Jak zwiększyć wydajność instalacji fotowoltaicznej? Rozwiązaniem jest inwestycja w optymalizatory mocy. To urządzenia, dzięki którym każdy panel PV wygeneruje swoje maksimum energii elektrycznej, zwiększając łączny uzysk energetyczny. Co jeszcze potrzebujesz wiedzieć o tym komponentach? Sprawdź!

Co to jest optymalizator mocy

Optymalizator mocy to urządzenie, dzięki któremu uzyskujesz jeszcze więcej prądu z instalacji fotowoltaicznej. Dzięki niemu pojedynczy panel może pracować w punkcie mocy maksymalnej. W rezultacie każde ogniwo generuje swoje maksimum energii elektrycznej, a nie dostosowuje jej zakres do najmniej wydajnego modułu w stringu.

Optymalizatory mocy montuje się bezpośrednio przy każdym panelu lub w skrzynkach przyłączeniowych modułów. To znaczy, że jeśli Twoja domowa instalacja PV składa się z 10 paneli, to potrzebujesz 10 optymalizatorów mocy. W przypadku systemów fotowoltaicznych dla firm jeden optymalizator mocy obsługuje dwa panele.

Istnieją również moduły smart, czyli panele PV, które optymalizator mają wbudowany fabrycznie.

Przyjmuje się, że uzysk energetyczny paneli z optymalizatorami mocy jest większy w porównaniu do instalacji bez tych urządzeń.

Jak działa optymalizator mocy

Zacznijmy od tego, że istotnym urządzeniem odpowiedzialnym za pracę fotowoltaiki jest inwerter. Pełni on dwie funkcje: konwertuje prąd DC na AC i zarządza pracą paneli. Gdy do systemu PV dodasz optymalizatory mocy, przejmie on odpowiedzialność za to drugie działanie.

Wówczas optymalizatory mocy ustalają punkt mocy maksymalnej (MPP, Maximum Power Point) dla pojedynczego modułu. Dzięki temu panele osiągają własny optymalny szczyt i generują jak najwięcej energii elektrycznej w aktualnych warunkach, niezależnie od możliwości pozostałych modułów.

W instalacjach fotowoltaicznych bez takich urządzeń panele pracują szeregowo. To znaczy, że nawet jeśli jedno ogniwo jest zacienione, przez co spada jego wydajność, fotowoltaika dostosowuje swoją moc do najsłabszego modułu.

Te urządzenia dokonują również pomiarów wydajności poszczególnych paneli (ich temperatury, napięcia i mocy).

Co istotne, optymalizatory mocy działają z inwerterem. Nie są samodzielnymi komponentami jak mikroinwertery.

Jak optymalizatory mocy zwiększają bezpieczeństwo systemu PV

Wybrane optymalizatory mocy mogą odłączać nieprawidłowo działający moduł. To zwiększa wydajność i bezpieczeństwo fotowoltaiki.

W sytuacji gdy dojdzie do awarii fotowoltaiki, nastąpi odłączenie falownika lub zasilania AC, mogą zmniejszać napięcie do bezpiecznego poziomu, odłączyć niedziałający moduł lub całą instalację.

Na rynku fotowoltaicznym wyróżniają się optymalizatory mocy SolarEdge (https://www.solaredge.com/pl/produkty/dla-domu/optymalizatory-mocy) Mają one innowacyjne rozwiązanie SolarEdge Sense Connect. Monitoruje ono połączenia PV i wykrywa anormalne zjawiska termiczne w złączu urządzenia, aby zapobiegać występowaniu łuków elektrycznych i uszkodzeniu złączy. Dzięki temu falownik przełącza system PV w tryb bezpieczny i obniża napięcie.

Informacje o wadliwych złączach pojawiają się na Platformie Monitoringu, a właściciel instalacji otrzymuje o tym powiadomienia w aplikacji.

Charakteryzują się one również 99-proc. wydajnością i kompleksowym działaniem.

Co ważne, rozwiązanie SolarEdge Sense Connect przetestowało TNO: jedna z największych, uznanych na całym świecie niezależnych organizacji badawczych, specjalizująca się w naukach stosowanych w segmencie energetycznym.

Badania instytucji potwierdziły skuteczność mechanizmów bezpieczeństwa SolarEdge, przewyższające światowe standardy bezpieczeństwa.

Większe bezpieczeństwo instalacji z optymalizatorami mocy jest możliwe również dlatego, że – w przypadku instalacji przydomowej – pojedyncze urządzenie monitoruje działania pojedynczego panelu. To oferuje pełną kontrolę nad pracę systemu.

Kiedy montować optymalizatory mocy

Optymalizatory mocy to urządzenia, które przydadzą Ci się w każdej sytuacji: gdy:

• Twoje panele są w pełni nasłonecznione lub są zacienione;
• znajdują się w tym samym miejscu lub w różnym położeniu;
• mają tę samą moc albo inną;
• są nachylone pod tym samym kątem lub różnym.

