Fotowoltaika pytania i odpowiedzi. Poniżej lista pytań związanych z fotowoltaiką oraz odpowiedzi. Zapraszamy do lektury.
Fotowoltaika pytania – panele słoneczne polikrystaliczne i monokrystaliczne – różnica
Na rynku światowym aktualnie można dostać trzy rodzaje paneli słonecznych. Pierwszy moduły cienkowarstwowe wykonane w technologii CIS aktualnie już nie produkowane. Posiadały one sprawność na poziomie 6-8% i były bardzo mało wydajnie. Tego typu panele słoneczne są już nieprodukowane z uwagi na ich niską opłacalność.
Aktualnie w sprzedaży dostępne są panele polikrystaliczne i monokrystaliczne. Różnią się w zasadzie tylko sprawnością. Panele polikrystaliczne posiadają sprawność na poziomie 14-17% natomiast panele monokrystaliczne pomiędzy 17% – 22%. Objawia się to różnica powierzchni obu modułów. Na powierzchni monokrystalicznej takiej samej jak polikrystaliczna można uzyskać większą wydajność w Watach. W przypadku instalacji jednego czy nawet kilku modułów fotowoltaicznych nie ma to większego znaczenia. Jeżeli jednak budujemy elektrownie słoneczną o dużej mocy i zależy nam na umieszczeniu jak największej mocy na jak najmniejszej powierzchni warto wybrać panele monokrystalicznie
Inne aspekty, które można powszechnie wyczytać na forach internetowych nie mają znaczenia a są jedynie wymyślonymi legendami.
Regulator MPPT i PWM czym się różnią ?
W akumulatorowych systemach ładowania rozróżniamy dwa typy regulatorów ładowania. Pierwszy PWM charakteryzuje się tym, że zawiera napięcie panela słonecznego do aktualnego napięcia akumulatora. Niestety ogranicza to moc modułu fotowoltaicznego do aktualnego napięcia akumulatora a więc w niektórych wypadkach nawet o 40%. Tego typu regulatory przeznaczone są do jednego modułu fotowoltaicznego lub to kilku połączonych równolegle. Regulatory PWM cechuje przystępna cena i powszechna dostępność u każdego sprzedawcy.
Drugim układem pozwalającym na ładowanie akumulatorów żelowych za pomocą paneli słonecznych jest regulator ładowania ze śledzeniem punktu mocy MPPT. Rozdziela on napięcie modułu fotowoltaicznego od napięcia akumulatora dzięki czemu nie ogranicza napięcia i umożliwia wykorzystanie pełnej mocy panela fotowoltaicznego.
Ponadto układy MPPT oferują stałe śledzenie punktu mocy a więc na bieżąco sprawdzają gdzie w danej chwili i przy danym oświetleniu panel słoneczny posiada najlepsze napięcie oraz moc. Takie rozwiązanie pozwala na ładowanie w zacienionych miejscach i w miesiącach o słabym nasłonecznieniu o 25% skuteczniejsze niż przy regulatorach z układem PWM
Czy akumulator z elektrolitem ciekłym nadaje się do fotowoltaiki ?
Każdy akumulator będzie pracował lepiej lub gorzej z panelem fotowoltaicznym. Niektóre regulatory ładowania wręcz umożliwiają pracę z akumulatorami z elektrolitem ciekłym. Różnica między akumulatorem z elektrolitem ciekłym a akumulatorem żelowym lub AGM polega na tym, że te pierwsze nie są przeznaczone co cyklicznej pracy, ładowanie i rozładowywanie. A
kumulatory z elektrolitem ciekłym dużo szybciej tracą swoje parametry i pojemność. Już po pierwszych kilku głębokich rozładowaniach mogą utracić 20-30% swojej nominalnej pojemności podczas gdy akumulatory AGM i z elektrolitem zżelowanym efekt ten będą osiągały dopiero do ok 400 cykli.
Warto również wspomnieć, że żaden akumulator nie lubi długotrwałego stanu głębokiego rozładowania a już szczególnie nie są odporne na to konstrukcje z elektrolitem ciekłym. Na pytanie czy można używać akumulatorów z elektrolitem ciekłym w fotowoltaice odpowiedź brzmi tak jednak trwałość ich będzie dramatycznie mniejsza niż akumulatorów do tego przeznaczonych.
Jak połączyć panele słoneczne z regulatorem, akumulatorem i przetwornicą ?
Sposób łączenia prostych systemów fotowoltaicznych nie powinien nikomu nastręczać trudności. Całą instalację łączymy dwoma przewodami gdzie czerwony przewód to plus a czarny przewód to minus. Zaczynamy od połączenia akumulatora żelowego do regulatora i jednocześnie pod te same klemy podłączamy przetwornicę napięcia. W następnym kroku dołączamy panele słoneczne do regulatora ładowania.
