A hagyományos napelemes rendszereknek a rengeteg előnyük mellett vannak gyengeségeik is. Ezen gyengeségek nagy részét kiküszöbölik az „okos napelem” rendszerek, ami jelentős többlethozamot jelent a hagyományos rendszerekhez képest.
Az okos rendszerek titka a napelem-szintű teljesítményoptimalizálásban rejlik.
Az okos napelem teljesítményoptimalizálása
- Az okos napelem rendszerek minden esetben több hozamot produkálnak, mint a hagyományos napelemes rendszerek. Ez a különbség könnyen lehet akár 25-35% is!
- Sok olyan esetben is telepíthetők napelemes rendszerek okos modulok felhasználásával, amikor a hagyományos rendszerek nem, vagy sokkal korlátozottabban telepíthetők. Ugyanezen okok miatt adott tetőre nagyobb teljesítmény telepíthető, mint a normál napelemek alkalmazásával!
- Sokkal hosszabb garanciaidő, mint a hagyományos rendszereknél, ami a Solar Edge inverter magasabb megbízhatóságából adódik!
- Az ár alapból tartalmazza a monitoring és felügyeleti rendszer árát is!
- Kisebb villanyszerelési költségek!
- Sokkal biztonságosabb megoldás!
Az okos napelemes rendszer előnyei
1. Az okos modulok minden esetben több hozamot produkálnak, mint a hagyományos napelemek. Ez a különbség egészen 25-35% is lehet
A többlethozam a napelemenkénti maximális munkapont-keresésből adódik. A hagyományos rendszerekben az inverter a sorba kapcsolt napelemek közös maximális munkapontját keresi meg, amiből számos veszteség adódik. A modulok soha nem termelnek egyformán és a napelem-sor mindig a sorban található legrosszabb napelem működésének megfelelően működik. A napelemek különbözőségéből adódó veszteségek független mérések szerint 1,5-10%-ig terjedhetnek abban az esetben, ha nincs meghibásodott napelem a rendszerben!
A legjobb minőségű, kis toleranciával gyártott vadonatúj modulokból épített napelem-sornál ez a hozamveszteség a legoptimálisabb laboratóriumi mérési esetben is minimum 1,5%, volt (valódi körülmények között inkább 3% a minimum). Ez a napelemek használatával, öregedésével csak rosszabbá válik. Pl. amikor a sorban valamilyen telepítési adottság miatt a modulok hőmérséklete különbözik, akkor ez a veszteség tovább növekszik, az egy-egy modulra került szennyeződés (madárpottyantás, falevél, stb.) esetében még tovább növekszik az okozott hozamveszteség. Olyan helyen, ahol árnyék vetődik a napelemek bármelyikére is, ott jelentős (átlagosan 20%) többlettermelés várható az okos modulokkal kiépített rendszertől a hagyományos napelemes rendszerekhez képest. A Solar Edge inverterek hatásfoka állandó 99,5% mind árnyékmentes, mind árnyékolt körülmények között. Ez magasabb, mint bármely normál inverter legjobb hatásfoka, ami csak az optimális körülmények között igaz, az attól eltérő esetekben még kedvezőtlenebb.
2. Sok olyan esetben is telepíthetők napelemes rendszerek az okos modulokkal, mikor a hagyományos rendszerek nem, vagy sokkal korlátozottabban telepíthetők. Ugyanezen okok miatt adott tetőre nagyobb teljesítmény telepíthető. mint a normál napelemek alkalmazásával.
A hagyományos napelemes rendszerek napelem sorai csak egy, azonos síkban telepíthetőek. Ha ehhez nincs megfelelő hely, akkor a telepítés vagy teljesen lehetetlenné válik, vagy soha nem fog optimálisan működni. Az árnyékos helyeket a lehetőség szerint ki kell hagyni, mert ha a rendelkezésre álló helyre a nap folyamán bármikor árnyék vetődik az jelentős hozamveszteségeket okoz, ezért az „okos” megoldás előnyösebb.
Ez azt is jelenti, hogy egy nem tökéletes tető esetén az okos panelek sokkal több energiát termelnek, mint egy hagyományos napelemes rendszer moduljai, ráadásul a modulonkénti munkapont keresés miatt az okos panelekből sokkal több felrakható a tetőre, mert olyan helyek is kihasználhatók, amik a hagyományos napelemek telepítésére nem alkalmasak. Ez további többlethozamot eredményez.
