FOTOVOLTIKA - mýtusy a realita

FOTOVOLTIKA

MÝTUSY A REALITA

Fotovoltika, alebo fotovoltaika je ľudový názov pre zariadenie na výrobu elektrickej energie /EE/ zo svetla. Zámerne som napísal zo svetla, lebo je iba vecou účinnosti fotovoltických článkov aby vyrábali EE aj zo svetla pouličných lámp napríklad.

Okolo tejto témy je veľa mýtusov a tak som sa odhodlal pred nejakým časom tejto problematike venovať viac do hĺbky. Výsledkom je množstvo zistení, o ktorých som pred tým netušil, alebo vedel iba veľmi málo aj to okrajovo. Všetko sa budem snažiť vysvetliť v totmo článku, ale najskôr začnem asi základnými pojmami aby nedošlo k zámene pojmov a dojmov.

ZÁKLADNÉ POJMY

1. fotovoltický modul, alebo ľudovo nazývaný fotovoltický panel – pv module

Ide o sériovo paralelná zapojenie fotovoltických článkov do jedného panelu, zo spodu kryté krytom a z hora kryté sklom. Je tiež vybavený napájacím zariadením s diódami prípadne mikromeničom, alebo optimalizérom.

2. fotovoltický článok, alebo bunka – pv cell

Je článok z ktorého skladá fotovoltický modul. Pri amorfných moduloch sa o článkoch nehovorí nakoľko ide o súvislú vrstvu aktívnej látky.Ide o aktívny prvok pri výrobe elektrickej energie /EE/

3. Menič napätia - inverter

Je zariadenie, ktoré mení jednosmerný prúd modulu /DC/ na striedavý /AC/

4. Solárny regulátor nabíjania

Je zariadenie, ktoré reguluje kolísavé DC napätie modulu na nami požadované napätie taktiež DC, ktoré využívame buď priamo do siete v prípade, že ide o sieť DC /veľmi výnimočne sa Dc sieť používa. Skôr na lodiach a podobne/, alebona nabíjanie batérie /24V DC, 48V DC a pod./

5. mikromenič

Zariadenie napojené priamo na modul. Jeho úlohou je meniť DC modulu na AC a posielať ho priamo do siete napríklad. Jeho použitím je možné moduly zapojiť paralelne a tým odstrániť vplyv sériového zapojenia modulov.

6. DC optimalizér

Zariadenie napojené priamo na modul. Jeho úlohou je znižovať straty v module v prípade, že modul je zatienený, alebo znečistený, prípadne je jeho funkcia nejako obmedzená.Vykonáva to podbne ako dióda v napájacom boxe, ale ešte dokonalejšie odpája vetvy v rámci modulu a niektoré optimalizéry ako napríklad MAXIM odpájajú jednotlivé články. Presný popis nepoznám.

6. string - okruh

Ide o slangové pomenovanie elektrických okruhov/vetiev. Môže ísž o string v rámci modulu, alebo o strig modulov zapojeným v poli modulov.

7. NOCT

Teplota povrchu modulu pri priamom žiarení slnka 800W/m2, okolitej teplote 20°C, rýchlosti vetra 1m/s, a spektra AM 1,5

Orientačný výpočet nájdete tu: http://www.semargl.sk/noct-kalkulacka/

8. STC

Ide o metodiku pri ktorej sa meria výkon modulu. Parametre pri ktorých sa modul meria sú: žiarenie 1000W/m2, teplota povrchu článku 25°C, a spektrum AM 1,5. Ide v podstate o nereálne podmienky na väčšine planéty.

9. spektrum AM 1,5

Ide o spektrum svetla dopadajúceho na modul. Môžeme ho zjednodušene vyjadriť obrátenou hodnotou cos uhla odklonu slnka od zenitu. Hodnota AM1,5 je priaznivá hodnota.

Orientačný výpočet nájdete tu:

10. žiarenie priame

Je to priame žiarenie slnka. Ľudovo povedané: "ide o situáciu keď slnko svieti". Teda na modul môžu dopadať priame slnečné lúče.

11. žiarenie difúzne

Je také svetlo, ktorého smer neviem určiť, nakoľko nejde o priamo svietiace lúče slnka, ale o odrazené, alebo inak rozptýlené svetlo. Hovoríme mu tiež všetmerové. Je to ten stav kedy je vonku svetlo ale nevrháme tieň.

11. žiarenie globálne

Je súčet priameho a difúzneho žiarenia. Vyskytuje sa počas slnečných dní kedy sa slnečneé svetlo odráža aj od predmetov alebo od zeme a podobne.

12. monokryštalický modul

Ide o modul pozstávajúci z jasne definovateľných článkov monokryštálu najčastejšie kremíka - Si. Monokryštál je tuhá látka vykryštalizovaná do pravidelnej kryštalickej mriežky bez chýb, tzv. dislokácií, alebo vakancií, a bez nečistôt. Moduly boli vyvinuté pre slnečné a teda hlavne púštne podmienky.Ich účinnosť je až vyše 22% (Power Sun)

13. amorfný modul

Ide o modul pozstávajúci z ako keby jedného kusu článku amorfnej látky na rôznej báze, najčastejšie na báze kremíka – Si. Amorfná látka je látka bez známky kryštalickej mriežky. Niekedy sa jej môže povedať aj sklo.

Moduly boli vyvinuté hlavne pre podmienky s vysokým výskytom difúzneho svetla.Ich účinnosť je okolo 14-16%.

14. polykryštalický modul

Ide o modul pozstávajúci z jasne definovateľných článkov, ktoré sú akousi zmesou rôznych kryštálov, alebo zŕn s pravidelnou kryštalickou mriežkou.Moduly boli vyvinuté pre podmienky so striedavým výskytom vysokých oslenení a difúzneho svetla. Ich účinnosť je okolo 16,5-19%

15. intenzita žiarenia

Ide o ľudovo povedané "silu svetla" dopadajúceho na modul. Vyjadrujeme ju vo W/m2. Pri slnečneom letnom dni je okolo 1000-1200W/m2 v nadmorskej výške 0m nad morom. V nadmorskou výškou = s klesajúcou hustotou vzduchu (tlakom vzduchu presnejšie) intenzita stúpa.

AKO MODUL FUNGUJE?

Zameriam sa iba na zjavné veci pre jednoduchosť a preto nepôjdem do fyziky PN prechodu – článku.

Podobných článkov o tom čo sa deje na PN prechode článku nájdete na webe množstvo. Ich význam je mi neznámy...

Výroba EE prebieha ako iste všetci viete tak, že na modul, lepšie povedané na jeho články dopadá cez ochranné sklo svetlo, ktoré článok premení na EE. Táto premena sa deje pri istej účinnosti, ktorá závisí od mnohých faktorov, ktoré vysvetlím neskôr.

