Φωτοβολταϊκά

Χρόνος ανάγνωσης 4 λεπτά

Ενημέρωση - Σεπτέμβριος 5, 2023

Νομική κατάσταση από 01.01.2021

Ο νέος νόμος για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (EEG) τέθηκε σε ισχύ την 1η Ιανουαρίου 2021, συμπεριλαμβανομένων των φωτοβολταϊκών συστημάτων.

Αυτό σημαίνει ότι η αυτοκατανάλωση από παλιά και νέα φωτοβολταϊκά συστήματα έως και 30 kWp απαλλάσσεται από την προσαύξηση του EEG. Δεν χρειάζεται να εγκατασταθούν έξυπνοι μετρητές για τη συλλογή δεδομένων για αυτοκατανάλωση έως 7 kWp.

Αμοιβή για την ηλεκτρική ενέργεια που διοχετεύεται στο δίκτυο

Το τιμολόγιο τροφοδότησης μειώνεται με την αύξηση της παραγωγής και την αύξηση της ημερομηνίας αρχικής θέσης σε λειτουργία. Αυτό σημαίνει ότι όσο περισσότερο αποδίδει το σύστημα και όσο αργότερα εγκαθίσταται, τόσο χαμηλότερο είναι το τιμολόγιο τροφοδότησης.

Τα συστήματα που τίθενται σε λειτουργία την 1η Σεπτεμβρίου 2021 θα αμείβονται με 0,0725 ευρώ για έως 10 kWp. Με 0,30 ... 0,35 ευρώ ανά kWh για την αγοραζόμενη ηλεκτρική ενέργεια, η αποζημίωση αντιπροσωπεύει περίπου 20% της τιμής που πρέπει να καταβληθεί για την αγοραζόμενη ηλεκτρική ενέργεια. Ο καθένας μπορεί να αποφασίσει μόνος του αν αξίζει να τροφοδοτεί ηλεκτρική ενέργεια στο δίκτυο.

Ίσως είναι πιο λογικό να χρησιμοποιήσετε το πλήρες Ίδια κατανάλωση να είναι.

Επιλογή φωτοβολταϊκών μονάδων

Ενώ οι φωτοβολταϊκές μονάδες ήταν παλαιότερα πολλές φορές ακριβότερες και πολύ λιγότερο αποδοτικές, η ποικιλία των σχεδίων, των επιδόσεων, των αποδόσεων κ.λπ. που διατίθενται σήμερα είναι τεράστια.

Η εύρεση της χρυσής τομής δεν είναι εύκολη, αλλά μπορεί να πραγματοποιηθεί.

Επιλέξτε έναν φημισμένο κατασκευαστή, έναν σχεδιασμό που απαιτεί λίγες μονάδες, προσφέρει την υψηλότερη δυνατή απόδοση και πλησιάζει όσο το δυνατόν περισσότερο στην επιθυμητή απόδοση.

Ο σχεδιασμός είναι συνήθως ορθογώνιος, αλλά διαφέρει ως προς το πλάτος και το μήκος των μονάδων. Η διαθέσιμη επιφάνεια είναι επομένως ο περιοριστικός παράγοντας κατά την επιλογή του μεγέθους της μονάδας. Εάν κατασκευάζονται πολλές σειρές, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η σκίαση των μονάδων πίσω από την πρώτη σειρά. Πρέπει να προγραμματίσετε μια αντίστοιχη απόσταση μεταξύ των σειρών των μονάδων, ώστε να μην δημιουργούνται σκιές στην επόμενη σειρά όταν ο ήλιος είναι χαμηλότερα. Με τον τρόπο αυτό ελαχιστοποιείται η ωφέλιμη επιφάνεια.

Οι απαιτούμενες αποστάσεις μπορούν να προσδιοριστούν με τη χρήση λογισμικού ή πιο απλά με σχέδιο.

Τα δεδομένα που απαιτούνται γι' αυτό είναι τα εξής:

• Γεωγραφικό μήκος/πλάτος του χώρου εγκατάστασης
• Αζιμούθιο του ήλιου στο χειμερινό ηλιοστάσιο 12:00 h
• Ύψος ανύψωσης του άνω άκρου της μονάδας
• Γωνία ανύψωσης (συνήθως 30°)

Μια καλή τεκμηρίωση αυτού μπορεί να βρεθεί σε αυτό το έργο του Dr.-Ing. Volker Quaschning και Prof. Dr.-Ing. habil. Rolf Hanitsch. Όπως συμβαίνει συνήθως, ένα βέλτιστο αποτέλεσμα συνδέεται πάντα με προσπάθεια, έστω και μόνο για την εξοικείωση με τις θεωρητικές θεωρήσεις που αποτελούν τη βάση γι' αυτό.