Urządzenia do optymalizacji pracy paneli PV potrzebne są w sytuacji, gdy występuje stałe lub cykliczne zaburzenie działania ogniw. Chodzi tu o:

• zacienienie – zdarza się, że na panele fotowoltaiczne pada cień, np. pobliskich drzew lub sąsiednich budynków. W takim przypadku optymalizatory mocy zapobiegają spadkowi wydajności całej instalacji PV. Sprawiają, że tylko zacienione moduły mają niższe, ale wciąż możliwe maksymalne osiągi;
• zróżnicowane usytuowanie paneli PV – kiedy dach budynku ma niestandardową formę, fotowoltaikę dla domu można montować np. na południowej i zachodniej części połaci. Wtedy ogniwa poddane są różnej intensywności promieniowania słonecznego. Dzięki optymalizatorom mocy ogniwa nie są równane do poziomu pracy najsłabszego, ale generują własne maksimum mocy.
• instalację z ogniwami o różnej mocy – kiedy może dojść do różnicy w mocy między panelami? Na przykład, gdy wymieniasz część starszych modułów na nowe. Przy fotowoltaice bez optymalizatorów wszystkie ogniwa mają moc zrównaną do najsłabszych, przez co nie zostaje wykorzystany potencjał paneli o większej wydajności.
• moduły o różnym nachyleniu – podobnie jak w przypadku modułów o innym położeniu tak i tutaj potrzeba instalacji optymalizatorów fotowoltaicznych wynika z odmiennego stopnia napromieniowania w ciągu dnia, a tym samym – różną wydajnością.

Ile kosztuje optymalizator mocy

Cena pojedynczego optymalizatora mocy zależy od różnych czynników, m.in. od jego nominalnej mocy wyjściowej i funkcjonalności.

Cena za najtańsze modele zaczyna się od ok. 150 złotych za sztukę. Górna granica cenowa zależy od producenta, jakości urządzenia i jego funkcjonalności.

Pamiętaj, że w przypadku przydomowych instalacji PV potrzebujesz tyle optymalizatorów, ile masz paneli fotowoltaicznych. Jeśli masz więc fotowoltaikę z 10 modułami, musisz zaopatrzyć się w 10 urządzeń optymalizujących, czyli przygotować na wydatek 1500–4000 złotych.

W przypadku firm jeden optymalizator mocy monitoruje pracę dwóch paneli.

Optymalizator a mikroinwerter

Optymalizator mocy i mikroinwerter to dwa różne urządzenia. Łączy je funkcja: zarówno pierwsze, jak i drugie ma za zadanie optymalizować wydajność fotowoltaiki.

Wiesz już, że optymalizatory montuje się bezpośrednio przy każdym panelu lub w puszkach połączeniowych. Potrzebujesz ich tyle, ile jest modułów. Pozwalają osiągać dobre uzyski z energii słonecznej dzięki temu, że uniezależniają pracę każdego panela. Wymagają podłączenia do inwertera.

A jak działają mikroinwertery? Te urządzenia stanowią mniejszą wersję inwerterów. Są więc samodzielnymi komponentami, które obsługują od jednego do czterech paneli instalacji PV. Montuje się je blisko modułów, którymi zarządzają, przekształcają prąd stały (DC) na prąd przemienny (AC)

Jakie są zalety fotowoltaiki z optymalizatorami mocy

Zastanawiasz się, czy warto zainwestować w optymalizatory mocy do fotowoltaiki? Oto co możesz zyskać z tym rozwiązaniem.

1. Zwiększona wydajność systemu – optymalizatory pozwalają na maksymalizację produkcji energii każdego panelu fotowoltaicznego. Dzięki temu nawet jeśli część instalacji jest zacieniona lub pracuje w mniej korzystnych warunkach (np. różne kąty padania światła), cały system może generować więcej energii.
2. Monitoring i diagnostyka na poziomie pojedynczego panelu – systemy PV z tymi urządzeniami umożliwiają monitorowanie wydajności każdego panelu osobno. Ułatwia to identyfikację i rozwiązywanie problemów, np. w przypadku uszkodzenia lub zabrudzenia paneli.
3. Zwiększone bezpieczeństwo – w przypadku awarii lub zagrożenia, takiego jak pożar, systemy z optymalizatorami mocy mogą szybko obniżyć napięcie w poszczególnych panelach lub całej instalacji, minimalizując ryzyko większych szkód i ułatwiając interwencję służbom ratunkowym.
4. Elastyczność projektowania systemu – optymalizatory w przeciwieństwie do mikroinwerterów umożliwiają większą elastyczność w projektowaniu systemów fotowoltaicznych. Dzięki temu można lepiej wykorzystać dostępną przestrzeń i zwiększyć łączną moc instalacji.

Dłuższa żywotność systemu – poprzez optymalizację pracy każdego panelu systemy z optymalizatorami mocy mogą przyczynić się do wydłużenia żywotności całej instalacji. Zapewnienie, że panele pracują w optymalnych warunkach, minimalizuje ryzyko przedwczesnego zużycia.