ÚČINNOSŤ MODULU

Účinnosť premeny svetla na EE býva v rozmedzí od asi 14% po asi 22% u najlepších modulov, prípadne až 38% u testovacích modulov, ktoré v predaji asi iba ťažko nájsť, jednak kvôli ich cene a tiež kvôli ochrane pred priemyselnou špionážou. To znamená, že ak svieti svetlo s intenzitou 1000W/m2 tak pri účinnosti modulu 20% vyrobí 200W EE na 1m2. Pri žiarení napríklad 500W/m2 by mal vyrobiť analogicky 500x0,2=100W EE na m2 atď.

Základná účinnosť modulu sa uvádza pri podmienkach STC: žiarenie 1000W/m2, teplota povrchu článku 25°C, a spektrum AM 1,5 – a ako som písal v základných pojmoch, tieto parametre sú nereálne.

Aby článok dosahoval teplotu 25°C pri žiarení 1000W/m2 (to je slnečný letný deň) musel by sa nachádzať vo vzduchu o teplote -6°C!

Čo ako sami uznáte nie je na Slovensku možné a ani na väčšine sveta. Takéto podmienky by mohli nastať niekde v Jakutsku, alebo v Grónsku a pod. aj to iba v čase kedy žiarenie slnka dosahuje 1000W/m2. Výpočet si môžete overiť v kalkulačke pre výpočet teploty povrchu modulu na linku: http://www.semargl.sk/noct-kalkulacka/

- štandardná hodnota NOCT je 45°C

Účinnosť modulu však nie je hodnota stála! To že je účinnosť pri plnom žiarení taká istá ako pri žiarení napríklad 100W/m2 je mylná predstava, na základe ktorej dochádza azda k najväčším omylom pri hodnotení modulov.

Účinnosť modulu sa mení so zmenou žiarenia a pri hodnotách pod 400W/m2 ÚČINNOSŤ RAPÍDNE KLESÁ u väčiny modulov!!!

Toto je základná informácia celého tohoto článku, a aj keby ste už nečítali ďalej a iba by ste si ostatné veci domysleli, tak vaša schopnosť zhodnotiť moduly sa týmto okamihom zvýšila na dostatočnú mieru. To znamená, že ak má modul pri 1000W/m2 účinnosť napríklad 17%, tak pri 400W/m2 už ju má napríklad 16,5%, pri 200W/m2 už ju môže mať 14% a pri 100W/m2 býva častokrát aj iba okolo 5%. Pri špičkových a kvalitných moduloch však takýto pokles účinnosti nebýva, ale zase tento maôlý pokles sa prejaví aj na cene modulu.

Zmena účinnosti článku, alebo modulu súvisí hlavne s vlnovou dĺžkou svetla aké na článok dopadá. Účinnosť sa mení aj teplotou článku a to tak že čím je chladnejšie tak účinnosť sa môže zvýšiť oproti základnej hodnote.

ÚČINNOSŤ MODULU vs. TYP ŽIARENIA

Účinnosť modulov rôznych konštrukcií je rôzna a so zmenou typu žiarenia sa rôzne mení. Moduly na báze kremíka sú napríklad najcitlivejšie na zelenú časť spektra (okolo 500nm). Moduly vo vesmíre zase na UV žiarenie a pod.

Na vlnovú dĺžku svetla má okrem polohy slnka vplyv aj samotné sklo nad článkami, ktoré mení frekvenciu prenikajúceho svetla. Existujú rôzne tajné know how výrobcov skiel, ktoré vedia frekvencie zvýšiť (up konverzia) alebo znížiť (down konverzia) podľa potreby, ale o tom napíšem neskôr.

Účinnosť modulov súvisí aj s typom svetla aké na ne dopadá. Niektoré moduly reagujú pomerne dobre na difúzne svetlo (hmly, dážď, zamračené, sneženie) a niektoré pri takomto svetle nejavia žiadne "známky života". V zásade všetky typy modulov reagujú veľmi dobre na priame slnenčné lúče. Ale to vyplýva z ich podstaty.

Napríklad monokryštalický modul nijako, alebo veľmi chabo reaguje pri difúznom svetle. A ak aj niečo vyrobí, tak je to dané iba tým, že jeho základná účinnosť je najvyššia z pomedzi všetkých.

Naproti tomu však niektoré amorfné moduly pri zamračenom slnku a snežení majú účinnosť stále pomerne dobú. Teda ich účinnosť klesne iba malú časť, no ich prvotne nízka účinnosť determinuje aj výsledok pri zamračenom počasí a výsledok je taký, že ich učinnosť je napríklad nižšia ako pri polykryštalických moduloch. Amorfné moduly majú ešte ten problém, že ich výkony na modul sú malé a je nutné použiť viac modulov a teda aj viac elektrických vodičov, ktoré celkovú účinnosť systému ďalej znižujú a preto sa ich postupne vytláčajú polykryštalické moduly.

Z tohoto základného konštatovania si vieme predstaviť na aké účely sa aký modul najviac hodí.

VÝKON MODULU

Výkon modulu je priamoúmerný:

- intenzite žiarenia,

- množstve svetla dopadajúceho na článok

- účinnosti modulu v danom okamihu (ako už vieme účinnosť sa mení = klesá)

- kvalite skla nad článkami

- degradácii modulu

Výkon modulu je nepriamoúmerný:

- teplote modulu

- stratám EE na jeho ceste od modulu až k spotrebiču

Na výkon modulu tiež vplývajú:

- vlnová dĺžka svetla, ktoré dopadá na článok

- kvalita antireflexnej vrstvy na krycom skle

- drsnosť povrchu skla

- čistota článkov

- optimalizácia vypínania zatienených článkov

- rýchlosť vyhľadávania MPPT parametrov

- a iné

V tejto fáze sa dostávame do bodu, kedy sa začíname zaoberať samotným výkonom, ktorý potrebujeme dostať do našej domácnosti. Energia slnka, ktorá putuje od slnka cez hustú atmosféru (vyjadrené hodnotou AM), cez sklo modulu (jeho priepustnosť, a spektrálna odozva), dopadne na článok kde sa premení so žalostnou účinnosťou na elektrickú energiu /EE/, potom putuje vo vodičoch k meniču, alebo regulátoru, od nich cez vodiče a rôzne istenia až do napríklad žiarovky, je natoľko ovplyvnená týmito prekážkami, že sa niekedy čudujem, že nakoniec z toho modulu niečo vôbec vyrobíme do siete :-)

Toto všetko sú veci, s ktorými sa pri výbere modulu musíme zaoberať, a to ešte nehovoríme o polohe modulov, prípadne o ich cvene premietnutej na jednotku výkonu pri rôznych žiareniach.

VPLYV INTENZITY ŽIARENIA

Intenzita ako vidíme v popsie má priamoúmerný vplyv na výkon. To znamená, že čím silnejšie svetlo tým je vyšší vyrobený výkon, čo je logické.

