Czytelnik bloga zadał mi ostatnio ciekawe pytanie, na które odpowiedź może zainteresować szersze grono fascynatów fotowoltaiki. Pytanie dotyczyło mocy maksymalnej uzyskiwanej z baterii słonecznej w systemie 12V. Czytelnika zastanawiało, dlaczego nawet w pełni słoneczny dzień panel fotowoltaiczny o mocy 200[W] w systemie z akumulatorem 12 V nie osiągał nawet połowy mocy podawanej przez producenta?
Aby odpowiedzieć na to pytanie należy spojrzeć na charakterystykę prądowo napięciową baterii słonecznej.
Aby odpowiedzieć na to pytanie należy spojrzeć na charakterystykę prądowo napięciową baterii słonecznej.
 |
| Panel fotowoltaiczny - charakterystyka prądowo napięciowa z zaznaczonymi punktami pracy |
Na osi poziomej many napięcie w woltach na osi pionowej natężenie prądu w amperach. Mnożąc napięcie razy natężenie uzyskujemy moc baterii słonecznej, która zależy nie tylko od warunków słonecznych, lecz także od sposobu obciążenia. Moc panelu fotowoltaicznego znajdująca się na tabliczce znamionowej podawana jest przez producenta w punkcie mocy maksymalnej, czyli w miejscu, w którym iloczyn napięcia i natężenia prądu (UxI) jest największy. Stąd też na module fotowoltaicznym możemy znaleźć oznaczenia VMPP (Voltage at Maximum) napięcie w punkcie mocy maksymalnej oraz IMPP (Current at Maximum Power) natężenie prądu w punkcie mocy maksymalnej. Kupując panel fotowoltaiczny, którego VMPP napięcie w punkcie mocy maksymalnej wynosi np. 30V i podłączymy go do systemu 24V, w którym akumulatory ładowanie są napięciem ok. 26V przesuwamy się w lewo na charakterystyce prądowo napięciowej a nasz iloraz UxI jest niższy od maksymalnego (czerwona kropka). Jeszcze większe straty będzie miał system 12V w przypadku, którego iloraz UxI będzie ponad dwukrotnie mniejszy od optymalnego.
 |
| Panel fotowoltaiczny - charakterystyka prądowo napięciowa oraz krzywa mocy |
Powyższy rysunek charakterystyki prądowo napięciowej wraz z linią mocy modułu fotowoltaicznego wyraźnie pokazuje, że każde znaczące (ponad 1-3V) odejście od napięcia w punkcie mocy maksymalnej zarówno w lewo jak i prawo powoduje znaczny spadek mocy maksymalnej baterii słonecznej.
 |
| Panel fotowoltaiczny - charakterystyka prądowo napięciowa CIGS |
Cienkowarstwowe baterie słoneczne np. CIGS CdTe czy amorficzne zazwyczaj posiadają bardzo wysokie napięcia w punkcie mocy maksymalnej z tego też powodu w systemach 12 i 24V będą odznaczać się największymi stratami.
Rozwiązanie problemu
Najprostszym rozwiązaniem problemu jest zastosowanie regulatora ładowania wykorzystującego technikę MPPT (Maksimum Power Point Tracking). Tego typu regulator wyposażony jest w przetwornicę DC/DC oraz algorytm śledzenia punktu maksymalnej mocy. W efekcie niezależnie od napięcia ładowania regulator zapewnia odpowiednie dopasowanie energetyczne modułu fotowoltaicznego wymuszając pracę baterii słonecznej z optymalnym napięciem i natężeniem prądu oraz zamieniając go na odpowiednie napięcie ładowania. Zastosowanie regulatora MPPT jest proste i zapewnia wysoką wydajność niestety regulatory tego typu są drogie i zasadność ich wykorzystania pojawia się w przypadku większych instalacji ponad 1 - 2 kW.