3. Sokkal hosszabb garanciaidők, mint a hagyományos rendszereknél
A legtöbb jó minőségű inverter esetében 5 év a jótállás. Ritkán, de egyes termékeknél előfordul 10 év is, ennél hosszabb garancia csak drága pénzért vásárolható. A Solar Edge inverterek alapból 12 év jótállással járnak és az egyszerűbb, robosztus felépítésüknek köszönhetően a megbízhatóságuk nagyobb, élettartamuk hosszabb, mint a hagyományos invertereknek.
4. Az ár alapból tartalmazza a monitoring és felügyeleti rendszer árát is
Az okos napelemmel kiépített rendszerhez alapáron jár egy nagyon fejlett monitoring rendszer. Az adatok egy felhőben kerülnek eltárolásra a rendszer teljes élettartama alatt díjmentesen. Mivel az inverter is tárol adatokat, így abban az esetben sincs adatvesztés, ha az internetkapcsolat kiesik valami miatt egy időre. Ez sok más monitoring rendszernél nem így van, ott az adattárolási képességek hiánya miatt az internet kiesésének idejére eső működési adatok elvesznek. Az adatokat folyamatosan feldolgozza a rendszer és bármilyen rendellenesség esetében jelzi a hibát egy napelem szintjén! Erre semelyik más rendszer nem képes. A monitoring rendszer természetesen üzenetet küld bármilyen előforduló hiba esetén, így a 24 órás rendszerfelügyelet is alapból megoldott. Az adatok nyomon követhetőek egy internetkapcsolattal rendelkező eszközzel (Windows, Android, iOS), felhasználásukkal sokrétű kimutatások készíthetők.
5. Kisebb villanyszerelési költségek okos napelem esetén
Egy okos modulos rendszerben jóval kevesebb és egyszerűbb villanyszerelési anyagot kell alkalmazni a DC oldalon, mint egy hagyományos napelemes rendszerben. Ez nemcsak költségmegtakarítást, de nagyobb megbízhatóságot is eredményez.
6. Sokkal biztonságosabb az okos napelem megoldás
Egy hagyományos napelemes rendszerben a sorba kötött napelemek levezető kábelein magas (max.1000V) DC feszültség jelenik meg amíg a napelemeket napfény éri. Ez okozhat áramütést, vagy tüzet bizonyos kedvezőtlen események bekövetkeztekor (a vezetékek sérülése esetében, szétcsúszott csatlakozók esetében, tűzesetén veszélyes lehet a leolvadó szigetelés miatt, stb.)
Az okos modulokból (okos napelemből) épített rendszer kiküszöböl minden fent említett veszélyforrást.
Ennél a megoldásnál maximum 25 (1 fázisú rendszernél), vagy 50db (3 fázisú rendszernél) napelem köthető sorba, de még sem jelenhet meg soha 350V, vagy 750V-nál több a DC kábeleken. A rendszer figyeli a DC kábeleket és ívkeletkezése esetén azonnal egyenként leszabályozza a napelemeket, így az ív kialszik, nem marad a napelemeken és a DC kábeleken veszélyes feszültség.Ez a leszabályozás nem csak akkor történik meg,ha valami probléma van a napelemes rendszerrel,de minden olyan esetben, amikor az nem működik üzemszerűen. A napelemek leszabályozott állapotban vannak a telepítés, bármilyen szerelés során, de egy egyszerű áramszünet esetén is. ilyen módon ezen rendszereknél nem áll fenn az áramütés vagy a tűzkockázata. A leszabályozást követően napelemenként 1V feszültség mérhető a DC vezetékeken, miközben azok galvanikusan le vannak választva az inverterről. A DC vezetékeken mérhető max. 25, vagy 50V feszültség egy jelzőfeszültség,ami a nagyságánál fogva is veszélytelen, de teljesítmény sincs mögötte.
MÉG TÖBB INFORMÁCIÓ AZ OKOS NAPELEMRŐL:
Miért válasszam az okos napelemet?
Miért válasszam az okos napelemet?
Ha már eldöntöttük, hogy szeretnénk napelemet vásárolni, akkor érdemes fontolóra venni az okos napelem, más néven smart napelemekben kínálkozó lehetőségeket.
A smart napelem előnyei:
♦ a lehető legmagasabb energiahozam ♦ megbízhatóbb rendszerek ♦ egyszerűbb és olcsóbb a napelemes rendszer telepítése. ♦ magas árnyéktűrés ♦ rugalmasabb égtáj elhelyezés ♦ kevésbé érzékeny a környezeti hatásokra
Hagyományos és smart napelemek közötti különbség
Egy hagyományos napelemes rendszer esetén a napelem panelek sorba, vagyis sztringekbe vannak összefűzve. Erre azért van szükség, hogy a napelem által előállított egyenáramot (DC) a háztartásokban használatos váltóárammá (AC) átalakító inverter számára kiadódjon a megfelelő feszültségszint a lehető leghatékonyabb működéshez.
