Optymalizator mocy paneli słonecznych. Jak działa i co daje instalacji fotowoltaicznej?

Optymalizator mocy stanowi opcjonalny dodatek do standardowego wyposażenia wchodzącego w skład systemu PV. Urządzenie to pozwala regulować w sposób optymalny niedopasowania prądowo-napięciowe w ramach paneli fotowoltaicznych, a w niektórych wariantach również zapewniać precyzyjne monitorowanie pracy całej instalacji. W niniejszym artykule przybliżymy naszym czytelnikom sposób działania tego urządzenia, podamy korzyści wynikające z jego zastosowania oraz wyjaśnimy, jak przebiega montaż optymalizatorów. Na koniec wspomnimy także o dość powszechnym konflikcie, który sprowadza się do odpowiedzi na pytanie na to, czy wybrać mikroinwerter czy optymalizator. Serdecznie zapraszamy do lektury.

Optymalizator mocy – zasada działania i montaż

Główne zadanie opisywanego urządzenia polega na wyszukiwaniu punktów mocy maksymalnej w ramach poszczególnych paneli, z których składa się instalacja PV. Mimo że implementacja tego rozwiązania różnie prezentuje się w detalach w zależności od konkretnego producenta, kluczowa idea zawsze pozostaje taka sama – optymalizator mocy paneli słonecznych ma dbać o optymalny poziom ich obciążenia. Odbywa się to poprzez dostosowywanie tegoż poziomu do warunków otoczenia w taki sposób, aby w każdym momencie generowana przez moduł moc była maksymalna w stosunku do bieżącej specyfiki oświetlenia i to bez względu na napięcie oraz energię elektryczną generowaną przez resztę obecnych w szeregu modułów.

Niezależność względem pozostałych modułów w szeregu jest przy tym niezwykle istotnym atutem. W przypadku bowiem niezastosowania optymalizatora mocy cień pojawiający się w obrębie powierzchni panelu obniży efektywność pracy nie tylko jego, ale również innych połączonych z nim w szeregu paneli. Alternatywnie może też dojść do tzw. odcięcia zacienionego modułu przez diody obejściowe, czyli jego wykluczenia z szeregu, co również nie jest optymalnym rozwiązaniem.

Jeśli chodzi z kolei o montaż optymalizatorów, zwykle przeprowadzany jest on w ramach puszek połączeniowych paneli PV lub instalacja odbywa sie tuż przy samych modułach. Na rynku coraz częściej można spotkać się także z modułami z już wbudowanym urządzeniem tego rodzaju. Wówczas taki panel z optymalizatorem mocy fabrycznie uwzględnionym w jego wyposażeniu standardowym nazwiemy modułem smart.

Kiedy stosować optymalizator mocy paneli słonecznych?

Co do zasady panel z optymalizatorem mocy sprawdzi się najlepiej przede wszystkim wtedy, kiedy dochodzi do cyklicznych niedopasowań prądowo-napięciowych. Te mogą być spowodowane wspomnianym wcześniej przejściowym zacienieniem, ale nie tylko. Oprócz tego mogą wystąpić również z uwagi na czynniki takie jak m.in.:

• niejednakowa prędkość starzenia się ogniw w panelach PV,
• system zainstalowany na niejednolitych płaszczyznach dachu,
• nierównomierny stopień nagrzewania się paneli oraz uwzględnionych w nich ogniw,
• drobne usterki lub poważniejsze awarie ogniw czy też diod obejściowych,
• rozmaitego rodzaju refleksy i krawędzie chmur mogące załamywać promieniowanie słoneczne,
• charakterystyczna dla danego producenta modułów tolerancja parametrów prądowo-napięciowych,
• miejscowe zabrudzenia w obrębie poszczególnych ogniw.

Jakie korzyści optymalizator mocy paneli słonecznych zapewnia instalacji?

We wcześniejszej części artykułu wyjaśniliśmy już, że montaż optymalizatorów pozwala uzyskać właściwą regulację pracy instalacji. Idąc dalej tym tropem, warto rozszerzyć zagadnienie o powody, dla których jest to bardzo pożądany stan.

W pierwszej kolejności należy zdać sobie sprawę z tego, że pomimo jednoznacznych wymagań dotyczących zbieżności typów i parametrów elektrycznych modułów przynależnych do tego samego szeregu, generowana przez nie moc może różnić się w istotnym stopniu chociażby ze względu na ich ulokowanie czy intensywność użytkowania. Bazowy stan obecny w systemach pozbawionych optymalizatorów mocy, polegający na obniżaniu pułapu uzyskiwanej energii dla całego szeregu paneli w związku z koniecznością dopasowania się do najsłabszego ogniwa, jest zatem zjawiskiem zdecydowanie niekorzystnym.

Panel z optymalizatorem mocy to gwarancja niezależności działania, a co za tym idzie, eliminacja problemu związanego ze zredukowanym uzyskiem mocy całego szeregu modułów powodowanym tymczasowym osłabieniem pracy tylko jednego z nich. To z kolei pozwala zmniejszyć ponoszone starty energetyczne nawet o kilkanaście procent w porównaniu do instalacji niewyposażonych w optymalizator mocy. Zastosowanie tego rozwiązania przekłada się więc w sposób bezpośredni na zmaksymalizowanie wydajności systemu, a tym samym również na zwiększenie opłacalności dokonanej inwestycji.

Jednocześnie umożliwia też poprawę współczynnika bezpieczeństwa i lepszą kontrolę nad działaniem całej instalacji. Wówczas użytkownik może liczyć nie tylko na natychmiastowe przesyłanie ze strony optymalizatora mocy raportów informujących o wykrytym defekcie, ale także na ograniczenie mocy modułów w przypadku zidentyfikowania poważnej, generującej realne zagrożenie awarii.

Mikroinwerter czy optymalizator – dość powszechny konflikt

Od kiedy na rynku zaistniały oba te urządzenia, pomiędzy ich zwolennikami trwa konflikt o wyższość jednego z nich nad drugim. Nic dziwnego, ponieważ ciężko udzielić jednoznacznej odpowiedzi na pytanie o to, czy lepszy będzie mikroinwerter czy optymalizator. Mimo że nasz zespół skłaniałby się raczej w stronę drugiego z tych rozwiązań, należy mieć świadomość, że każde z nich jest inne i każde cechuje się specyficznymi dla siebie zaletami oraz wadami. Finalną decyzję w zakresie wyboru konkretnego z nich warto podjąć zatem dopiero po gruntownym zapoznaniu się z ich charakterystyką.