Nie należy wykonywać tego w odwrotnej kolejności, ponieważ regulator ładowania jest zasilany przez akumulator żelowy a to on steruje całym systemem. Jeżeli podłączymy najpierw panele słoneczne do regulatora ładowania istnieje ryzyko jego uszkodzenia z uwagi na wysokie napięcie dochodzące z modułu fotowoltaicznego. Na końcu podłączamy pod wyjście LOAD odbiorniki 12V lub 24V w zależności jakim systemem dysponujemy oraz odbiorniki 230V do przetwornicy napięcia.
Do czego służy przetwornica napięcia ?
Systemy akumulatorowe produkują napięcie stałe o napięcie 12V lub 24V a czasami 48V. Takie napięcie jest idealne do przechowywania go w akumulatorach. Niestety do zasilania większości odbiorników domowych potrzebne jest napięcie przemienne 230V. Dzięki zastosowaniu przetwornicy napięcia możliwe jest otrzymania napięcie 230V bezpośrednio z akumulatora żelowego. Przetwornice napięcie cechują się stratami generowanymi podczas zamiany napięcia stałego na napięcie przemienne w granicach 10%. Oznacza to, że jeżeli wyprodukujemy 100W energii ok 10W zostanie pochłonięte na jej wytworzenie.
Panele słoneczne i połączenie równoległe i szeregowe
Różne regulatory ładowania lub sieciowe przetwornicy napięcia wymagają różnych napięć. Podstawowy regulator ładowania PWM z akumulatorem 12V będzie potrzebował napięcia nie przekraczającego 30V. Panele łączymy na dwa sposoby. W sytuacji gdy chcemy zwiększyć moc paneli słonecznych pozostaje nam połączenie równoległe. Nie zwiększa ona napięcia a jedynie prąd wyrażany w amperach. Połączenie równoległe oznacza, że przewody plus i minus łączymy ze sobą na zasadzie plusy z plusami a minusy z minusami.
Połączenie szeregowe pozwana na podniesienie napięcia a więc jego zsumowania ale bez podnoszenia prądu. Takie rozwiązanie stosuje się w regulatorach MPPT, które mają wyższy próg wejściowy napięcia dla paneli słonecznych. Generalnie warto jest stosować rozwiązania z wysoki napięciem ponieważ wraz z wzrostem napięcia rośnie sprawność odwrotnie w przypadku do połączenia równoległego gdzie ze wzrostem prądu [A] sprawność maleje.
Sytuacja jest podobna z podłączeniem akumulatorów. Jeżeli połączymy dwa akumulatory 12V o pojemności 100Ah równolegle otrzymamy akumulator 200Ah 12V. Jeżeli jednak połączymy akumulatory szeregowo otrzymamy jeden akumulator 24V o pojemności 100Ah. W obu przypadkach pojemność akumulatorów się nie zmieni a jedynie napięcie i ilość amperogodzin.
Jak przechowywać akumulator zimą?
Tak naprawdę mamy dwie możliwości. Pierwsze demontujemy akumulator i zabieramy go do ciepłego pomieszczenia dbając o to aby akumulator przechowywany był w pełni naładowany. Warto też zapewnić mu okresowe najlepiej co 3 miesiące doładowanie wyrównawcze, które może być wykonane zwykłym prostownikiem samochodowym. Przy doładowywaniu akumulatora nie ma potrzeby stosowania specjalistycznych ładowarek do akumulatorów żelowych lub AGM.
Jak dobrać panel słoneczny do akumulatora żelowego lub AGM?
Bardzo prosta zasadą jest dobór 1W panela słonecznego równe jest 1 Ah akumulatora. To bardzo ogólnikowy sposób doboru paneli i nie zawsze odpowiedni. Panel słoneczny do akumulatorów żelowych powinniśmy dobierać tak aby czas ładowania nie był krótszy niż 5 godzin i nie był dłuższy niż 10 godzin. Zbyt szybkie ładowania akumulatora żelowego poniżej 5 godzin będzie prowadziło do jego szybszej eksploatacji a nawet uszkodzenia.
Jeżeli jednak dysponujemy akumulatorem AGM czas ładowania możemy zmniejszyć do 3 godzin. Konstrukcje tego typu są odporne na wysokie ciśnienie panujące podczas szybkiego ładowania i rozładowywania akumulatora. Należy jednak pamiętać, że nie powinno przekraczać się progu 3 godzin.
Czy panele słoneczne ładują w cieniu ?
To zależy jaki posiadamy regulator ładowania. Jeżeli jest to konstrukcja PWM to raczej nie powinniśmy liczyć, że panele słoneczne będą ładowały w cieniu lub w pogodę bezsłoneczną. Jeżeli jednak dysponujemy konstrukcją MPPT mamy 25% do 30% szans na lepsza pracę. Regulatory z układem MPPT potrafią ładować nawet zimą przy zachmurzonym niebie. Oczywiście nie z pełną mocą modułu fotowoltaicznego ale mimo wszystko potrafią dostarczać energię do akumulatora żelowego i ładować go.
Czy panele słoneczne pracują zimą i jesienią ?
