштите.
Електронска заштита струна спречава опасне обрнуте струје узроковане оштећењем панела или обрнутог поларитета приликом њиховог повезивања, што може изазвати пожар. Таква заштита такође омогућава да се одвојите од једноставних осигурача који би морали да се замене након активирања. Инвертер се загрева током рада, што треба узети у обзир при избору места за монтажу за њега. Неки су опремљени вентилатором за хлађење - боље је ако је контролисан температуром, него да ради све време, јер троши мање енергије.
Уређаји доброг квалитета имају дисплеје са којих можете очитати тренутне радне параметре инсталације, количину енергије добијене у датом дану и од почетка рада система, па чак и приказати криву ефикасности уређаја. У случају квара, приказују се информације о грешци.Комуникацију може олакшати РС485 интерфејс или чак Блуетоотх, који вам омогућава да примате информације или даљински мењате подешавања.
Инвертер може бити опремљен функцијом коришћења мрежних услуга које нуди оператор дистрибутивног система (ограничење активне снаге или дељење реактивне снаге). Инвертори без трансформатора за фотонапонске инсталације са вршном снагом од 3 кВ коштају 2,5-7 хиљада ПЛН. злоти. Најбољи постижу ефикасност изнад 97%.
Микро инвертори
Уместо једног претварача за цео систем, микро инвертори се такође користе у малим инсталацијама које подржавају сваки панел независно. Систем са неколико микроталасних претварача је скупљи него са једним уобичајеним претварачем - у случају инсталација укупне снаге од неколико киловата за око 15%, односно за неколико хиљада злота.
Да ли се исплати користити такво решење? Лакоћа проширења и поправке инсталације говори о избору микроталасних пећница. Они су причвршћени директно на панеле, у случају оштећења једног, остали настављају да раде.Али најважнија предност је она која се открива у случају делимичног сенчења неких панела. Независни микро инвертори чине принос енергије у овој ситуацији већи него када се користи један заједнички претварач за целу инсталацију (нарочито не баш напредну). Стога о њиховој употреби треба размишљати само када се панели налазе у близини објеката који периодично ометају приступ сунчевом зрачењу - димњаци, мансарде, еркери, високе зграде или дрвеће.
Компјутерски програми за симулацију рада система долазе уз помоћ у процени исплативости коришћења микроталасних претварача. Може се сматрати да се у њих исплати улагати ако симулација покаже да ће повећати производњу струје за најмање десетак процената него када се користи обичан инвертер. Међутим, мора се узети у обзир и да што је мањи степен коришћења енергије добијене захваљујући овом скупљем решењу, то је лошији економски резултат – време поврата је дуже.За једну микроталасну пећницу за модул са вршном снагом од 250 В морате платити 650-900 ПЛН (за инсталацију од 3 кВ потребно их је 12).
Батерије у фотонапонском систему
У острвским инсталацијама су неопходни - без њих није могуће напајање уређаја чији је рад потребан не само у временима јаког сунца. Они првенствено одређују колико соларне енергије може да се користи у таквом систему.
Капацитет батерија одређује, наравно, колико дуго ће пријемници радити, али и колико енергије може да се прикупи из фотонапонских ћелија - из ових разлога, што је већи, то боље. Ако се батерије брзо пуне, соларни панели су често бескорисни иако би могли да обезбеде енергију, а то значајно повећава време отплате.
Инвертори до 5 кВ су једнофазни. Могу имати више улаза за повезивање фотонапонских кола независног рада, што је корисно када се налазе на различите начине, на пример на кровним косинама окренутим у различитим правцима.Систем без трансформатора постиже ефикасност преко 95%
Погодност за рад у фотонапонском систему одређена је отпорношћу батерије на често пуњење и дубоко пражњење – што је нижи праг пражњења, то боље. Код најјефтинијих популарних оловно-киселинских акумулатора, такозваних стартер акумулатора, он је висок – пражњење испод 80% капацитета изазива њихово уништење. Дакле, њихов употребни капацитет је само 20% номиналног капацитета. Овај тип батерије је дизајниран да испоручује веома високу струју у кратком временском периоду (да окреће стартер мотора са унутрашњим сагоревањем), а потребна је прилично нижа струја у кућном електричном систему током много сати.
Из тог разлога, вучне батерије су много погодније за фотонапонски систем - користе се, између осталог, за погон електричних возила. Неки од њих се могу испразнити скоро до нуле и способни су да преживе много циклуса пуњења и пражњења.
Батерије са продуженим животним веком и отпорношћу на дубоко пражњење могу се пунити течним електролитом - тада се зову ЕФБ. Од обичних се разликују по томе што користе дебље плоче (електроде) ојачане полиестером. Све чешће се користе батерије са згуснутим електролитом – гелом, означене скраћеницом ХЗИ. Они су сигурнији јер не постоји ризик од цурења каустичне киселине из њих. Често се нуде као батерије дизајниране посебно за фотонапонске инсталације. Барем једнако добре за ову примену су батерије са стакленим простиркама натопљеним електролитом - АГМ, али нису толико у употреби због веће цене, као и веома добар, али много скупљи никл-метал хидрид (НиМХ), никл -кадмијумске батерије (НиЦд) и литијум полимер (ЛиПо).
За куповину квалитетних 12 В гел батерија капацитета 100 Ах, потребно је да потрошите скоро 1.000 ПЛН (за инсталацију од 1 кВ потребне су вам батерије од 12 В са употребљивим капацитетом од приближно 4.000 Ах) .
Регулатори пуњења
Да би се искористила што више соларне енергије и избегли губици за пуњење батерија у фотонапонском систему, треба користити савремени контролер пуњења (контролер) базиран на микропроцесорској технологији, по могућности са претходно описаном контролом тачке максималне снаге (МППТ) систем. Задатак овог уређаја је, између осталог, да заштити систем од обрнуте струје, тако да се батерије не испразне кроз фотоћелије када не раде.
Век трајања батерије је продужен тростепеним алгоритмом пуњења са температурном компензацијом који се користи у неким регулаторима. Регулатори имају заштиту од обрнутог поларитета напона (спој плус и минус), прекострујне, краткоспојне и температурне заштите. Могу да раде са било којим улазним напоном и аутоматски препознају називни напон акумулаторског система. Не дозвољавају да се препуне или испразне.Постоје регулатори опремљени сатовима који контролишу рад пријемника, што помаже да се соларна енергија искористи што је више могуће. За брендирани регулатор пуњења са врло добрим параметрима (ефикасност 99%) за фотонапонску инсталацију капацитета до 3 кВ, морате платити приближно 2,5 хиљада ПЛН. ПЛН.