Letný jasný deň = okolo 1000-1200W/m2 v 0m nad morom. Ako som už písal, vo vyšších nadmorských výškach je intenzita aj vyššia.

Jar a jeseň jasný deň = okolo 800W/m2

Zima jasný deň = okolo 400-500W/m2

Zamračené, sneženie, dážď = 0 – 200W/m2. Ale prevažne okolo 100W/m2

Zaujímavé bolo pre mňa zistenie, že v lete je v tieni takmer viac "svetla" ako v zime na slnku... Už ale pri takom odraze svetla od bielej steny je v lete za optimálnych podmienok možné namerať okolo 600W/m2 a niekedy aj viac. Toto sú zaujímavé skutočnosti, ktoré ak si uvedomíme, tak vieme pracovať s modulmi podľa našej potreby.

Ako som písal vyššie, pre drvivú väčšinu predajcov FV modulov je fakt, že modul stráca účinnosť hlavne s poklesom intenzity svetla neznámy pojem.

Účinnosť si moduly držia do 400W/m2 takmer pôvodnú ako pri parametroch STC. Niektorým modulom ako napríklad Q.PLUS (polykryštalický modul) účinnosť dokonca pri poklese intenzity žiarenia z 1000W/m2 na napríklad 800W/m2 stúpne. NA obrázku vidíme veľmi kvalitný a pomerne lacný modul Q.PLUS, kde vieme pozorovať zmenu účinnosti modulu v závislosti na intenzitze/iradiácii. Pri 1000W/m2 udáva výrobca základnú účinnosť modulu 280Wp 16,8%. To je pre nás východiskový stav, ktorý označíme hodnotou 100%. S poklesom intenzity vidíme, že účinnosť modulu stúpne až okolo +1% na takmer 101%, čo predstavuje oproti pôvodnej účinnosti 16,8% nárast na asi 17%. Je to dané tým, že teplota modulu klesne a jeho odpor sa zníži. Ale to nie je pravidlom pre všetky typy modulov.

Pri intenzite okolo 370W/m2 sa účinnosť zase vráti na pôvodných 16,8% a potom rapídne klesá. Tento výrobca si zjavne dosť verí a preto sa nedál ukázať pokles účinnosti aj pri 100W/m2 ktorý je iba o asi -7%!!! Ide o špičkovú hodnotu! V tomto prípade je pri poklese účinnosti o 7% účinnosť modulu asi 15,62%. Takúto účinnosť nedosahuje drvivá vačšina polykryštalických modulov ani za ideálnych podmienok. Neskôr urobím porovnanie rôznych modulov a uvidíte aká je cena na Wp pri intenzitách okolo 200W/m2 alebo až na 100W/m2, a zistíte, že nie sme takí bohatí aby sme si kupovali lacné veci.

Po prečítaní tohoto článku, budete už určite od predajcov žiadať výkon pri intenzitách pod 400W/m2. No dočkáte sa buď ignorácie, alebo vás odbijú s tým, že oni takéto údaje pre svoju prácu nepotrebujú. A aj to bola jedna z pohnútok preto som sa s radosťou vrhol do písania tohot článku. Proste zvýšiť prehľad ľudí v tejto oblasti a tlačenie predajcov do naozaj kvalitných produktov.

Pri kvalitných moduloch a serióznych výrobcoch sa viete v ich datasheet-och dočítať niekedy aj parametre pri 100W/m2 (Panasonic HIT), ale pri 200W/m2 je to už samozrejmosť. Takými modulmi sú napríklad Sunpower, Q.PLUS, Panasonic HIT, JINKO EAGLE, alebo číňania ako Blue Sun, Perlight, a iné.

Samozrejme ideálne je tieto parametre mať ešte pred kúpou, no niekedy to nejde. Napríklad u modulov Canadian Solar výrobca tieto údaje neudáva, ale na počudovanie reálne merania ukazujú, že aj pri intentzitách okolo 100W/m2 nieje pokles výkonu až tak veľký.

Ak výrobcovia parametre neudávajú, tak sa treba spoľahnúť na nezávislé testy, ku ktorým je ale niekedy ťažké sa dostať.

Ďalším spôsobom je kúpiť viacero modulov, dať ich vedľa seba a merať ich výkon pri rôznych intenzitách.

VPLYV MNOŽSTVA SVETLA DOPADAJÚCEHO NA ČLÁNOK

Z nadpisu si viete asi vydedukovať, že svetlo, ktoré dopadne na sklo modulu sa nemusí rovnať množstvu svetla, ktoré dopadne na článok pod sklom. Je to spôsobené tým, že svetlo dopadá na sklo pod uhlom a nie kolmo. Ak by dopadlo kolmo tak sa na článok dostane maximum čo priepustnosť skla umožňuje. No ako vieme pri pevných montážach, najčastejšie na juh ráno a večer slnečné lúče dopadajú pod veľkým uhlom a ak nie je sklo vybavené antireflexnou vrstvou, tak väčšina z neho sa odrazí od skla a modul aj keby vyrábať mohol, tak nevarába, lebo nemá z čoho.

plyvu veľkého dopadajúceho uhla svetla na modul sa dá zabrániť:

- natáčaním modulov za slnkom

- rozložením modulov na V-J-Z / východ-juh-západ/

- kúpou modulov s kvalitným antireflexom

Natáčacie zariadenie má istú svoju cenu, ktorá montáž predražuje, ale má aj svoje výhody pri výmene modulov po čase, a to takú, že nemusíme mať na natáčacom zariadení vysokovýkonnú elektráreň a teda po konci životnosti vymeníme iba malý inštalovaný výkon.

Natáčaciích zariadení je viacero druhov. Mňa najviac oslovili závitovkové prevodovky so vstavaným motorom ako je na obrázku. Sú výkonné, veľmi tuhé, jednoduché na montáž a vie si ich inštalovať aj bežne zručný človek. A ak si ich objednáte z číny, tak ich cena sa pohybuje okolo 700USD + doprava a clo.

Na mojom pozemku v horách som uvažoval o rozložení V-J-Z ale z dôvodu polohy miesta od baterkárne, ktorá mi navýšila enormen cenu vpodičov, som sa rozhodol pre otočný systém. Cenové porovnanie bude nižšie v texte.

Plánovaný inštalovaný výkon by mal byť okolo 3,2-3,8kWp podľa použitých modulov.

Pre úplnú realitzáciu natáčacieho systému je potrebné viac zariadení, a sú to tieto:

- pevné základy

- nosná konštrukcia

- natáčací mechanizmus dvoj osí

- senzor intenzity slnečného žiarenia

- senzor vetra

Závitovkový prevod SDL9 s integrovaným DC motorom 24V a halovým snímačom – Technické údaje.

Z tabuľky vidíme, že sily a momenty, ktoré prevodovka dokáže zechytiť sú značné, čo je dané jednak konštrukciou ale aj prevodom 61:1. Na pole okolo 20m2 absolútne dostatočné a pri cene asi 800USD je cena podľa mňa zaujímavá.

Na obrázku vidno natáčací mechanizmus, so základom a konštrukciou. 

Schéma zapojenia zariadenia na sledovanie intenzity oslnenia a na ovládanie motorov natáčacieho mechanizmu.

Ako vidíme, tak regulácia je v podstate jednoduchá. Lajcky povedané – do motoru ide šťava dovtedy pokiaľ všetky diódy v senzore nezaznamenajú rovnaké napätieViac na tomto linku: http://www.electroschematics.com/8019/diy-solar-tracker-system/

Cena takéhoto zariadenia sa pohybuje okolo 70-150USD. Viď napríklad tento link: https://signalinkjet.en.alibaba.com/?spm=a2700.8304367.0.0.Re2p5c

Rozložením modulov na V-J-Z / východ-juh-západ/ vieme nahradiť natáčacie zariadenie, ale musíme inštalovať zase 2,5-3x výkonnejšiu elektráreň, viac konštrukcie, viac vodičov, a iných zariadení čo sa prejaví na cene.

Na obrázku vidno rozmiestnenie modulov na V-J-Z tak aby boli moduly vo zvislej polohe natočené na decembrový V a Z. Význam natočenia na V-Z pre december vysvetlím nižšie. Elektráreň má inštalovaný výkon okolo 9kWp.

Získaný úhrn je pri 3 násobne veľkej elektrárni ročne asi iba 2 násobný. V zime je to ešte menší koeficient, ide asi iba o 1,5 násobok v prospech statického systému 3-násobného inštalovaného výkonu.

Cena statickéhy systému je asi 2-násobná, ale cena za Wp pri zimnej prevádzke je nižšia. NA tabuľke nižšie bude vidieť viac.

VPLYV VLNOVEJ DĹŽKY a SPEKTRA SVETLA

 Ako som už vyššie spomenul, účinnosť a teda aj výkon modulu závisí od množštva svetla, intenzity svetla, ale aj od vlnovej dĺžky svetla, teda od jeho spektra.

Ak sa pozrieme na to ako sa slnko pohybuje po oblohe, tak určite je nám všetkým známe, že keď je slnko najkolmejšie, tak prechádza cez najmenšiu hrúbku atmosféry Zeme a teda je najmenej atmosférou ovplyvnené. Vtedy hovoríme o AM1 ako vidieť aj na obrázku. Tento stav sa deje na rovníku kedy je slnko v tzv. Nadhlavníku. Pre naše leto platí skôr sklon slnka 48,2°od zenitu. Ako vidíme vtedy je AM1,5. S poklesom slnka podľa obrázku rastie aj AM čo sa nepriaznivo premieta do zmeny spektra svetla dopadajúceho na článok a tiež jeho intenzita klesá aj tým že slnko prekonáva hrubšiu vrstvu atmosféry. Tento sa deje doobeda a podvečer. Ráno a večer je odklon od zenitu teoreticky 90°ale prakticky povedzme že je to okolo 80-85°. Vtedy je hodnota spektra farieb dopadajúcich na článok modulu približne AM11,5 až AM5,5. Ide ale iba o teoretické hodnoty, lebo výpočet určenie hodnoty AM neexistuje a je iba akýsi empirický vzťah medzi sklonom slnka a hodonotou AM. Ide skôr o pochopenie toho ako moc sa mení spektrum svetla, ktoré pre moduly potrebujeme.

Na obrázku je znázornená závislosť AM od polohy slnka od azimutu

Už vieme, že Si-moduly reagujú najcitlivejšie na zelené sprktrum. Zelená je niekde medzi 500-550nm podľa obrázku nižšie. No nadránom, alebo večer prípadne pri zamračenej oblohe sú prevládajúce vlnové dĺžky iné. Nakoľko svetlo musí ísť cez prostredie s vyšším odporom, tak cez toto prostredie primárne prejde svetlo o vyššej energii a ako vie, tak energia svetla rastie s jefo frekvenciou. Aké vlnové dĺžky teda má svetlo s vysokou energiou podľa spodného obrázku? Ide o fialovú a teda o vlnové dĺžky okolo 350-400nm. Ako vidíme sme 100nm pod tým čo modul zvládne.

Spekrum svetla

Opäť sa vrátim k hodnote AM. Aby som bol presný, tak AM je tvar spektra. To znamená, že ak posudzujeme AM napríklad pri žiarení okolo 1000W/m2, tak AM nám hovorí ako je rozložená táto energia v jednotlivýchch vlnových dĺžkach.

Ako sme teda prišli na to, že Si-moduly reagujú najlepšie pri zelenom svetle? Viac nám napovie obrázok.

Na obrázku vidíme, že najvyššie hodnoty energie sú práve okolo 500nm. Ide o kremíkový modul samozrejme. Vidíme aj vplyv difúzneho prostredia bledo modrou krivkou. Ako sme už hovorili, spektrum pri hmle alebo difúznom svetle sa posúha do 350-400nm čo graf potvrdzuje. Energia sa presunula od zeleného k fialovému spektru (400nm) nakoľko svetlo o vlnovej dĺžke okolo 500nm je akoby "zabrzdené" hustýým prostredím cez ktoré prechádza. To isté platí aj o svetle vyšších dĺžok až po infračervenú, ktorú ako vidíme by sme v hmle hľadali veľmi ťažko. To je nakoniec aj to čo v bežnom živote pozorujeme pri inverziách a hmlách. Nad inverziou je krásne jasno a pod ňou je nám zima. Ale zase v lete sa pod mrakmi môžeme aj spáliť ako vidíme, lebo ako sme si už vyššie ukázali, fialové lúče cez mraky preniknú.

Možno sa pýtate prečo sa zaoberám hmlou, ránom, večerom a podobne, a teda frekvenciami a dejmi, ktoré sa v týchto situáciáchj odohrávajú? Odpoveď je rovnaká ako som už písal inde – keď svieti slnko a je ideálny stav, tak el. energiu vyrába aj ten najhorší modul na svete. Ale u nás na Slovensku je ako inak, všetko úplne inakšie ako inde na svete. A to hlavne na severe Slovenska. Samozrejme, Angličanov je mi už úplne ľúto v súvislosti s modulmi na báze kremíka.

Ak cheme moduly využívať na Slovensku aj vtedy keď keď na ne nedopadajú priame lúče slnečného svetla, tak máme iba dve možnosti:

1. Nainštalovať si 3 x vyšší výkon modulov = ide o drahé riešenie a veľmi neefektívne.

2. Zaoberať sa situáciami ktoré nastávajú ráno, večer, v hmlách a to všetko v zime.

A toto je tiež jeden z dôvodov prečo vzniká aj tento článok.