Oczywiście, jeżeli tylko świeci słońce panele słoneczne będą pracować bardzo dobrze. Zimą lub późną jesienią kiedy temperatura otoczenia spada poniżej zera a panele są wychłodzone możemy uzyskać nawet 105% mocy modułu. Jak to możliwe ? Każdy panel słoneczny posiada napięcie uzależnione od temperatury otoczenia.
Temperaturą wyjściową dla pomiarów każdego modułu fotowoltaicznego jest 25C. Wszystko powyżej oznacza spadek napięcia na module a wszystko poniżej oznacza wzrost napięcia. Producenci modułów fotowoltaicznych deklarują o ile napięcie spada lub maleje. Przeważnie jest to w granicy ok 0,40 mV na każdy 1 stopień Celsjusza. Jeżeli jednak zastanie nas zima lub jesień, a niebo będzie wyjątkowo pochmurne musimy przygotować się na brak ładowania zarówno z kontrolerami PWM jak i tradycyjnymi MPPT
Na ile wystarczy mi akumulator żelowy ?
Generalnie każdy akumulator żelowy lub AGM ma projektowane ok 400 cykli. Oznacza to, że gdybyśmy go codziennie ładowali i rozładowywali średnio po ok 1 roku i 2 miesiącach akumulator osiągnął by swoją projektowaną żywotność i od tego czasu znacząco traciłby na pojemności. Mówimy tu oczywiście o pełnych 100% cyklach, które w rzeczywistości zdarzają się dość rzadko.
Przy zwykłej pracy np. w domku letniskowym lub kamperze gdzie praca odbywa się okresowo np. kwiecień – sierpień i akumulator nie zawsze jest rozładowywany do końca możemy liczyć na trwałość na poziomie od 4 do nawet 8 lat o ile zastosujemy akumulator markowego producenta.
Jeżeli jednak eksploatujemy akumulator niewłaściwie, pozostawiamy go na długi okres rozładowany lub rozładowujemy go poniżej napięcia krytycznego 10.5 V lub 9.5 V w zależności producenta, możemy utracić jego parametry nawet po kilku tygodniach.
Czy system fotowoltaiczny można zamontować samemu ?
Jeżeli jest to system fotowoltaiczny akumulatorowy możemy instalacje przeprowadzić sami z zachowaniem odpowiednich środków bezpieczeństwa. Większość sprzedawców oferuję gotową instrukcję montażu, który można przeprowadzić samodzielnie z użyciem podstawowych narzędzi,
Sprawa ma się inaczej z elektrowniami sieciowymi, które z uwagi na swoją konstrukcję są trudne do instalacji zwłaszcza panele słoneczne na dachu. Do tego dochodzi certyfikat OZE UDT, który niezwykle przydaje się podczas zgłaszania instalacji do zakładu energetycznego. Instalacje elektrowni słonecznej sieciowej zdecydowanie warto jest powierzyć instalatorowi.
Korzystając z usług instalatora otrzymamy również niższy VAT 8% na podzespoły i na montaż a kupując podzespoły samemu będziemy zmuszeni zapłacić 23% stawki VAT.
Akumulator z elektrolitem żelowym i AGM czym się różnią ?
To obydwa akumulatory kwasowe. Pierwszy żelowy posiada elektrolit zagęszczony krzemionką dzięki czemu nie rozwarstwi się on i nie odkleja od płyt i nadaje się idealnie do powolnego ładowania i rozładowywania i uzyskiwania głębokich cykli bez uszczerbku na akumulatorze.
Drugi typ to również akumulator z elektrolitem kwasowym jest on jednak uwięziony w matach szklanych pomiędzy ołowianymi płytami. Taka konstrukcja dobrze znosi wysokie ciśnienie powstające podczas szybkiego ładowania i rozładowywania.
To również akumulator przeznaczony do pracy cyklicznej ale o dużo większej dynamice ładowania i rozładowywania. Stosowany np. w wózkach elektrycznych lub innych urządzeniach wyposażonych w silnik. Tego typu akumulatory mogą być również stosowane razem z systemem fotowoltaicznym gdzie znajduje się przetwornica napięcia dużej mocy, która rozładowywuje akumulator w czasie krótszym niż 5 godzin.
Czy można zamontować dwa panele słoneczne w różnych kierunkach ?
Tak o ile dysponujemy dwoma regulatorami ładowania podłączonymi do jednego akumulatora. W takim wypadku bez problemu możemy ustawić panele słoneczne w dowolnym kierunku oraz pod dowolnym kątem.
Nie jeżeli dysponujemy jednym regulatorem ładowania bez względu jak połączone są panele słoneczne czy to równolegle czy szeregowo. W sytuacji gdy jeden panel znajdzie się w gorszych warunkach oświetleniowych będzie on tak mocno zaniżał pracę całego systemu, że jego wypadkowa będzie gorsza niż jeden panel skierowany w najbardziej optymalnym kierunku.
Jeżeli decydujemy się na montaż dwóch modułów fotowoltaicznych z jednym regulatorem ładowania należy zadbać o to aby były one usytuowane zarówno w tym samym kierunku jak i pod tym samym kątem.
