Ako si (ne)postaviť fotovoltaickú elektráreň IV.

Autor: Ján Otčenáš | 12.5.2015 o 14:00 | (upravené 23.5.2015 o 19:02) Karma článku: 3,08 | Prečítané:  1035x

Fotovoltaické moduly... krkolomné je to čo len vysloviť. Môžu za to starí gréci - kde slovo "fotos"  φῶς ( phōs)  zbamená svetlo a taliansky fyzik Alessandro Volta.

Fotovoltaické moduly... krkolomné vysloviť. Môžu za to starí gréci - kde slovo "fotos φῶς (  phōs)   zbamená svetlo a taliansky fyzik Alessandro Volta, ktorého priezvisko sa stalo časťou dnes veľmi populárneho termínu "fotovoltaický jav". Neodpustím si podpichnúť slovenských jazykovedcov, ktorí sa náhle v roku 2009 rozhodli, (asi na základe úvahy že slovo fotovoltaika sa stalo pre slovákov príliš komplikovaným) že sa prestaneme učiť v školách o fotovoltaickom jave a nahradíme ho "fotovoltickým".

K tomu len stručný citát. Pre tých, ktorí  majú radi filmy s Janom Werichom. "Cizinec promine, ale já ne!" 

Na úvod niečo ako "príiš stručná definícia". Fotovoltaika je spôsob, ako získať elektrickú energiu použitím solárnych článkov na premenu energie slnka na tok elektrónov.

My však cielene prenecháme teóriu školám a internetovým odborným článkom a vrhneme sa na prax.

Technológie

Kryštalický kremík. Drvivá väčšina fotovoltaických (ďaľej budem používať skratku FV, lebo aj ja šetrím miestom) modulov vyrábaných v súčasnosti je zostavená z kryštalického kremíka. Buď plátky kedysi narezané - dnes nasekané v hrúbke 120nm z monokryštálu kremíka alebo z polykryštalického kremíkového bloku. Popisovať technické detaily a rozdiely medzi mono a poly je nad rámec tohoto článku. Pre praktické poznanie stačí experimentálne overená skúsenosť, že mono je o čosi lepší ako poly .... ale z hľadiska malých strešných inštalácií veľmi bezvýznamne. Pri dobrej kvalite ostatných použitých komponentov a kvalitnej práci inštalatérov FV zariadení to na ročnom výnose nepocítite.

Amorfný kremík. Honba za cenou v časoch keď boli bunky z kryštalického kremíka ešte veľmi drahé, prišli do módy na krátky čas amorfné kremíkové FV moduly vyrábané ako tzv. "thin film". Pre horšie technické parametre a problematické pevnostné vlastnosti sa dnes používajú zriedkavo.

CdTe a CIGS. V praxi sa dnes okrem FV modulov z kryštalického kremíka (poly alebo mono) používajú FV moduly na báze zlúčenín a to CdTe (kadmium a telúr) a CIS, resp. CIGS (meď, irídium, germánium a selén). Sú to dve technológie, od ktorých sa očakáva podstatne lacnejšia výroba (zatiaľ sa nepotrvrdzuje) a podstatne lepšie parametre pri trvale horších osvitových podmienkach (napríklad fasády budov). Zatiaľ však ponúkajú nižšiu účinnosť, čo sa prejaví len v potrebe väčšej plochy pre inštaláciu rovnakého výkonu. Oveľa dôležitejší parameter pre inštaláciu na budovách je však rýchlejšia degradácia výkonu ako u kremíkových FV modulov a vyššia náročnosť na inštaláciu (v preklade ... dodržanie predpísaných typov striedačov a podstatne vyššie náklady na konštrukcie.) 

Vedci sa dnes zaoberajú aj inými technológiami, ktoré v budúcnosti môžu priniesť ešte nižšie náklady na výrobu alebo vyššiu účinnosť. Uvidíme, čo prinesie budúcnosť. Isté je však, že z laboratória je ešte dlhá cesta do praxe. A kremík je stále na našej matičke Zemi najdostupnejší materiál.

Dôležité parametre:

Konštrukčné parametre: pre inštalácie na strechách sú vhodné FV moduly v pevnom hliníkovom ráme. Moduly musia mať dobrú odolnosť voči vetru (minimálne 2700 Pa, vynikajúce je ak majú 3600 Pa a viac) a zaťažiteľnosť snehom (minimálne 5400 Pa), odolnosť voči amoniakovej korózii a dodolnosť voči krupobitiu (normy: IEC 61701, IEC 62716, DIN EN 60068-2-68). Predsa len ... očakávame, že nám vydržia na streche minimálne 30 rokov.

2-BUS BAR, 3-BUS BAR ? tieto záhadné termíny znamenajú, koľkými zbernými vodičmi tečie prúd z jednej bunky. Na povrchu kremíkových buniek sa nanesie sústava vodičov, ktoré vedú eletrický prúd. Tieto sa potom spájajú do centrálnych vodičov, ktoré sú viditeľné ako pásiky na povrchu kremíkovej bunky. Podľa toho, či sú 2, 3, 4 alebo viac sa rozlišujú na 2-Bus Bar, 3-Bus Bar, atď. Staršie výrobné technológie používajú 2-Bus Bar s hrubšími vodičmi, novšie technológie používajú 3-Bus Bar a viac. Je to dané najmä tým, že viac tenších vodivých ciest zaberie menej plochy na bunke a tak ostáva viac plochy pre dopad svetla a tým aj vyššiu produkciu energie.

Konektory. Štandart pre spájanie FV modulov do elektrického obvodu sú dnes konektory s označním MC4. Jedná sa o tzv. párový konektor, takže mínus a plus majú odlišný konektor, čo eliminuje možnosť chýb pri inštalácii. 

Elektrické a výkonové parametre:

Účinnosť. Parameter, ktorý udáva, ako efektívne premieňa FV modul svetlo na elektrickú energiu. V praxi to znamená, čím vyššia účinnosť, tým menej plochy pre FV moduly potrebujeme pre rovnaký výkon. Niekedy sa uvádza účinnosť buniek, ale dôležitá je účinnosť na celý FV modul, ktorá zohľadňuje aj fotoelektricky neaktívne plochy modulu. Dnes sa účinnosť kremíkových kryštalických modulov pohybuje štandartne cez 16%, v praxi to znamená že na výrobu cca 1.000 kWh elektrickej energie za rok potrebujete plochu cca 6,5 m2, čo sú 4 FV moduly. U tenkovrstvých technológií sa komerčné produkty dostávajú na hodnotu účinnosti 13-14%, čo pre porovnanie s predchádzajúcim príkladom znamená plochu cca 7,5 m2. tento parameter nehovorí nič o kvalite a stálosti dodávanej energie. Je zaujímavý v praxi pre stanovenie, koľko FV modulov potrebujem pre svoju výrobu, pretože modulov s menším výkonom potrebujem viac a viac modulov znamená aj väčšie náklady na montážny systém. Samozrejme, platí, že FV moduly s najvyššou účinnosťou sú aj cenovo drahšie. Záleží na dodávateľskej firme, ako vhodne optimalizuje nominálny výkon modulov s celkovou cenou fotovoltaického systému.

Maximálny výkon STC.  Predtým tzv. "Nominálny výkon", čiže výkon za optimálnych osvitových podmienok pri kolmom osvetlení denným svetlom s intenzitou 1000W/m2 a pri teplote 25° C. Tento parameter sa používa v praxi a v legislatíve pre stanovenie výkonu FV zdroja. Napríklad inštalácia osadená 8 ks FV modulov s výkonom 245W sa chápe ajo inštalácia (8x245) 1960W. Pre tento údaj sa používa jednotka Watt [ W ] s uvedením malého "p" ako indexu [ Wp ] (podľa anglického výrazu  p ako peak ).

Maximálny výkon NOCT. V posledných dvoch rokoch sa začal používať tento parameter pre lepšiu ilustráciu, aký výnos dokáže FV modul poskytnúť za zhoršených osvitových podmienok. Je meraný pri osvite 800W/m2, pri teplote 20°C a pri rýchlosti vetra 1m/s. Tento parameter informuje užívateľa o výkone za "menej optimálnych" podmienok.

Oba parametre sú definované normou (IEC 60904-9)

Prúdové a napäťové charakteristiky. Sú to dôležité údaje pre návrh fotovoltaického systému. V závislosti na technických charakteristikách striedača sa navrhuje počet FV modulov v stringu a počet stringov.

Teplotné charakteristiky. Udávajú závislosť produkcie od teploty. Pre kremík je tzv. záporná teplotná závislosť, to znamená, čím vyššia teplota, tým nižší výkon pri rovnakom osvite. Ale pri návrhu treba dbať aj na to, že v zime bude pri optimálnom osvite maximálny výkon FV modulu vyšší, než udávaný v katalógovom liste. 

Degradácia výkonu. Schopnosť produkcie elektrickej energie za rovnakých osvitových podmienok po určitom čase prevádzky. Je to dané materiálovými vlastnosťami FV modulu. Rozlišujeme tzv. "Dlhodobú degradáciu výkonu" ktorá sa dnes udáva na 10 a 25 rokov, prípadne ročný pokles a krátkodobú degradáciu, ktorá nastáva po inštalácii nových FV modulov a trvá zhruba 10-14 dní (PID efekt.) U najlepších modulov je krátkodobá degradácia menšia než 3%. U priemerných modulov môže byť 3-5%.

Z dlhodobého hľadiska je dnes štandartom, keď je pokles výkonu menší ako 0,7% za rok, t.j. v 25-tom roku prevádzky by mal byť schopný Váš modul vyrobiť minimálne 80% produkcie oproti prvému roku po inštalácii.

Odporúčania pre montáž

Vždy používajte originál lisovacie kliešte pre MC4 konektory. Veľakrát predídete zdĺhavému hľadaniu problému v zapojení.

Štandartné kremíkové kryštalické FV moduly uchytávajte vždy po dlhšej strane. V hornej časti FV modulu sú umiestnené prepoje vodičov a diódy pre zabránenie spätného toku prúdu. Ak ukotvíme rám modulu v hornej časti, dochádza k zvýšenému namáhaniu tejto časti a môže to spôsobiť po čase zníženie výkonu FV modulu, prípadne nefunkčnosť celého modulu. V každom prípade je dobré prečítať si montážny návod výrobcu FV modulov.

Používajte montážne prvky, ktoré po montáži nebudú v žiadnom prípade tieniť na plochu FV modulu. Predídete tým zníženiu výkonu FV modulu. Už zatienenie malej časti povrchu môže znížiť okamžitý výkon o minimálne 16%, v horšom prípade aj 50-80%. 

String

Fotovoltaické moduly sa spájajú do tzv. stringov, je to zapojenie modulov v sérii. Veľkosť stringu, teda počet modulov zapojených v sérii sa navrhuje na základe techncikých parametrov ďalšieho dôležitého komponentu - striedača.

 

Páčil sa Vám tento článok? Pridajte si blogera medzi obľúbených a my Vám pošleme email keď napíše ďalší článok
Pridaj k obľúbeným

Hlavné správy

DOMOV

Stálicou maďarskej politiky na Slovensku je Béla Bugár

Maďarskú menšinu na Slovensku reprezentujú v podstate od roku 1989 tie isté tváre.

KOMENTÁRE

Vyčerpá sa s Ficom III Bugárov kredit?

Most-Híd je taký baleťák na hrane.


Už ste čítali?