Inteligentne sieci paneli fotowoltaicznych

Jak uzyskać z paneli słonecznych więcej prądu? Zwiększając ich inteligencję.

Instalacje ogniw fotowoltaicznych w których wykorzystywanych jest kilka paneli mają pewien minus - im więcej ogniw jest podłączonych do pojedynczego centralnego falownika (urządzenia przekształcającego prąd stały wytwarzany w panelach słonecznych na prąd zmienny), tym mniej wydajna staje się cała instalacja. Wynika to z faktu, że ów scentralizowany falownik kontroluje impedancję wszystkich podłączonych do niego paneli fotowoltaicznych, a panele nie są wszystkie takie same i nie pada na wszystkie taka sama ilość światła.

Centralny falownik musi dostosowywać się więc do najgorzej pracującego panelu, ustawiając taką impedancję całego systemu, która produkuje maksimum prądu z najbardziej chorowitego ogniwa w stadzie. Nadmiar ładunków elektrycznych wytwarzany przez pozostałe panele marnuje się i kończy jako ciepło odpadowe.

Jedno z proponowanych rozwiązań tego problemu to zastąpienie centralnego falownika mikrofalownikami dołączonymi do każdego z paneli. Jednak podejście to ma pewien istotny problem - zwiększa koszt, przez co trudno jest wykorzystać je w dużych instalacjach, no i mikrofalowniki są podatne na awarię (np. zawierają kondensatory elektrolityczne), przez co konieczna musi być częstsza konserwacja instalacji. W przypadku instalacji słonecznych montowanych na dachach oznacza to konieczność częstszego prowadzenia prac wysokościowych, co pociąga za sobą wzrost wskaźnika liczby zgonów na megawatogodzinę. To właśnie konieczność prowadzenia prac konserwacyjnych na wysokościach powoduje, że energia słoneczna czy energia wiatru ma na swoim koncie więcej ofiar za każdy megawat płynący do gniazdek niż energia jądrowa, chociaż oczywiście wszystkie te technologie nie umywają się do pokłosia śmierci sianego przez energię węgla (wystarczy sprawdzić, ilu górników ginie na megawatogodzinę uzyskiwaną z węgla, nawet w krajach rozwiniętych, żeby nie spoglądać na Chiny).

Kalifornijski startup Tigo Energy proponuje inne rozwiązanie. Wykorzystuje ono łączność bezprzewodową do zwiększenia inteligencji poszczególnych paneli i zwiększenia wydajności całego systemu. Technologia ta zostanie teraz przetestowana przez firmę Sun Light & Power, która buduje właśnie instalację dachową składającą się z prawie 2000 paneli słonecznych o mocy ponad pół megawata. Dzięki indywidualnemu monitorowaniu, sterowaniu i optymalizacji pracy każdego z paneli system ma pozwolić na uzyskanie 6 do 8% więcej energii .

System Tigo stosuje dość proste, odporne na awarię urządzenia elektroniczne - obwód modyfikujący impedancję oraz bezprzewodowe łącze 2,4 GHz. Intelekt systemu jest scentralizowany - moduły nadają informację o mocy podłączonego do nich panelu co 3 sekundy, centralna jednostka przelicza te dane, oblicza jaka będzie optymalna impedancja każdego z paneli a następnie nadaje z powrotem radiowo odpowiednie parametry. Dzięki temu każdy panel wytwarza maksymalną moc, a centralny falownik może skupić się na przetwarzaniu wysyłanego przez ogniwa prądu stałego na prąd zmienny.

Urządzenia podnoszą koszt całej instalacji o około 4,5%, co według prezesa Sun Light & Power powinno zwrócić się przez zimę. Systemy takie powinny według niego stać się powszechne w ciągu trzech do czterech lat. No i mają one jeszcze jedną zaletę - przeliczane na bieżąco dane o produkcji prądu ze słońca można w sposób ciągły wyświetlać na ekranach reklamowych lub stronach WWW, demonstrując pro-ekologiczne podejście.

[na podstawie IEEE Spectrum]

Leszek Karlik

Więcej o: