Recenzja: Optymalizatory mocy SolarEdge i Tigo

16 Aug Recenzja: Optymalizatory mocy SolarEdge i Tigo

W tym artykule wyjaśnimy, dlaczego niezbędna jest optymalizacja mocy. Przyjrzymy się również głębiej i porównamy dwa systemy optymalizacji na poziomie modułów – system firmy SolarEdge i Tigo.

 

Instalowanie systemu fotowoltaicznego (PV) staje się coraz bardziej popularne, ale początkowy koszt jest wciąż stosunkowo wysoki, a pozyskanie każdego kWh energii jest niezbędne, aby zapewnić szybki zwrot inwestycji. Biorąc pod uwagę, że inwertery podłączone do sieci mają wydajność około 98%, a panele słoneczne około 20%, dochodzimy do wniosku, że większość strat energii w systemie PV występuje w obrębie paneli. Podczas gdy wiele czynników wpływa na to, ile energii wytwarzają panele słoneczne, optymalizacja systemu jest jednym z najlepszych rozwiązań w celu ograniczenia strat energii i osiągnięcia maksymalnej wydajności całego układu.

Skąd bierze się utrata energii w panelach słonecznych?

Niedopasowanie prądowo-napięciowe występuje gdy parametry elektryczne ogniwa są znacznie różne od innych parametrów, w wyniku tego w systemie następuje utrata mocy. W układzie PV moduły są połączone szeregowo ciągami, które z kolei są połączone równolegle z inwerterami. Niedopasowany moduł wytwarza znacznie mniej energii niż inne panele i zmniejsza moc wszystkich pozostałych modułów w danym ciągu. Jak opisano w badaniu Choudera, niedopasowanie modułów powoduje utracenie do 10% całkowitej generowanej energii.¹

Źródła Niedopasowania:

  • Niedopasowanie podczas procesu produkcyjnego: ogniwa fotowoltaiczne mają różną moc wyjściową nawet w modułach wysokiej jakości. Na przykład CanadianSolar CS3K-300P ma tolerancję mocy od 0 do 5 W (0–1,67%).
  • Niedopasowanie ze względu na zmienność pogody: Chmury blokują światło słoneczne, co powoduje tymczasowe zacienienie modułu fotowoltaicznego. Wysoka temperatura jest również czynnikiem, który zmniejsza moc i powoduje niedopasowanie mocy, ponieważ efekt chłodzenia nie jest taki sam dla każdego modułu w danym ciągu.
  • Niedopasowanie spowodowane przez różne ukierunkowanie modułu i lokalne zacienienie: W wielu przypadkach moduły fotowoltaiczne nie spełniają całkowicie swoich funkcji z powodu zacienienia na dachach mieszkalnych. Zacienienie to może być spowodowane różnymi przeszkodami, takimi jak kominy, drzewa, inny moduł lub dach itp. Również powierzchnia dachu może powodować, że konieczne będzie zainstalowanie modułu PV w różnych kierunkach i kątach nachylenia.
  • Niedopasowanie wynikające z nierównomiernej szybkości degradacji: moduły fotowoltaiczne ulegają degradacji z wielu powodów, takich jak: wadliwe diody obejściowe, zabrudzenie, zużycie mechaniczne, starzenie…²

Dlaczego warto używać optymalizatorów mocy?

System PV z optymalizatorami mocy pozwala każdemu modułowi wytwarzać maksymalną ilość energii. Niedopasowany moduł nie wpływa na wydajność reszty systemu. Optymalizatory mocy umożliwiają także instalowanie modułów PV w różnych orientacjach i pod różnymi kątami pochylenia, co oznacza większą elastyczność w projektowaniu procesu, lepszą estetykę dachu i większe wykorzystanie powierzchni dachu.

Rozwiązanie zaproponowane przez SolarEdge

System SolarEdge (SE) obejmuje optymalizatory SE i inwertery SE, jak pokazano na poniższych rysunkach. Każdy moduł jest podłączony do jednego lub dwóch optymalizatorów mocy. Optymalizatory mocy to przetwornice DC/DC typu buck-boost, które optymalizują produkcję energii słonecznej każdego modułu poprzez śledzenie maksymalnego punktu mocy na każdym module PV. Inwerter SolarEdge przekształca prąd stały tylko w prąd przemienny zgodny z siecią i współdziała z tą siecią. Dzięki innowacyjnej i uproszczonej konstrukcji inwertery SolarEdge są lżejsze i rzadziej ulegają awariom w porównaniu do tradycyjnych inwerterów szeregowych. Wszystko to sprawia, że cały system (optymalizatory + inwerter) jest bardziej niezawodny i stabilny.

SolarEdge Residential System
SolarEdge Commercial System​

SolarEdge zapewnia 25 lat gwarancji na optymalizatory mocy i 12 lat gwarancji na inwertery . Gdy inwertery są podłączone do Internetu, przesyłają informacje systemowe do bezpłatnej platformy monitorującej, która wizualizuje wydajność każdego modułu w systemie. Ponadto system monitorowania SolarEdge może służyć jako platforma zarządzania energią do wykorzystania wyprodukowanej energii słonecznej na własny użytek, kontroli ładowania pojazdów elektrycznych i innych urządzeń gospodarstwa domowego.

 

SolarEdge oferuje wysoce kompleksowe narzędzia programowe, które pomagają planistom, instalatorom i użytkownikom.

  • Dla planisty: narzędzie Designer zapewnia zaawansowane rozwiązanie do tworzenia układu miejsca instalacji, planowania modułów PV, wyboru odpowiedniego inwertera i optymalizatorów mocy, aby prognozować wydajność i tworzyć plan okablowania.
  • Dla instalatora: narzędzie Mapper pozwala każdemu instalatorowi szybko zapisać układ optymalizatora w Portalu monitorowania bezpośrednio na miejscu instalacji. Setapp to aplikacja mobilna, która pozwala instalatorowi szybko uruchomić inwerter nawet bez połączenia z Internetem.
Platforma monitorująca SolarEdge

Rozwiązanie zaproponowane przez Tigo

Technologię Tigo można wdrożyć według własnych potrzeb dzięki funkcji Tigo Selective Deployment. Technologia optymalizacji TS4 firmy Tigo działa niezależnie od inwerterów w układzie PV, a każdy panel można zoptymalizować w razie potrzeby. Innymi słowy, jeśli cień drzewa pada na jeden róg dachu, nie będziesz musiał kupować wyposażenia dla każdego panelu na dachu, ale tylko dla tych paneli, które są zacienione. 

Funkcja Selective Deployment firmy Tigo

Ta funkcja jest możliwa dzięki technologii Tigo o nazwie Impedance Matching and Predictive IV. Funkcja Impedance Matching tworzy tunel obejściowy wokół zacienionego modułu (czerwony moduł poniżej), który sprawia, że utrata mocy w niedopasowanym module nie wpłynie na inne moduły. Funkcja Predictive IV, współpracując z funkcją Impedance Matching, wykorzystuje statystyki zachowania modułu, aby przewidzieć optymalne ustawienia dla tego modułu w celu wygenerowania maksymalnej ilości energii. Optymalizatory Tigo są kompatybilne ze wszystkimi wiodącymi producentami inwerterów.³

Technologia Impedance Matching
System Tigo z funkcją monitorowania

System Tigo może współpracować tylko z optymalizatorami TS4-A-O, jeśli monitorowanie nie jest konieczne. Aby włączyć funkcję monitorowania, należy połączyć moduły optymalizujące, punkt dostępowy Tigo Access Point (TAP) i zestaw Cloud Connect Kit. Zestaw Cloud Kit nie jest potrzebny, jeśli został już zintegrowany z inwerterem. Firma Tigo zapewnia 25 lat gwarancji na optymalizatory mocy i 5 lat gwarancji na punkt dostępowy Tigo Access Point oraz zestaw Cloud Connect Kit.

WNIOSKI

W tym artykule omówiono kilka źródeł niedopasowania mocy. Dzięki zastosowaniu optymalizatorów mocy problem ten można znacznie zminimalizować. Omówiono rozwiązania i systemy firm SolarEdge i Tigo, aby lepiej zrozumieć sposób ich działania. Obie marki zapewniają bezpieczne rozwiązania wysokiej jakości, w tym funkcję Rapid Shut Down. Rozwiązanie zaproponowane przez Tigo jest proste, elastyczne i dostosowane do konkretnego przypadku. Propozycja SolarEdge jest kompletna, solidna i opłacalna, jeśli chcesz pełnej optymalizacji i monitorowania na poziomie modułu.

FunkcjeSolarEdgeTigo
MPPT na poziomie modułu w celu złagodzenia problemu niedopasowaniaTakTak
Wiele orientacji modułów i kątów pochyleniaTakTak
Niezbędne optymalizatory mocy na każdym moduleTakNie
Niezbędna minimalna ilość optymalizatorówTakNie
Może być stosowany z innymi inwerterami innych firmNie Tak
Monitorowanie na poziomie modułuTakTak 
Subskrypcja w celu otrzymania funkcji monitorowania na poziomie premiumNieTak 
25 lat gwarancji na optymalizator mocyTakTak
Kompleksowy system z ładowarką do pojazdów elektrycznych, funkcją Smart House, magazynowaniem energiTakNie 

Bibliografia

 

1

A. Chouder and S. Silvestre, “Analysis Model of Mismatch Power Losses in PV Systems,” Journal of Solar Energy Engineering, vol. 131, no. 2, p. 024504, 2009

2

Solaredge case study mismatch commercial rooftops Netherlands, SolarEdge

3

T. Doyle, R. Desharnais and T. Erion-Lorico, “2019 PV MODULE RELIABILITY SCORECARD,” PVEL, 2019

4

Optimization with Predictive IV and Impedance Matching, Tigo Resource Center, Tigo

5

MySolarSystem Part II. The Problem with Solar: Mismatch, Tigo Resource Center, Tigo

6

Inverter Compliance, Tigo Resource Center,Tigo