Vynára sa ale jedna otázka: prečo výrobcovia nezmenia kremík na iný prvok, ktorý by reagoivala lepšie na nízke vlnové dĺžky?

Menia ho občas. Ide o amorfné moduly, ktoré majú rôzne technológie a aj použité prvky v nich, preto aby vyplnili dieru na trhu, ktorou je práve táto oblasť intenzít a spektier. Ide napríklad o amorfné moduly CIGS, CIS, CSG, CdTE, a iné.

Tieto modula ale ako som už aj vyššie písal, majú síce nízke poklesy účinnosti oproti ich základnému stavu, ale ich prvotná nízka účinnosť je tak nízka, že realita je taká, že polykryštalické moduly s nízkym poklesom dosahujú v difúznych prostrediach vyššie účinnosti ako amorfné moduly.

No ak by sme sa bavili napríklad o Británii, tak tam by v niektorých horských lokalitách asi najlepšie svoju prácu zvládli práve amorfné moduly, nakoľko oni reagujú aj na spekrá a intenzity tak nízke, že všetky ostatné moduly už naozaj nevyrábajú vôbec nič. No Slovensko nie je toho prípadom.

U nás môžeme amorfy využiť iba ako nejaký doplnok k elektrárni. Najčastejšie a najlepšie ich využitie je podľa mňa ako strešná krytina prístreškov a terás kde slnia dve úlohy súčasne. Ich cena je dnes už naozaj veľmi nízka, dokonca niekedy aj 0,1€/W. No zase ako som písal sú malé a preto aj vodičov treba viac a cena sa nakoniec vyšplhá vyššie ako by sme na začiatku mysleli.

Ideálne je vždy si urobiť analýzu stavu po finančnej aj výkonstnej stránke. Nakoniec, to je to čo ma baví najviac.

OSTATNÉ VPLYVY NA VÝKON MODULU

Ostávajú nám nasledujúce situácie a deje:

- kvalita skla nad článkami

- degradácia modulu

- teplota modulu

- stratám EE na jeho ceste od modulu až k spotrebiču

- kvalita antireflexnej vrstvy na krycom skle

- drsnosť povrchu skla

- čistota článkov

- optimalizácia vypínania zatienených článkov

- rýchlosť vyhľadávania MPPT parametrov

- a iné

Ku nim iba v krátkosti, nakoľko tieto veci vieme už iba málo ovplyvniť. Popíšem iba niektoré z nich.

SKLO

Kvalita skla je síce tak isto dôležitá ako kvalita článku, ale k jeho parametrom sa nedostaneme ani keby sme poznali riaditeľa firmy, ktorý sklá dodáva pre moduly.

Vlastnosti, ktoré nás u skla zaujímajú z hľadiska výkonu modulu:

- priepustnosť

- čistota

- antireflexná schpnosť

- drsnosť povrchu

U skiel sa hodnotí ešte aj odolnosť voči krupobitiu, prípadne iným nárazom, a zmena jeho vlastností v čase.

Priepustnosť nám určuje ako "moc svetla" sa dostane z exteriériu až na článok pod sklom. Niečo podbné nás zaujíma aj pri oknách a to konkrétne paramtere g - solárny faktor. U skiel okien nás však zaujíma skôr priepustnosť frekvencií ktoré vykurujú byt, a to sú frekvencie s veľkými vlnovýmni dĺžkami, teda 700nm čo je dosť ďaleko od modulov.

Antireflexia skla nám povie niečo o tom ako moc svetla dokáže sklo prepustiť ak svetlo nedopadá na sklo kolmo. Tento údaj je občas dostupný a preto ak výrobca dodáva moduly s antireflexom, tak ide o známku toho, že modul bude mať asi lepšie vlastnosti napríklad ráno, alebo večer.

Drsnosť povrchu. Na moduloch si môžeme všimnúť že sklá niekedy nie sú hladké ale zámerne zdrsnené. Ide o pokus výrobov dosiahnúť toho efektu, ayb skolo "zbieralo" svetlo z čo najväčšieho počtu uhlov a tým sa výkon modulu zvýši pri zlých polohách modulu voči slnku. Teda zase ráno a večer.

Čistota článkov

Možno niektorých z vás napadlo, prečo výrobcovia ponúkajú viacero výkonových variant modulov. Ak nie, tak vysvetlím ten dôvod.

Každý výrobca sa snaží vyrobiť články čo najdokonalejšie. No nie je možné dodržať to aby boli všetky články rovnako dobré. Preto sa články vo výrobe na konci výrobnej linky merajú a katekorizujú sa výkonostných tried. Potom sa tieto "koše" s rôznymi triedami článkov spájajú do modulov.

To znamená, že najvýkonnejšia rada v type modulov je najčistejšia, najdokonalejšia, články majú medzi sebou najvzájom najmenšie rozdiela v napätí, ktoré je dôležité pri sériovo paralelnom prpeojení článkov. Pri rôznych napútiach článkov sa totiž stane to, že ten "najslabší" ovplyvní výkony aj tých silných tak, že "ich stiahne so sebou" na jeho napätie a moduly je tak menej výkonný ako by mohol byť.

Preto odporúčam vždy nakupovať najvýkonnejšie moduly v typovej rade.

Tie aj bývajú vždy najdrahšie ale investícia sa podľa mňa oplatí.

OSTROVNÁ PREVÁDZKA vs. FOTOVOLTIKA

Aké situácie v našom živote nastávajú keď sa pre elektráreň rozhodujeme?

Môžu nastať rôzne situácie ako napríklad:

- sme na samote a nemáme možnosť inej výroby EE

- máme dotáciu oid štátu a chceme ju využiť

- kedysi dávno od nás štát energiu odkupoval, alebo stále odkupuje

- niekde sme čítali, že sa to oplatí, tak to chceme

Tieto situácie sú naozaj dosť odlišné. Pôjdem od konca.

Niekde sme čítali o fotovoltike, a na základe článku sa domnivame, že sa nám to oplatí. Treba si uvedomiť, že až po prečítaní tohoto článku a jemu podobných sa budeme vedieť správne rozhodnúť. Väčšina článkov sú veľmi povrchné a operuje sa v nich so zavádzajúcimi cenami, parametrami a ročnými úhrnmi energie. V zásade platí a ešte dlho bude platiť, že ak máme verejnú sieť, tak sa nám fotovoltika neoplatí pokiaľ nejde o výslovne špecifické prípady zapojení, o ktorých napíšem nižšie.

Ak od nás štát elektriku odkupuje, tak sa logicky zameriame na najvyššie zysky EE , ktoré sú logicky v lete. Vtedy sa snažíme panely natočiť do optimálnej polohy kedy vyrábajú naozaj najviac. V tomto prípade by bolo možno namieste použiť aj monokryštalické moduly, ktoré sú priamo stavané na obrovské zisky v lete za jasnej oblohy.

