Fotowoltaika

Fotowoltaika w praktyce – czyli jak to jest zrobione.

Referencyjna elektrownia słoneczna o mocy 3,84 kWp

Zasada działania elektrowni w uproszczeniu polega na przetwarzaniu energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną w postaci prądu stałego w modułach fotowoltaicznych i zamianie jej na prąd przemienny w inwerterze (falowniku), tak aby mogła być wprowadzona bezpośrednio do sieci elektrycznej użytkownika lub sieci dystrybucyjnej.

W skład referencyjnej elektrowni fotowoltaicznej wchodzą:

panele słoneczne PV IBC PolySol 240TX,
inwerter SMA Sunny Boy 3600TL-21,
konstrukcja montażowa dla dachów pokrytych blachodachówką,
odpowiednio dobrany pakiet zabezpieczeń elektrycznych,
kable i akcesoria niezbędne do prawidłowego przyłączenia elektrowni do sieci elektrycznej.

Wszystkie zastosowane komponenty dostarczone zostały przez niemiecką firmę IBC Solar, potentata na rynku światowym, która może poszczycić się ponad 30-to letnim doświadczeniem w branży.

Jak działa elektrownia patrząc od strony technicznej?

Moduły fotowoltaiczne łączone są szeregowo w tzw. string, czyli wydzielony obwód i montowane na aluminiowej konstrukcji montażowej dostosowanej do określonego typu i pokrycia dachu.

Panele słoneczne, na które pada promieniowanie słoneczne zaczynają wytwarzać prąd stały, który powstaje w wyniku zjawiska fizycznego zwanego zjawiskiem fotowoltaicznym.

Tak powstały prąd podawany jest na wejście DC inwertera gdzie przetwarzany jest na prąd zmienny i przekazywany na wyjście AC. Stąd przekierowywany jest do głównej skrzynki przyłączeniowej w budynku. Jeśli chcemy zużywać go na własne potrzeby to podłączamy go równolegle do wybranej fazy najbardziej obciążonej urządzeniami elektrycznymi. Jeśli produkujemy mniej prądu niż zużywamy to niedobór pobierany jest bezpośrednio z sieci elektroenergetycznej zakładu energetycznego. Jeśli produkujemy więcej niż konsumujemy to w takich sytuacjach namiar wyprodukowanej energii musi mieć swoje ujście i w przypadku tego rozwiązania określanego typem On-Grid oddawany jest do sieci elektroenergetycznej. Aby taka zależność mogła mieć miejsce konieczne jest spełnienie określonych prawem wymogów, których spełnienie pozwoli dopiero podłączyć się do sieci dystrybucyjnej zakładu energetycznego.

Co dzieje się kiedy odłączony zostanie dopływ prądu, a nasza elektrownia dalej wytwarza prąd?

Aby inwerter zaczął przetwarzać energię muszą być spełnione podstawowe warunki:

na stronę DC musi zacząć dopływać prąd stały z modułów fotowoltaicznych i to o odpowiedniej wartości napięcia minimalnego,
na stronę AC (od strony sieci elektroenergetycznej) musi dopływać prąd zmienny o parametrach napięcia 180V – 280V oraz częstotliwości w zakresie 45Hz – 55Hz.

Oba parametry muszą być spełnione jednocześnie. W przeciwnym przypadku inwerter nie rozpocznie przetwarzania energii.

Ponadto inwerter posiada zabezpieczenie tzw. antywyspowe, czyli w przypadku zaniku prądu po stronie sieci zakładu energetycznego inwerter nie wygeneruje energii, która mogłaby zostać oddana do sieci. Zatem jeżeli napięcie przekroczy zakres 180 – 280V inwerter wyłączy się.

Ponowne załączenie inwertera nastąpi w chwili kiedy inwerter rozpozna, że parametry sieci ponownie się ustabilizowały i spełnione są wszystkie warunki bezpiecznej produkcji energii elektrycznej.

Niezbędnymi elementami niezależnie od zabezpieczeń w samym inwerterze są dodatkowe zabezpieczenia obwodów DC i AC przed i za inwerterem.

Odłączenie elektrowni słonecznej w czasie awarii sieci celem zabezpieczenia się przed ewentualnym wystąpieniem napięcia można zrealizować za pomocą rozłącznika izolacyjnego przedlicznikowego. Zanik napięcia spowoduje automatyczne wyłączenie inwertera.

Opis i uwzględnione parametry dotyczą działania wskazanej elektrowni referencyjnej zaprezentowanej na załączonych zdjęciach.