Αφού καθοριστούν οι δεδομένες παράμετροι, το επόμενο βήμα είναι η εύρεση των κατάλληλων μονάδων. Για μέγιστη ισχύ 7 kW, ενδείκνυνται 20 μονάδες 350 W η κάθε μία, οι οποίες μπορούν να συνδεθούν σε 2 σειρές των 10 μονάδων η κάθε μία.
Μια συμβολοσειρά αναφέρεται σε μια σύνδεση σειράς ενοτήτων. Μια υποδειγματική τάση MPP (Maximum Power Point) μονάδας 35 V οδηγεί σε τάση εισόδου αντιστροφέα 350 V DC.

Ο αριθμός των πιθανών σειρών εξαρτάται από την επιλογή του αντιστροφέα. Οι μικροί μετατροπείς διαθέτουν μόνο έναν ιχνηλάτη MPP και, επομένως, επιτρέπουν τη σύνδεση μόνο μίας συμβολοσειράς.

Μικρός μετατροπέας 1×1

Υπάρχουν βασικά τρεις τύποι μετατροπέων, αυτοί που είναι συνδεδεμένοι στο δίκτυο ή εκτός δικτύου ή ένας συνδυασμός και των δύο τρόπων λειτουργίας.

Δικτυακά καθοδηγούμενη Οι αντιστροφείς συγχρονίζονται με τη συχνότητα του δικτύου 50 Hz. Εάν αυτό αποτύχει σε περίπτωση διακοπής ρεύματος, σταματούν να λειτουργούν για όσο διάστημα διαρκεί η διακοπή ρεύματος.

Ανεξάρτητο από το δίκτυο Οι αντιστροφείς χρησιμοποιούνται στα λεγόμενα αυτόνομα συστήματα, δηλαδή στα ανεξάρτητα φωτοβολταϊκά συστήματα που δεν είναι συνδεδεμένα με το δημόσιο δίκτυο.

Οι αντιστροφείς που συνδυάζουν και τους δύο τρόπους λειτουργίας αναφέρονται ως Υβριδικό-Από τη μία πλευρά, συνδέονται με το δημόσιο δίκτυο, αλλά και, μέσω των λεγόμενων ελεγκτών MPPT, με μπαταρίες που φορτίζονται από τις φωτοβολταϊκές μονάδες που είναι επίσης συνδεδεμένες όταν ο ήλιος λάμπει. Σε περίπτωση διακοπής του δικτύου, ο υβριδικός μετατροπέας απλά μεταβαίνει στη λειτουργία των μπαταριών και έτσι διατηρεί την παροχή ρεύματος εντός των ορίων του φορτίου. Όταν το δημόσιο δίκτυο είναι και πάλι διαθέσιμο, μεταβαίνει στη φόρτιση των μπαταριών.

Τεχνικές λεπτομέρειες του μετατροπέα

Ως αντιστροφέας μπορεί να επιλεγεί μια τριφασική συσκευή, π.χ. ένα Kostal Piko IQ 8.5 σε τιμή λίγο κάτω από 2.000 ευρώ. Μονοφασικές συσκευές είναι διαθέσιμες μόνο μέχρι 5 kW, π.χ. η Kostal Piko MP plus 5.0-2 σε τιμή περίπου 1.200 ευρώ.

Και οι δύο συσκευές διαθέτουν από δύο MPP trackers (σύνδεση δύο σειρών).

Ποια δεδομένα είναι σημαντικά για την επιλογή ενός αντιστροφέα;

Φάσεις εισόδου

Οι μικρότεροι μετατροπείς έως περίπου 5 kW προσφέρουν γενικά μία φάση, ενώ οι μεγαλύτεροι τρεις φάσεις. Για τη σύνδεση με το δίκτυο απαιτείται ένα τριπολικό καλώδιο για μονοφασική σύνδεση και ένα πενταπολικό καλώδιο για τριφασική σύνδεση.