A sorbakötöttség azonban nagy technikai kötöttséget jelent, hiszen emiatt bármelyik, szennyeződés vagy árnyék miatt akadályoztatott napelem visszafogja az egész sztring működését. Magyarázatként: minden napelemen belül 3 cellasor és 3 bypass dióda van. Ha egy napelem panelre szennyeződés vagy árnyék kerül, akkor az érintett cellasor nem termelni fog, hanem fogyasztóvá válik, csakúgy mint a hozzá tartozó bypass dióda, amin a panel többi cellasorának árama folyik keresztül. Egyszerűbben: az árnyék által érintett cellasor melegedni kezd és már nem áram termelőként, hanem fogyasztóként viselkedik, így az egész panel teljesítménye jelentősen csökken. Ez azért hátrányos, mert egy sztringen belül az egyes modulok nem függetlenek egymástól, hiszen a rajtuk átfolyó áramerősség azonos, így a kevesebbet termelő napelem az összes többi termelését is drasztikusan korlátozza, ahogyan ez a fenti ábrán is jól látszik. Összegzésként: Hagyományos napelemek esetében mindig a leggyengébb láncszem határozza meg az egész sztring működését.
A sorbakötöttség problémáját először mikroinverterekkel próbálták megoldani, ami azt jelenti, hogy minden egyes napelemnek egy saját invertere van. Ezzel a módszerrel a problémát ki is küszöbölték, de két újabbat hoztak be, a túl magas árat és a megbízhatatlanságot. Ezen okok miatt máig nem terjedtek el széles körben a mikroinverterek.
Megjelentek viszont a teljesítményoptimalizálók. Ezek kiküszöbölik a sorbakötöttségből eredő problémákat, azonban már a mikroinverterek hátrányai nélkül. Ezek az első generációs teljesítményoptimalizálók, például a hazánkban legelterjedtebb SolarEdge vagy az Amerikában piacvezető Tigo. Sokkal népszerűbbé váltak, mint a mikroinverterek, mivel megbízhatóbbak és olcsóbbak náluk.
SolarEdge elektronika tartószerkezetre rögzítve
Az első generációs teljesítményoptimalizálókkal ellátott rendszerekben a hagyományos napelem paneleket felokosítják egy külső optimalizálóval, amit általában a szerelők a napelemek tartószerkezetére szerelnek fel.
Ezen rendszerek nagy előnye, hogy már nem sztringenként kezeli a paneleket, hanem külön-külön, így a szennyeződésből, vagy árnyékolásból eredő veszteségek már csak az adott paneleket sújtják.
Ezzel meg is oldották a hagyományos napelem sztringek leárnyékolásának problémáját, de magán a napelemen belül nem értek el semmilyen pozitív hatást. Tehát hiába az optimalizáló, attól még árnyék esetén a napelem ugyanúgy egy hagyományos panelként viselkedik és az érintett cella hozama kiesik a teljes rendszer hozamából.Ez a fenti ábrán is jól látható.
Az árnyékolásból adódó veszteségek minimalizásában az áttörést a Maxim Integrated által gyártott napelem optimalizáló chipek megjelenése jelentette. Ezeknél a napelemeknél már a cellasorok szintjén megtörténik az optimalizálás, hiszen a chipek technikailag a lehető legmélyebben vannak beintegrálva a napelemekbe: a panelen belülre, a bypass diódák helyére kerülnek.
Baloldalon egy hagyományos, nem optimalizált napelem, középen a bypass diódával. Jobboldalon egy Maxim cellasor-optimalizált smart napelem, a Maxim IC kinagyított képével. Nem csupán a méretkülönbség a Maxim chip előnye, hanem az abban foglalt vezérlés kifinomultsága is.
A Maxim optimalizálás nagyszerűsége a technika egyszerűségében rejlik: nincs szükség plusz optimalizálóra, a chip a gyártás során kerül a panelbe, amire így ugyanaz a garancia vonatkozik, mint a napelemre.
Optimalizálás szempontjából jelenleg ez a legkorszerűbb technika a hazai piacon! A napelemek egymástól teljesen függetlenek, ráadásul a napelemen belül a 3 cellasor is teljesen független, mindegyik részegység a maximumot nyújtja, így szavatolja az élettartama alatti legmagasabb hozamot.
