Każdy właściciel fotowoltaicznego systemu zasilania czy to akumulatorowego czy sieciowego bardzo dobrze wie, że jej sprawność jest największa kiedy świeci słońce. Wtedy przeważnie nie martwimy się o niedobory energetyczne i na bieżąco bez ograniczeń korzystamy z energii słonecznej. Jeżeli jednak z rozpoczęciem jesieni słońca jest coraz mniej systemy fotowoltaiczne zaczynają pracować coraz słabiej czasami nawet do takiego stopnia, że właściciel ma wrażenie jakby system uległ uszkodzeniu. Niestety w Polsce mamy taką a nie inna strefe klimatyczną i miesiące od listopada do marca obarczone są niskim nasłonecznieniem i krótkim dniem. Przy projektowaniu zestawu fotowoltaicznego należy to mieć na uwadze a już szczególnie należy mieć na uwadze, że w miesiącach zimowych dzień jest krótszy od nocy a do tego często pochmurny.
Czy panele słoneczne ładują w cieniu.
Odpowiedź na to pytanie nie jest jednoznaczna. Latem w zachmurzony dzień nawet regulatory PWM ładują w pewnym stopniu akumulatory, regulatory ze śledzeniem punktu mocy MPPT radzą sobie z tym jeszcze lepiej nawet o 25% lepiej niż klasyczne regulatory PWM. Niestety zimą kiedy słońce jest nisko nad horyzontem do tego niebo jest całkowicie zachmurzenie na ładowanie raczej nie powinniśmy liczyć w przypadku regulatorów PWM. Natomiast regulatory MPPT mogą zaoferować 1-5% mocy. Niestety jest to zbyt mało aby system pracował tak dobrze i dynamicznie jak latem i jedynym rozwiązaniem jest stanowcze ograniczenie konsumpcji w niektórych przypadkach nawet do zera aby nie zniszczyć akumulatorów. W tym miejscu warto zaznaczyć, że aby osiągnąć najlepsze wyniki w ładowaniu w pochmurne zimowe dni warto jest łączyć panele szeregowo w jak najwyższe napięcie na które pozwala regulator MPPT. Uwaga regulatory PWM nie pozwalają na łączenie paneli słonecznych szeregowo a jedynie równolegle.
Różnica między regulatorami ładowania PWM a MPPT.
Regulatory ładowania MPPT oraz PWM to dwie różne konstrukcje nie tylko pod względem wykonania i pracy ale również ceny. Układy ze śledzeniem punktu mocy MPPT są zdecydowanie droższe niż PWM. Pierwszy rodzaj regulatora ładowania PWM poza atrakcyjną niską ceną charakteryzuje się niezbyt udaną konstrukcją techniczną. Zwiera on bowiem napięcie panela słonecznego do napięcia akumulatora. Oznacza to w rzeczywistości, że panel słoneczny, który przykładowo posiada napięcie 19V dla pełnej mocy zwarty do rozładowanego akumulatora o napięcie 12V równa napięcie do napięcia akumulatora i ogranicza moc modułu o 7 V. W najprostszym rozumieniu oznacza to że panel słoneczny o mocy 100W napięciu roboczym 19V i prądzie 5,25A zwarty do akumulatora o napięciu 12V będzie posiadał ograniczoną moc 63W oczywiście z czasem jak napięcie będzie rosło moc modułu również będzie się zwiększać tak aby przy 13W osiągnąć 68W itd. Są to wyliczenia szacunkowe ale można je przyjąć na potrzeby oszacowania straty mocy.
Niestety głównie z tego powodu regulatory ładowania nie ładują w zachmurzone dni a tym bardziej w dni zimowy gdy słońce jest nisko nad horyzontem a niebo całkowicie zachmurzone. Niemniej jednak w dobrze sprawują się latem przy pełnym słońcu i mogą być stosowane z powodzeniem w prostszych systemach fotowoltaicznych.
Drugi układ regulatorów ładowania to system śledzenia mocy MPPT. Po pierwsze nie zawiera napięcia panela słonecznego do akumulatora i dzięki temu pracuje z pełną realną mocą modułu fotowoltaicznego. Dzięki temu umożliwia też łączenie paneli szeregowo i zwiększanie napięcia co znacząco podnosi sprawność całego systemu. Regulatory MPPT na bieżąco sprawdzają gdzie aktualnie znajduje się najlepiej napięcie i prąd. Wynikiem mnożenia napięcia i prądu jest jednostka mocy wyrażona w Watach. Napięcie i prąd jest różne w zależności od pory dnia i pory roku, pogody oraz temperatury panela słonecznego.
Dzięki zastosowaniu układu MPPT latem w pochmurne dni możemy liczyć nawet na 50% mocy ładowania jednak zimą w najgorsze “panele słoneczne” najlepiej pracują wtedy kiedy mamy słońce.
Najgorsze miesiące dla fotowoltaiki.
Już od miesiąca listopada dzień zaczyna robić się znacząco krótszy a ilość promieni słonecznych docierających do nas staje się coraz mniejsza. Kolejne miesiące grudzień, styczeń luty i marzec są miesiącami na które przypada jedynie 5% całorocznej produkcji energii fotowoltaicznej. W tych miesiącach należy znacząco ograniczyć konsumpcję aby nie narażać akumulatora na stałe głębokie rozładowanie.
Jak zadbać o akumulator w miesiącach jesienno zimowych.
W miesiącach bez słońca łatwo jest doprowadzić do trwałego i głębokiego rozładowania akumulatora żelowego bądź AGM i w efekcie doprowadzić do jego uszkodzenia lub zmniejszenia pojemności. Dla akumulatora żelowego najlepszym możliwym napięciem jest każde napięcie powyżej 12,8V z takim napięciem lub wyższym możemy bezpiecznie przez długi czas składować akumulator. Napięcie z zakresu 12.5V – 11V jest napięciem rozładowanego akumulatora i długotrwałe przetrzymywanie go w takim sanie będzie prowadziło do zmniejszenia jego pojemności. Natomiast napięcie poniżej 10.5V może trwale uszkodzić akumulator.
Dlatego też warto jest w miesiące bezsłoneczne albo odłączyć akumulator, naładować go do pełna prostownikiem i tak przechowywać doładowywując średnio co 3 miesiące lub pozostawić podłączonego pod system fotowoltaiczny bez obciążenia. Drugie rozwiązanie jest najlepsza opcją nawet wtedy kiedy akumulator miałby stać w mrozie.