Ak máme dotáciu od štátu, tak nie sme nijako motivovaní k tomu aby sme sa týmto článkom zaoberali, lebo čo je zadarmo tak to je proste zadarmo (iba časť zadarmo). Tu častokrát človek nerieši takmer nič, iba cenu zostavy a jej výkon aby bola dotácia čo najvyššia.

Úplne odlišná situiácia ale nastáva vtedy ak sme odkázaní na elektriku z modulov, z leketrárne. Takejto prevádzke hovoríme ostrovná prevádzka.

A teraz začíname logicky uvažovať a naozaj premýšľať. Ak sa zamyslíme, tak zistíme, že počas slnka, teda počas doby kedy naozaj svietia slnečné lúče, vyrábajú elektriku všetky typy modulov a vyrábajú jej vždy viac ako vieme spotrebovať. Takže zaoberať sa touto časťou dní by bolo asi naozaj zbytočné, lebo či mám z 5kW elektrárne 5,3kW alebo 4,8kW je naozaj už jedno. Ostrovná prevádzka je charakteristická hlavne tým, že v nej musíme mať batérie aby sme si zabezpečili EE vtedy keď je tma a teda večer. A tu sa nám začínajú veci komplikovať. My totiž musíme batériu nabiť aj v zime a aj vtedy ak nesvieti priame slnko, aj za dažďa atď atď atď...

Proste najhorším ročným obdobím je pre nás

zima, a v zime ráno a večer.

Ďalší problém, ktorý môže zamiešať karty je ten fakt, že slnko nepozná štatistiky :-) Jednoducho asi nevie čítať a nespráva sa podľa nich. Je asi dosť drzé ;-) Ono si niekedy svieti napríklad iba ráno, a potom celý deň nie. Alebo iba naobed, alebo iba večer. SHMÚ síce zaznamená, že slnko svietilo a vy sa dočítate o akejsi dennej úhrne slnečnej energie, ale vám elektráreň proste nič nevyrobila, lebo nebola ráno otočená na východ, ale bola na juh, lebo nám to nejaký "dobrák" na webe poradil...

Čo s touto situáciou robiť?

V podstate skoro to isté ako keď chceme do modulu dostať veľké množstvo svetla, ako som už písal vyššie a to:

- natáčaním modulov za slnkom, respektíve aj za svetlom, lebo tu už niekedy nejde o slnečneé svetlo ale difúzne

- rozložením modulov na V-J-Z / východ-juh-západ/ aby sme zachytili slnko v každej časti dňa

- použitím modulov, ktoré majú veľmi dobré vlastnosti keď sú v difúznom svetle, pri zlých vlnových dĺžkach svetla a za slabej intenzity.

POHYB SLNKA PO OBLOHE POČAS ROKA

Orientácia v obrázku.

Po obvode sú znázornené uhly rotácie slnka merané od severu – od 0°do 360° smertom na východ

Na vodorovnej osi v strede kruhu je znázornená poloha slnka nad horizontom v ° - od 0°do 90°

Oblúkové krivky znázorňujú pohyb slnka v čase a priestore. Na krivkách je vyznačený čas a poloha krivky v kruhu nám hovorí viac o polohe slnka va oblohe. Kriviek je iba 6 (7) lebo tak ako slnka ubúda, tak isto ho aj pribúda v paralelných mesiacoch.

Napríklad:

Zima – december – večer 15:00

Poloha slnka je:

Nad horizontom = asi 8°

A poloha pri zdanlivom pohybe slnka po oblohe = 220°od severu smerom na východ, alebo 140°od severu na západ. Teda slnko je zhruba niekde medi juho-západom a juho-juho-západom

Obrázok nám pomôže pochopiť o akých uhloch a v akých časoch sa bavíme v súvislosti s fotovoltickými modulmi v rámci roka. Ak si uvedomáme, že najmenej slnka je v zime, tak pripraviť sa na zimnú prevádzku je životaschopný nápad, ak moduly natočíme tak aby boli dostatočne kolmo na ranné a včerné slnko. Kolmosť uloženia modulov nie je na škodu aj z hľadiska ochladenia a neudržateľnosti snehu na nich.

S kolmosťou súvisí aj vyššie spomenutá antireflexia skla, a tiež výkon a účinnosť modulu.

Treba si uvedomiť, že ak svetlo dopadá na sklo šikmo, tak nie že sa iba značná časť "energie" odrazí ale aj to svetlo, ktoré preniká sklom zmení svoju frekvenciu, samozrejme ako inak, smerom k horšiemu najčastejšie. Proste svetlo svoju energiu trochu stratí. Frekvencia sa síce zníži, čo by nám hralo do karát ale s malou energiou už nenarobíme nič ani keby na článok svietila priamo zelená.

Budem sa zaoberať ostrovnou prevádzkou, nakoľko tam sú podmienky najtvrdšie.

Už vyššie som písal, že v lete kedy je spotreba energie v domácnosti desaťnásobne aj viac krát nižšia ako v zime, energiu takmer nepotrebujeme. V lete slnko svieti tiež omnoho viac hodín ako v zime (viď obrázok s pohybom slnka). Preto optimalizovať moduly pre letnú prevádzku je irelevantné ba až nezmyselné.

Najväčšie problémy máme v zime.

Ak uvážime, že máme natáčací systém modulov, tak polohu slnka neriešime, lebo moduly sú nasmerované vždy kolmo tam klde je najviac svetla lajcky povedané.

Komplikovanejšie je určiť polohu modulov pri pevných inštaláciách. Tam máme na výber z nekjonečna polôh, ale iba jedna je správna. Buď tá, ktorú nám podmienky dovolia, alebo tám, ktorú si zvolíme optimalizáciou.

Obrázok je stiahnutý z linku: http://www.dkubinsky.sk/blog/rozne/zdanlivy-pohyb-slnka-na-oblohe

Už som spomínal, že pri pevnej montáži by sme mali maximalizovať dnné zisky tým, že moduly dáme na východ-juh-západ, a to z dôvodu toho, že my nevieme kedy bude slnko svietiť a vyrobiť v dni nieoč musíme. Preto sa množstvo modulov znásobuje.

DIFÚZNE SVETLO

Väčšinu z toho čo som doteraz napísal platilo pre priame svetlo. Slnko však nie vždy vidíme a už vieme, že ak ho nevidíme tak svetlo sa šíri všetkými smermi rovnako.

Vieme aj to, že poznáme akési globálne žiarenie. Ide o súčet všetkých zdrohjov svetla či priamych alebo nepriamych, teda odrazených.

Vieme aj to, že svetlo, ktoré s z poza mrakov prešlo je iba to, ktoré má vyššiu energiu a teda pre nás nie moc dobrú vlnovú dĺžku. Podľa grafu vyššie už teda vieme, že najvyššie energie máme pri frekvenciách okolo 350-400nm v tomto prípade, a vieme aj to, že je iba málo modulov, ktoré takéto podmienky zvládajú.