W przypadku wyspowych mikroinstalacji fotowoltaicznych rozwiązaniem jest dopasowanie napięcia panelu fotowoltaicznego do napięcia systemu. Należy pamiętać, że VMPP, czyli napięcie w punkcie mocy maksymalnej zmienia się w niewielkim zakresie w szerokim spektrum warunków słonecznych (znacząco zmienia się natężenie prądu). Dobierając panel fotowoltaiczny o napięciu VMPP nieznacznie wyższym od napięcia systemu sprawimy, że strata mocy będzie niewielka.
Moc maksymalna oraz stopień wykorzystania mocy maksymalnej dla wybranych baterii słonecznych w systemach 12 i 24V
| Panel fotowoltaiczny Q cell G2 235-245, Natężenie promieniowania słonecznego 1000W/m2 | |||||
| Napięcie [V] | Natężenie [A] | Moc Maksymalna [W] |
Stopień wykorzystania mocy maksymalnej |
||
| Punkt pracy optymalnej | 28,34 |
|
219,4 | 100% | |
| Punkt pracy system 24 V | 26 | 8 | 208 | 95% | |
| Punkt pracy system 12 V | 13 | 8,18 | 106,3 | 48% | |
Panel fotowoltaiczny Suntech 195. Natężenie promieniowania słonecznego 1000W/m2 |
|||||
| Punkt pracy optymalnej | 36,4 | 5,36 | 195 | 100% | |
| Punkt pracy system 24 V | 26 | 5,5 | 143 | 73% | |
| Punkt pracy system 12 V | 13 | 5,6 | 72,8 | 37% | |
| Panel fotowoltaiczny cienkowarstwowy CIGS firmy Qcell UF 75. Natężenie promieniowania słonecznego 1000W/m2 | |||||
| Punkt pracy optymalnej | 53 | 1,4 | 74 | 100% | |
| Punkt pracy system 24 V | 26 | 1,7 | 44,2 | 60% | |
|
13 | 1,7 | 22,1 | 30% | |
| Napięcie [V] | Natężenie [A] | Moc Maksymalna [W] |
Stopień wykorzystania mocy | ||
Dobierając odpowiednie moduły fotowoltaiczne i napięcie systemu można uzyskać wysoki współczynnik wykorzystania mocy rzędu 95-97%. Spośród dostępnych paneli fotowoltaicznych znacznie łatwiej dopasować VMPP (Napięcie w punkcie mocy maksymalnej) do systemu 24V niż do 12V. W przypadku niskonapięciowych systemów prądu stałego najgorzej spisują się panele cienkowarstwowe, które często pracują na napięciach w punkcie mocy maksymalnej powyżej 50V dlatego w systemach 12/24V bez regulatora MPPT charakteryzują się bardzo wysokimi stratami.
REKLAMA
Jednym slowem zastosowanie paneli fotovolt jest nieoplacalne przynajmniej w Polsce, można wykorzytsać na campping jako zasilanie radia czy laptopa. Niektóre miejsca w Polsce może i mają duże nasonecznienie ale co z tego jak większość dni w roku to dni pochmurne.
OdpowiedzUsuńNie jest to ani jedno słowo ani prawda
UsuńTo jest zbyt duże uogólnienie. Praca paneli nie jest jedynie uzależniona od ilości dni bezchmurnych, a opłacalność ich stosowania nie oznacza szybkich i dużych zysków w krótkim czasie.
OdpowiedzUsuńJa uważam, że zastosowanie fotowoltaiki jest opłacalne. Sama mam panele już od 3 lat i jestem z nich zadowolona, przede wszystkim my traktujemy to racjonalnie i wiemy, że panele fotowoltaiczne mają generować energię słoneczną po to, aby obniżyć zużycie prądu z elektrowni. Mamy zestaw 6 paneli i to nam zdecydowanie wystarcza. Czytałam niedawno na https://suntrack.pl/blog/fotowoltaika/elektrownie-akumulatorowe-offgrid o elektrowniach akumulatorowych. Zastanawiamy się z mężem nad zwiększeniem ilości paneli i stworzeniu małej elektrowni.
