Zastínění fotovoltaických panelů – problém minulosti?

Dopady částečného zastínění na fotovoltaické panely

Jasné sluneční světlo, na obloze ani mráček a na střeše fotovoltaický systém – dokonalé podmínky, které vlastníkům fotovoltaických systémů umožňují vyrábět solární energii s vysokým výnosem. Jen zřídka však na střechách nedochází k žádnému zastínění, jelikož na fotovoltaické panely často dopadá stín stromů, sloupů, televizních antén či sousedních budov. Výsledkem (předpokládaným) je nižší výstup a výnos. Podrobnější pohled však rychle odhalí, že ztráty v důsledku nerovnoměrného zastínění mají ve skutečnosti na celkový roční výnos jen zanedbatelný vliv. Klíčovým faktorem je zde zajištění správného rozmístění panelů v kombinaci se správným střídačem.

Vyvrácení přetrvávajícího mýtu

Stále je rozšířeno přesvědčení, že v důsledku zastínění fotovoltaických panelů (například spadaným listím) celý fotovoltaický systém nevyrábí žádnou energii nebo jí vyrábí jen velmi málo. Tento názor je podobný myšlence, že ze zahradní hadice nestříká žádná voda nebo jí stříká jen velmi málo, dojde-li ke zmáčknutí hadice, a to bez ohledu na místo zmáčknutí. Toto tvrzení je již dlouho zastaralé, jelikož řešení je nyní zabudováno do každého panelu v podobě paralelních diod.

Vyšší výkon díky efektivnímu sledovacímu algoritmu MPP

Aby se minimalizovaly ztráty v důsledku zastínění nebo ztráty nepřizpůsobením, jsou jednovětvové či vícevětvové střídače vybaveny jedním (nebo i více) trackery bodů maximálního výkonu (MPP – Maximum Power Point). V ideálním případě je každá větev vybavena jedním trackerem MPP, který neustále určuje optimální pracovní bod připojených větví, a tím zajišťuje, že je výkon fotovoltaického systému stále maximální.

Dynamic Peak Manager – efektivní správa zastínění je standardní součástí dodávky

Inteligentní systém správy zastínění (v ideálním případě již integrovaný ve střídači) zajišťuje maximální výnos i v případě částečného zastínění; to znamená, že do rozmístění lze zahrnout i oblasti střechy s částečným zastíněním. Dynamic Peak Manager od společnosti Fronius je inteligentní sledovací algoritmus MPP, který zjišťuje zastínění a optimalizuje výnos na úrovni větve. Pracuje tak, že v pravidelných, přibližně 10minutových intervalech zjišťuje a analyzuje křivku celkového výkonu napětí, přičemž vždy určí nejúčinnější pracovní bod fotovoltaického systému (bod maximálního globálního výkonu).

Příklad zastínění komínem

Simulace zastínění s použitím nezávislého simulačního softwaru ukazuje, že roční ztráty v důsledku zastínění jsou malé.  Základem je vzít v úvahu dvě různé kategorie ztrát.

Ztráty v důsledku částečného zastínění konkrétního panelu: Různé stínící objekty (v tomto případě komín) blokují sluneční světlo a na fotovoltaické panely ho dopadá méně. Takto sníženou míru dopadu světla nedokáže optimalizovat žádný střídač, optimalizátor výkonu ani mikrostřídač – jediným řešením je v tomto případě odstranění objektu, který vrhá stín.

Ztráty nepřizpůsobením (což jsou ztráty v důsledku propojení ve větvích) lze naopak výrazně snížit použitím inteligentního sledovacího algoritmu MPP: jak je vidět v tabulce, díky použití Dynamic Peak Manageru jsou na úrovni panelu ztráty nepřizpůsobením přibližně o dvě třetiny nižší než ztráty v důsledku zastínění.

Výsledky zastínění za rok na základě simulace s vodorovně uspořádanými fotovoltaickými panely

Výsledky simulace jasně ukazují, že důsledkem částečného zastínění konkrétního panelu jsou mnohem vyšší procentní ztráty (přibližně 0.18 %) než ztráty nepřizpůsobením (přibližně 0.06 %). Pokud je střídač, který funguje jako srdce fotovoltaického systému, vybaven účinnou funkcí sledování MPP a inteligentní správou zastínění, což platí pro všechny střídače Fronius, můžete mít jistotu, že dosahujete optimální výnosy i v náročných okolních podmínkách a že váš hardware a software pracuje v dokonalém souladu – bez dalších komponent či nákladů.

Je řešením optimalizátor výkonu?

Ačkoli i optimalizátory stejnosměrného proudu mohou v případě zastínění zvyšovat výkon systému, jen zřídka je toto řešení hospodárné: optimalizátor se pokouší optimalizovat každý panel s použitím jeho vlastního algoritmu MPP. Optimalizátor výkonu díky regulaci napětí na úrovni panelu rozhodně poskytuje výhody, zejména při slabém zastínění, ovšem pouze do té doby, než se aktivují paralelní diody.

Převodníky DC/DC jako přidané komponenty samy potřebují energii a spotřebovávají ji dokonce i v pohotovostním režimu, takže ji fotovoltaický systém musí nejprve vyrobit. V důsledku toho je dosažené zvýšení výnosu často nižší, takže obvykle nepokrývá vyšší investiční náklady. Mnoho přidaných komponent, které je třeba umístit ke každému panelu, navíc snižuje celkovou spolehlivost systému a riziko výpadku fotovoltaického systému se tím zvyšuje.