Szukaj na tym blogu

piątek, 4 maja 2012

Dobór mocy inwertera w instalacji fotowoltaicznej


W wielu opracowaniach można znaleźć informacje że moc inwertera po stronie prądu stałego powinna być 1,05 - 1,15 wyższa niż sumaryczna moc maksymalna baterii słonecznych. W mojej ocenie wskaźnik ten dla instalacji zlokalizowanych na większości obszarów Polski (poza wysokimi górami) jest zdecydowanie zawyżony a jego stosowanie prowadzi do nieefektywnej pracy inwertera. W polskich warunkach klimatycznych moduł fotowoltaiczny nigdy (poza wysokimi górami) nie osiągnie mocy nominalnej. Najwyższe wartości natężenia promieniowania słonecznego notowane w Polsce to ok. 850 - 950 W/m2 bardzo rzadko (średnio kilka godzin w roku) notowane są wartości natężenia promieniowania słonecznego w okolicy 1000W/m2. Można więc założyć że nawet w słoneczny typowy dzień warunki natężenia promieniowania słonecznego będą 5 - 15% niższe niż warunki w jakich badane są baterie słoneczne. Dodatkowo przy wysokich wartościach natężenia promieniowania słonecznego rośnie temperatura ogniw do 60 - 70 oC, co przekłada się na spadek mocy rzędu 5 -15% w stosunku do mocy nominalnej baterii słonecznej. Do tego należy uwzględnić spadek mocy na przewodach oraz wynikający z zakurzenia instalacji. Z tego względu w polskich warunkach klimatycznych maksymalna rzeczywista moc instalacji fotowoltaicznej DC nie będzie przekraczać nawet krótko trwało 90% mocy nominalnej a długo trwało 80% mocy wyznaczonej w warunkach STC. Z tego względu w mojej ocenie optymalnie dobrana moc inwertera powinna wynosić 85-90% wartości mocy instalacji.


Przykładowa charakterystyka sprawności inwertera transformatorowego na przykładzie SUNNY BOY 3600 TL firmy SMA

Przyglądając się charakterystyką sprawności inwerterów łatwo zauważyć, że zarówno konstrukcje transformatorowe jak i beztransformatorowe pracują bardzo nie efektywnie w dolnych zakresach mocy. Wyraźny spadek efektywności zaczyna być widoczny przy obciążeniu inwertera mocą poniżej 30% mocy nominalnej. Z tego względu przewymiarowanie mocy inwertera w stosunku do mocy modułów fotowoltaicznych będzie skutkować spadkiem sprawności konwersji prądu stałego na przemienny.

W/m2
kWh/rok

Przybliżony stopień obciążenia inwertera
Wartość
natężenia
promieniowania
słonecznego
Ilość energii
docierająca
do instalacji
w danym
przedziale
natężenia
promieniowania
słonecznego
Procentowy
 udział energii
 w danym
 przedziale
1,1:1
1:1
0,9:1
0,8:1
Stosunek
 mocy
inwertera do
 instalacji PV
900-1000
11,5392
1,10%
0,9-0,8
1-0,9
1-1,1
1,1-1,2

800-900
30,2278
2,89%
0,8-0,7
0,9-0,8
1-0,9
1-1,1

700-800
53,1489
5,08%
0,7-0,6
0,8-0,7
0,9-0,8
1-0,9

600-700
96,1637
9,20%
0,6-0,5
0,7-0,6
0,8-0,7
0,9-0,8

500-600
133,2412
12,74%
0,5-0,4
0,6-0,5
0,7-0,6
0,8-0,7

400-500
170,9248
16,35%
0,4-0,3
0,5-0,4
0,6-0,5
0,7-0,6

300-400
174,6331
16,70%
0,3-0,2
0,4-0,3
0,5-0,4
0,6-0,5

200-300
157,9091
15,10%
0,2-0,1
0,3-0,2
0,4-0,3
0,5-0,4

100-200
148,9584
14,25%
0,1-0
0,2-0,1
0,3-0,2
0,4-0,3

0-100
68,7983
6,58%
0
0,1-0
0,2-0,1
0,3-0,2


Jak pokazuje powyższa tabela znacznie, bo aż 45% energii dociera do instalacji fotowoltaicznej w zakresie niskiego natężenia promieniowania słonecznego 100 - 400 W/m2 to zacznie więcej niż ilość energii, jaka dociera w zakresie wysokiego natężenia promieniowania 700 - 1000 W/m2 gdzie jest to zaledwie niecałe 9%. Z analizy wynika, że każde przewymiarowanie instalacji będzie przyczyniać się do nieefektywnej pracy inwertera przy przetwarzaniu znacznej części energii. Z kolei nie dowymiarowanie inwertera spowoduje efektywniejszą jego pracę przy niskich wartościach nasłonecznienia 100 - 300 W/m2 przy ryzyku wyłączenia i niezagospodarowania zaledwie 1% energii.

Więcej o doborze inwerterów w przygotowywanej książce o małych instalacjach fotwoltaicznych 
Prześlij komentarz