OdpowiedzUsuńDaniela nie trać czasu na przymiarki do elektrowni off-grid opartej na akumulatorach.Takie elektronie nie służą do zarabiania a do zapewnienia prądu w przypadku braku zasilania.Wszystkie metody np zasilania grzałki z paneli są nieopłacalne.Jest tylko jedna metoda opłacalna tzn panele w systemie prosumenta. Sumujesz roczne zużycie prądu w domu i zakładasz instalacje z paneli o takiem mocy (najczęściej ok 4-6 kW) aby wyprodukowała w ciągu roku 120% tej energii. Te 20% nadwyżki są po to że tyle zabiera elektrownia za magazynowanie tej energii.Dużo zależy czy zrobisz to systemie gospodarczym czy wynajmiesz firmę to tak instalacja zwróci ci się w ok 4-8 lat a ze trwałość może wynieść 25 lat i więcej to z tego bierze się zysk.Ten rok 2019 jest przełomowy bo ceny spadły do poziomu że wreszcie instalacje spłacaj się w 6-7 lat więc zaczyna brakować falowników bo wreszcie stało się to opłacalne.Możne też taką instalacje odliczyć od podstawy opodatkowania
OdpowiedzUsuńBardzo ciekawy artykuł aczkolwiek uważam, na własnym doświadczeniu, że najlepszym rozwiązaniem dla osób decydujących się na montaż paneli fotowoltaicznych jest skorzystanie z usług specjalistycznej firmy.
OdpowiedzUsuńSam od 4 lat mam instalację fofowoltaiczną, której montaż chciałem wykonać osobiście ale po wielu tygodniach wykonywania masy obliczeń :) oraz czytania różnych artykułów doszedłem do wniosku, że wykonanie jej wlasnymi siłami jest po prostu mało opłacalne ( chyba, że jest się elektrykiem :)).
Ostatecznie i całkiem przypadkiem zleciłem całość firmie, która instalowała u mnie pompę ciepła.
Swoją drogą mogę i chyba nawet chcę ich polecić bo wykazali się dużym profesjonalizmem i cierpliwością (nie jestem łatwym klientem :))
Tak więc podsumowując instalacja fotowoltaiczna - jak najbardziej TAK ale wykonana dobrze przez doświadczonych fachowców takich jak np. Intelectro.
Bardzo ciekawy spis. Więcej ciekawostek można znaleźć na blogu SKOMAT.
OdpowiedzUsuńCiekawie opisany temat
OdpowiedzUsuńJa kompletnie się na tym nie znam, dlatego wychodzę z założenia że jak ktoś chce się zdecydować na fotowotaikę w swoim domu, to powinien korzystac z usług takich firm jak http://solarcon.pl/
OdpowiedzUsuńMontując panele fotowoltaiczne należy odpowiednio pomierzyć ile będziemy potrzebowali mocy.
OdpowiedzUsuńSuper wpis, bardzo dobrze została sprawa doboru mocy opisana.
OdpowiedzUsuńA w których godzinach instalacja wytwarza najwięcej energii?
OdpowiedzUsuńDobrze wiedzieć jak dokładnie działają panele fotowoltaiczne.
OdpowiedzUsuńPrzeglądając tę witrynę o magazynach energii, fascynuje mnie, jak kreatywne rozwiązania przyczyniają się do efektywnego przechowywania energii, kierując nas ku zrównoważonej przyszłości. Odkrywanie potencjału energetycznego z każdym kliknięciem. https://e-zpue.com/magazyny-energii/
OdpowiedzUsuńJak sprawiają się takie panele w zimie?
OdpowiedzUsuńSuper wpis! Liczę na kolejne
OdpowiedzUsuńMogę Wam wszystkim polecić sprawdzić strone https://fotonlab.pl , na której znajdziecie ofertę firmy Fotonlab, która zajmuje się wszelkimi pracami związanymi z instalacjami fotowoltaicznymi i pompami ciepła. Wszystkie informacje o ofercie oraz kontakt znajdziecie na stronie.
OdpowiedzUsuń