Optymalizator mocy do fotowoltaiki - zastosowanie, ceny, porady

Podstawowe zasady działania optymalizatora mocy

Żeby lepiej zrozumieć co to jest optymalizator mocy i jak działa, najlepiej jest zacząć od przyjrzenia się częstym problemom związanym z codziennym używaniem fotowoltaiki. Panele PV są produkowane tak, żeby były odporne na trudne warunki pogodowe, nagrzewanie, wilgoć itp. Jednak ich najważniejszym zadaniem jest maksymalna receptywność na promieniowanie słoneczne. Z tego powodu zacienienia i zanieczyszczenia mogą powodować uszkodzenie panelu. Dodatkowo wysoka temperatura może wpływać na spadek wydajności, a długotrwałe przegrzewanie powoduje uszkodzenia. Problemem w instalacjach połączonych szeregowo jest też równanie mocy całego układu do najsłabszego ogniwa. Optymalizator mocy lub optimizer to urządzenie, którego zadaniem jest zmniejszenie lub wyeliminowanie tych wszystkich niedoskonałości. Dzięki temu cała instalacja PV działa sprawniej i dłużej.

Funkcje optimizera

Optymalizator mocy podłącza się zwykle do jednego panelu, gdzie kontroluje pracę ogniw, lub do modułu złożonego z kilku paneli (zwykle w dużych instalacjach). Kontrola poszczególnych modułów pozwala zminimalizować równanie wydajności paneli do najsłabszego ogniwa. Poza tym optimizer:

• Pozwala na maksymalne wykorzystanie wydajności paneli, bez względu na pojedyncze zacienienia czy zabrudzenia,
• Zmniejsza straty wydajności i zwiększa całościową produkcję energii,
• Monitoruje i diagnozuje pracę paneli, dzięki temu możemy wiedzieć, które panele działają lepiej, a które słabiej. Mamy też od razu dostęp do informacji o uszkodzeniach czy zaburzeniach pracy. Dodatkowo analiza wydajności pozwala lepiej decydować o tym co można ulepszyć i ile prądu możemy zużyć,
• Zapobiega przeciążeniom i przegrzaniu, a w razie awarii może wyłączyć uszkodzony panel.

Trochę innym urządzeniem jest optymalizator napięcia do paneli fotowoltaicznych, który ma jednak pewne podobne funkcje. Jest to małe urządzenie, które łączy panele z inwerterem. Umożliwia ono pomiar wydajności każdego ogniwa PV. Optymalizator napięcia jest odpowiedzialny przede wszystkim za stabilizację napięcia wyjściowego z paneli. Do tego typu optymalizatorów należą m.in. regulatory MPPT, o których piszemy w osobnym artykule. Zadania optymalizatora napięcia w systemie fotowoltaicznym mogą być różne. Na przykład stabilizator DC-DC reguluje napięcie na poziomie paneli. Innym przykładem jest stabilizator Grid Tie, który zapewnia dostarczenie odpowiedniego napięcia do sieci publicznej w systemach on-grid.

Kiedy optymalizator mocy jest potrzebny?

Skoro optymalizator mocy jest takim doskonałym urządzeniem, to dlaczego nie jest zawsze zintegrowany z systemem fotowoltaicznym? Kiedy stosować optymalizator mocy, a kiedy nie jest to konieczne?

Mówiąc ogólnie optymalizatory stosuje się do paneli fotowoltaicznych, w których nie da się utrzymać jednolitej wydajności. Przyczyną może być po prostu skonstruowanie systemu z użyciem różnych paneli. Najczęściej jednak chodzi o warunki w danej przestrzeni, kiedy panele są montowane po różnych stronach dachu (a więc odbierają różną ilość energii słonecznej), szczególnie narażone na zanieczyszczenia lub zacienienia. Połączenie szeregowo takich ogniw skończyłoby się słabą pracą całej instalacji lub pojedynczymi uszkodzeniami. Optimizer podłączony osobno do panelu lub modułu niweluje ten problem. Jeżeli nawet dojdzie do uszkodzenia ogniwa, to cały system solarny będzie działał prawidłowo.

Nie zawsze zresztą optymalizator musi być przypisany tylko do jednego panelu. To ile paneli na jeden optymalizator można podłączyć w danym przypadku zależy od rodzaju optymalizatora i zapotrzebowania danej instalacji. Najważniejsze jest to, żeby podłączone panele stanowiły moduł, tak jakbyśmy podłączali do urządzenia jeden mega-panel. Jeśli szukasz więcej porad i informacji, sprawdź także zebrane w tym miejscu artykuły o fotowoltaice.

Jak dobrać optymalizator do paneli fotowoltaicznych?

Podstawowe kroki przed zakupem optymalizatora

System solarny zwykle wymaga kompatybilności poszczególnych elementów. W takim razie jak dobrać optymalizator mocy do paneli fotowoltaicznych?