V difúznom svetle je v podstate takmer úplne jedno na ktorý smer sú moduly otočené, lebo zo všetkých strán ide takmer rovnako "silné svetlo". Tu by sa zdalo, že pevné montáže aj keď 3x väčšie by mnali mať lepší celkový výkon ako natáčacie montáže. Platilo by to ak by platilo, že "slnka je všade rovnako", ale ono to až tak úplne neplatí. Najviac svetla nameráme pri zamračenej oblohe práve na oblohe. Teda ak by sme moduli natočili smerom hore, tak by vyrábali najviac v zamračenom dni. Preto keď vidíme inštalácie s natáčaním, tak pri zamračenom dni sú všetky moduly smerom hore ako doska stola.

Problém však nastáva vtedy keď začne snežiť, lebo v tejto polohe nám moduly zasneží a nevyrobia už vôbec nič aj keby začalo svietiť slnko. Existujú však okruhy, ktorými sa moduly zase vrátia do zvislej polohy pri snežení.

Ak je pevná montáž 3x väčšia ako natáčacia, a sveží, tak zase pevná vyrobí viac ako natáčacia a takto sa to všetko mení. Takže nevieme úplne presne povedať iba teoretizovaním čo je a čo nie je lepšie pre nás, ale musíme si dať veci do čísel.

POROVNANIA MODULOV

a

ZOSTÁV

Celý článok smeruje k tomuto bodu. Tu vám ukážem na jednoduchom porovnaní rôznych kombinácií modulov a zostáv ako si správne vybrať to čo je pre vás najvhodnejšie.

Všetci totiž vidíme iba počiatočnú cenu modulu a chce za tú cenu čo najviac muziky. Výrobcovia cenu vzťahujú k akémusi optimálnemu výkonu modulu. Ako už ale vieme optimálne podmienky nastávajú vtedy keď ich takmer vôbec nepotrebujeme (leto, slnko, teplo, netreba svietiť, všetko je OK).

Ak si ale uvedomíme

POROVANIE VYBRANÝCH MODULOV

Na obrázku vidíme v ľavo moduly monokryštalické a v pravo polykryštalické. Porovnával som iba tieto dve varianty a na nich vysvetlím ako som sa dopracoval k výsledku.

K dispozícii som mal aj iné moduly ale tie som postupne vylučoval z tohoto porovnania nakoľko neboli ničím zaujímavé.

Ceny uvedené sú bez antidumpingového cla a bez DPH. Teda výsledná cena je vyššia. Ale na porovnanie stačí aj takáto cena aby sme pochopili o čo v porovnaní ide.

Pri porovnaní Mono vs. Poly by sme sa mali riadiť tou zásadou, že ak máme moduly s podobnými paramnetrami tak by sme si mali pre slovensko vybrať polykryštál. Ak by sme ale dostali dobrú cenu na špičkový Monokryštál, tak je na ďalšom zvážení ako sa zachováme.

V tabuľke sú ceny modulov, výkony pri 1000W/m2, výkony pri rôznych intenzitách oslnenia od 800W/m2 až po 100W/m2. Niektoré moduly skončili pri 200W/m2 nakoľko iné hodnoty som už nezistil.

Poďme k jednotlivým hodnotám.

Účinnosť vypočítaná

Nejako moc ma nezaujímala účinnosť udávaná výrobcom ale vapočítala sa na základe jeho zadaných parametrov. Je to reálnejšie číslo

Účinnosť bunky/článku

Účinnosť článku by sa zdalo, že nás nezaujíma, ale je dôležitá z toho dôvodu aby sme si vedeli predstaviť približnú kvalitu výroby. Ak je veľký rozdiel medzi účinnosťou článku a modulom, tak je v neporiadku najčastejšie sklo. Sklo je všeobecne problém všade. Ide totiž o amorfný materiál a to je alchýmia.

Tu je zaujímavá bunka spoločnosti BlueSun pri module polykryštalickom, ktorej hodnota je 20,06%. Ide však o neprevereného dodávateľa, a objektivita merania je minimálne neznáme, takže moc by som sa na tento údaj nespoliehal.

Jednoznačne vedie monokryštalický článok Panasonic HIT s účinnosťou 21,35%. Tento modul som tu umiestnil z toho dôvodu že cena je stále dostupná a ide o naozaj špičkový modul! Chcel som porovnať aj moduly od spoločnosti SunPower ale ich cena ma hneď na začiatku odradila.

Pmpp – výkony na module pri rôznych intenzitách

Tu vidíme aké výkony majú jednotlivé moduly pri priamom oslnení intenzitami 800,400,200 a 100W/m2.

To je údaj, ktorý nám hovorí konečne niečo rukolapné.

Výrobcov, ktorý udávajú iba do 400W/m2 som do tabuľky samozrejme nedával...

Účinnosť modulu pri...

Ide o účinnosť modulu pri rôznych intenzitách ( 800,400,200 a 100W/m2). Tu si môžeme všimnúť pri module Q.PLUS, že jeho účinnosť s poklesom intenzity slnečneého žiarenia stúpa.

Vidno to aj na grafe už raz vyššie použitom.

Je to spôsobené hlavne tým, že články sú veľmi kvalitné a chemicky čisté, a spolu v spolupráci so znižujúcou sa teplotou modulu sa dvíha napätie na článku čím jeho výkon stúpa.

Modul BlueSun ako som písal neberiem do úvahy, nakoľko relevantnosť meraní mi foirma nevedela potrdiť. Narozdiel od firmy HANWHA, ktorá je jedným z najväčších výrobcov modulov na svete. Len pre zaujímavosť tá firma zamestnáva viac ľudí ako je v bývalom Československu, Poľsku a možno aj Maďarsku dokopy.

Modul Q.PLUS má síce nárast účinnosti ale ako vidíme tak Panasonic HIT má účinnosti stále vyššie aj napriek tomu že jeho účinnosť klesá, tak ako u väčšiny modulov.

€/Wp pri 800,400,200,100W/m2

Toto je výsledná tabuľka ktorá nás zaujíma. Tu vidíme aká je cena vyrobeného wattu pri rôznych intenzitách. Ako som hovoril, keď je slnko tak vyrába každý modul. To je nám ale naozaj vtedy už nanič. My potrebujeme vyrábať pri 100 a 200W/m2 a teda musíme si všímať cenu vztiahnutú na výkony pri týchto intenzitách.

Tui vidíme, že vyhrávajú "číňania" neoverenej kvality ako Bluesun a Perligth. Okrem toho ide o monokryštály.

U polykryštálov vyhráva z dôvodu nedostatku cien Q.PLUS.