Ονομαστική ισχύς AC

Η ονομαστική ισχύς εναλλασσόμενου ρεύματος είναι η μέγιστη ισχύς του αντιστροφέα και, επομένως, η μεγαλύτερη φωτοβολταϊκή ισχύς που μπορεί να εγκατασταθεί. Αυτό σημαίνει ότι σε έναν αντιστροφέα δεν μπορούν να συνδεθούν περισσότερες φωτοβολταϊκές μονάδες από την ονομαστική του ισχύ AC.

Αριθμός MPP trackers

Ο αριθμός των MPP trackers που είναι διαθέσιμοι σε έναν αντιστροφέα καθορίζει τον αριθμό των σειρών που μπορούν να συνδεθούν. Οι μικρότεροι μετατροπείς διαθέτουν συνήθως μόνο έναν ανιχνευτή MPP, ενώ οι μεγαλύτεροι διαθέτουν δύο ή περισσότερους. Όσο περισσότεροι ανιχνευτές MPP είναι εγκατεστημένοι, τόσο πιο ακριβοί είναι οι αντιστροφείς.

Εύρος MPP

Το εύρος τάσης DC που καθορίζεται εδώ ορίζει τη μέγιστη δυνατή τάση εισόδου DC στον ανιχνευτή MPP. Η προστιθέμενη τάση DC όλων των μονάδων που συνδυάζονται σε σειρά σε μια αλυσίδα δεν πρέπει να υπερβαίνει το ανώτερο όριο. Εάν το εύρος καθορίζεται ως 360 ... 600 V, η τάση MPP της φωτοβολταϊκής μονάδας περιγράφεται ως 35 V, με αποτέλεσμα 600 / 35 = 17,14, δηλ. το πολύ 17 μονάδες είναι δυνατόν να είναι σε σειρά ως μία συμβολοσειρά.

Ρεύμα εισόδου

Το ρεύμα εισόδου υποδηλώνει το άθροισμα όλων των ρευμάτων της συμβολοσειράς που προκύπτουν από την πρόσθεση των ρευμάτων MPP μιας μονάδας κάθε συμβολοσειράς. Εάν μια φωτοβολταϊκή μονάδα έχει ρεύμα MPP 9,92 A και έχουν εγκατασταθεί δύο σειρές, το 9,92 + 9,92 οδηγεί σε ρεύμα εισόδου 19,84 A.
Υποθέτοντας ότι ο αντιστροφέας μπορεί να διαχειριστεί μέγιστο ρεύμα 16 A, πρέπει να εγκατασταθούν στη δεύτερη αλυσίδα μονάδες με μέγιστο ρεύμα MPP 16 - 9,92 = 6,08 A.

Τάση ανοικτού κυκλώματος

Η τάση ανοιχτού κυκλώματος των φωτοβολταϊκών μονάδων είναι πάντα υψηλότερη από την τάση MPP. Είναι υψηλότερη σε χαμηλές εξωτερικές θερμοκρασίες και χαμηλότερη σε υψηλές θερμοκρασίες. Εάν ο μετατροπέας υποδεικνύει μέγιστη τάση ανοιχτού κυκλώματος π.χ. 750 V, η τάση ανοιχτού κυκλώματος των μονάδων δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 750 / 17 = 44 V με 17 εγκατεστημένες μονάδες.

Αποδοτικότητα

Ο βαθμός απόδοσης περιγράφει την απόδοση με την οποία ένας αντιστροφέας μετατρέπει την εισερχόμενη τάση συνεχούς ρεύματος στην εξερχόμενη τάση εναλλασσόμενου ρεύματος. Ωστόσο, καθώς η απόδοση μεταβάλλεται επίσης με τη διακύμανση της ηλιακής έντασης, η γνώση της εξάρτησης από την τάση είναι σημαντική για τον σωστό σχεδιασμό. Κατά κανόνα, μια χαμηλότερη τάση συνδέεται με υψηλότερη απόδοση.
Σε αυτό το πλαίσιο, η χρήση της ανώτερης οριακής τάσης του εύρους MPP είναι επομένως λιγότερο αποτελεσματική. Επομένως, είναι προτιμότερο να χρησιμοποιηθεί μια διαμόρφωση με πολλές σειρές, αν και αυτό σημαίνει μεγαλύτερη οικονομική δαπάνη κατά την αγορά του μετατροπέα.