Trzeba wziąć pod uwagę dwie podstawowe kwestie: jakość samego optymalizatora (firmę, gwarancję, wydajność danego modelu) i dopasowanie do konkretnych paneli. Można wybrać optymalizator jako dodatkowe urządzenie, które poprawi pracę już istniejącego systemu. Inną opcją jest falownik z optymalizatorem, który zapewni nam wszystkie funkcje obu urządzeń. Inwerter z optymalizacją jest też zwykle kompatybilny z szerszą gamą paneli fotowoltaicznych.

Zanim podejmiemy jakąkolwiek decyzję najlepiej będzie zacząć od sprawdzenia jakie są warunki naszej instalacji. Być może nasłonecznienie jest równomierne i wszystko działa prawidłowo, a zakup optimizera byłby niepotrzebnym wydatkiem.

Jeżeli wybieramy optymalizator dla istniejącej już instalacji, to warto skonsultować się z dostawcami i instalatorami. Jeżeli jest to kwestia nowej instalacji, to dostawca pomoże w dobraniu poszczególnych elementów systemu tak, żeby były kompatybilne.

Mimo że zawsze warto poprosić o radę i pomoc specjalistów, to dobrze jest też wiedzieć samemu jak dobrać optymalizator do konkretnych warunków. Dzięki temu możemy mieć większy udział w tworzeniu takiego systemu solarnego, który będzie najlepszy w naszym przypadku.

Co mamy do wyboru?

Najlepiej zadecydować o wyborze urządzenia, jeżeli poznamy konkretne opcje. Istnieje kilka firm specjalizujących się w dobrych optymalizatorach, takich jak SolarEdge, Fronius czy polski Lumel. W poniższej tabeli prezentujemy przykładowe modele optymalizatorów i falowników z optymalizatorem.

Przykładowe modele optymalizatorów i falowników z optymalizatorem

Marka	Rodzaj urządzenia	Opis	zalety
SolarEdge	Seria optymalizatorów S z ulepszoną technologią bezpieczeństwa PV i ułatwionym układem kabli	Śledzenie punktu MPP na każdy moduł; inwerter sprzedawany osobno jest zaprojektowany do idealnej współpracy z optymalizatorem;	współpracuje z różnymi typami modułów może pracować w ekstremalnych warunkach śledzi wydajność modułu w czasie rzeczywistym 25 lat gwarancji na produkt sprawność powyżej 98%
SolarEdge	Trójfazowe falowniki z optymalizacją	Modele o mocy od 3 do 10kW, przeznaczone dla gospodarstw domowych; sterowanie za pomocą aplikacji na smartfona SetApp;	Małe i lekkie łatwość instalacji odbiornik monitoringu na poziomie modułów bezprzewodowa komunikacja z internetem 12 lat gwarancji wysoka wydajność i bezpieczeństwo
Tigo Power	Optymalizator TS4	Modułowy (nadający się do rozbudowy i skalowania) optymalizator; Platforma TS4 pozwala na selektywne dopasowanie funkcji do danego modułu; Może działać jako sam optymalizator lub falownik z optymalizatorem	Umożliwia zmniejszenie napięcia na poziomie modułu skuteczna optymalizacja w przypadku zacienienia podłączanie plug-n-play
Fronius	Falownik z optymalizatorem (modele Symo i Primo)	Falownik ze zintegrowanym Fronius SuperFlex Design; łączy funkcje falownika i optymalizatora	Niska awaryjność zajmują mało miejsca (zintegrowane funkcje) optymalna wydajność łatwy dostęp do produktu i serwisu

Cena i opłacalność

Ile kosztuje optymalizator mocy?

Kupując optymalizator lub falownik z optymalizatorem powinniśmy brać pod uwagę czy w ogóle go potrzebujemy. Cena takiego produktu to dodatkowe kilkaset do kilku tysięcy złotych (w zależności od ilości potrzebnych optymalizatorów). Nie we wszystkich warunkach konieczne jest jego stosowanie. Czasami wystarcza dobry inwerter i odpowiednie umiejscowienie paneli PV. Ile kosztuje optymalizator mocy?

Cena jednego urządzenia to wydatek rzędu 200-400 zł. Jednak taki optymalizator współpracuje z jednym modułem ogniw fotowoltaicznych. Dlatego całkowity wydatek będzie zależał od wielkości instalacji. Urządzenie zintegrowane czyli inwerter z optymalizacją, będzie droższe.  Na przykład cena falownika Fronius, w zależności od modelu, waha się od ok. 7 do ponad 10 tys. Z drugiej strony, kupując urządzenie zintegrowane będziemy mieć gwarancję bezproblemowej realizacji funkcji wszystkich zadań falownika i optymalizatora.