Zaujímavosť:

Firma JINKO SOLAR vyrába zaujímavý modul, ktorý som do porovnania zatiaľ nedal, ale neskôr urobím porovnanie aj s ním. Ide o modul JINKO EAGLE MX. Je zaujímavý tým, že je vybavený optimalizérom najnovšej generácie MAXIM VT8024 link: https://www.maximintegrated.com/content/dam/files/design/technical-documents/white-papers/modeling-maxim-solar-cell-optimizers-in-pvsyst.pdf

Cena optimalizéru je odhadom okolo 0,06€/W čím sa radí v cene na špičku. Jeho vlastnosti sú tiež pozoruhodné. Viac na linku.

Záver:

Tabuľka je síce pekná a čo to nám o moduloch vie povedať, ale nepovedala nám nič o tom ako sa moduly psrávajú v difúznom svetle!!!

Všetky hodnoty, ktoré sú v tabuľke uvedené sú udávané pri AM1,5 čo je viditeľné svetlo, s identifikovateľnými slnečnými lúčmi. Teda ide o porovnanie modulov v slnku.

Ako by sa správali v difúznom prostredí vieme iba odhadnúť na základe chemického a kryštalického zloženia článkov.

Tu predpokladáme, že polykryštál v difúznom prostredí vyrábab a monokryštál nevyrába, alebo iba veľmi veľmi slabo.

Z porovnávaných modulov sa javí ako najlepší pomker cena/výkon, s prihliadnutím referencie výrobcu a s prihliadnutím na to, že prednostne vyberáme polykryštál, modul Q.PLUS. Tento modul použijem aj pre ďalšie porovnanie celkových zostáv.

POROVANIE VYBRANÝCH ZOSTÁV

Na obrázku PorOVNANIE ZOSTÁV vidíme 3 varianty

1. Ide o natáčacie zariadenie s modulmi Q.PLUS o výkone 3,36kWp a s použitím optimalizácie výkonu poľa mikromeničom. Toto usporiadanie je zaujímavé tým, že od modulov nejde DC ale AC (striedavý prúd) čím je možné použiť veľmi tenké káble a všetky moduly je možné zapojiť paralelne čím odstránime efekt poklesu výkonu stringu ak klesne výkon jedného panelu v sérii. Sieť domácnosti je 230V AC.

2. Ide o natáčacie zariadenie s modulmi Q.PLUS o výkone 3,36kWp a s použitím optimalizácie výkonu poľa optimalizérom dostupným na trhu (MAXIM na trhu ešte nie je). Toto usporiadanie je zaujímavé tým, že eliminujeme straty v moduloch pri pohybe tieňov po module. Sieť domácnosti je 48V DC.

3. Ide o statické uloženie modulov Q.PLUS o výkone 3x3,36kWp=10,08kWp, zatiaľ bez použitia optimalizácie aby sa už takto vysoká cena ešte viac nepredražila. Toto usporiadanie je zaujímavé tým, že vie aj vo veľmi zlých podmienkach vyrobiť dostatočné množstvo energie a nabiť batérie. Sieť domácnosti je 230V AC.

Prejdime k tomu čo vidíme v tabuľke:

Ceny

V tejto časti vidíme čo všetko je zaradené do výpočtu zostavy.

Pri variante 1. som do zostavy zaradil pre niekoho nepochopiteľne aj hybridný menič a to z toho dôvodu, že v zostave máme aj batérie, ktoré je potrebné nabíjať 48VDC, no z modulov nám ide 230VAC. Moduly sú preto v hybridnom meniči zapojené do konektoru určeného pre verejnú sieť, ďalej je tam zaradená aj elektrocentrála a menič má vlastný regulátor nabíjania. Hybridný menič má teda všetko potrebné k tomu aby prerozdeľoval energiu podľa prednastavených priorít.

Varianta 2. má už iba solárny regulátor a menič nemá vôbec nakoľko táto zostava uvažuje s tým, že domová sieť bude 48V DC. DC je pre domácnosti zo zdravotného hľadiska veľmi výhodná a je výhodná aj z hľadiska strát zariadení večer kedy slnko nesvieti, nakoľko regulátor aj optimalizéry sú "vypúnuté" a energia prúdi iba z batérií do domácej siete.

Varianta 3. v podstate nie je ničím zaujímavá, nakoľko ide o klasickú zostavu.

Zaujímavosť je iba v tom, že moduly sú otočené od severu po 125°na východ a západ aby zachytávali zimné slnko ráno a večer a sú nakolmo, z toho dôvodu aby maximalizovali výkon práve ráno a večer kedy je sklon slnka nad horizontom 0-5° (viď obrázok s veľkým kruhom – pohyb slnka).

Výkony

V tejto časti som sa snažil rôznymi porovnaniami z reality, a modelov z pvgis určiť výkony elektrární pri žiarení okolo 100W/m2 a to počas priameho slnka, v zatienení modulu a v difúznom svetle. Hodnota 100W/m2 je typická aj pre difúzne svetlo, ale na rozdiel od primeho oslnenia sa tu nedá určiť smer svietenia a frekvencie ako už vieme sú posunuté k fialovej.

Úhrny
Tu vidíme, že logicky elektráreň s výkonom cez 10kW vyrába najviac energie. Ešte ale nevieme či sa to aj cenovo oplatí. To zistíme zachvíľu.

Zvláštne je však to, že zimná výroba EE nie je 3- násobná aj keď inštalovaný výkon 3-násobný je!

Ceny / Wp

Záver tabuľky je rozhodujúci pre výber zostavy.

Vidíme že najlepšie hodnoty dosahuje natáčací systém s mikromeničmi iba v prípade, že by sme elektrárne porovnávali v čase kedy svieti slnko. Varianta 1

V tieni vyhráva natáčací systém s DC sieťou. Varinata 2.

A počas difúzneho svetla vyhráva Varianta 3. Prečo to tak je som už raz čiastočne popisoval. Pri difúznom svetle je totiž jedno kde je modul otočený, lebo svetlo má všesmerovú charakteristiku a nevieme určiť zdroj svetla. A teda aj modul otočený na sever vyrába tak isto ako mnodul otočený na juh. Iba moduly otočené na oblohu vyrábajú vtedy najcviac.

Zaujímavosť:

Ak sa ale pozrieme na priemernú cenu za Wp, tak zistíme, že sa až tak nerozlišujú. No nevieme určiť presný čas kedy a ako dlho svieti priame slnko, tieni, alebo je difúzne svetlo.

Záver:

ak by sme predpokladali zlú zimu, alebo zimu v hmlystých lokalitách, tak by sme mali ísť do Varianty 3. Ak by sme uvažovali, že zima bude pekná, alebo by sme navrhovali elektráreň pre Lomnický štít tak by sme mali ísť do Varianty 1. Varianta 3. je inštalácia veľmi individuálna vzhľadom na Dc sieť a je skôr vhodná pre ostrovbný systém.

POROVNANIE MODULOV

POROVNANIE ZOSTÁV