Merită utilizarea optimizatoarelor în sistemele fotovoltaice?

Cuprins

• Ce sunt optimizatoarele?
• Efectul optimizatoarelor asupra producției: 3 scenarii
  • Scenariul 1 de umbrire parțială
  • Scenariul 2 de umbrire parțială
  • Scenariul 3 umbrire difuză
  • Analiză pro și contra utilizare optimizatoare
• UPDATE important 2024
  • Prevenirea incendiilor la sistemele fotovoltaice prin utilizarea optimizatoarelor

Ce sunt optimizatoarele?

Optimizatoarele sunt niște echipamente electronice care se atașează direct la panoul fotovoltaic, similar cum se vede în imagine. În funcție de producător, ele trebuie instalate pe toate panourile din sistem, sau pot fi instalate doar pe anumite panouri care ar putea fi afectate de umbrire parțială.

Microinvertoarele sunt foarte asemănătoare cu optimizatoarele ca și dimensiuni, dar ele sunt practic niște invertoare mici, cum reiese și din denumirea lor. Ele convertesc curentul continuu în curent alternativ direct la panou, și nu mai ai nevoie de un invertor central la care să se conecteze șirurile de panouri fotovoltaice.

Eu mă voi axa pe optimizatoare, căci din punct de vedere al umbririi parțiale ele sunt similare cu microinvertoarele. Optimizatoarele sunt practic niște controlere MPPT individuale pentru fiecare panou. Ce înseamnă asta? Înseamnă că în cazul în care un panou este umbrit, optimizatorul poate alege punctul de maxim al panoului respectiv, uneori fără a necesita activarea diodelor bypass. Producătorii susțin că se poate obține o producție cu până la 30% mai mare utilizând optimizatoare. 

Efectul optimizatoarelor asupra producției: 3 scenarii

Să vedem exact ce efect au optimizatoarele în mai multe scenarii. Avem 6 panouri cu 60 celule de 300 wați în serie, fără nici un fel de umbrire parțială. În acest caz nu există nici o diferență între panourile cu optimizatoare sau cele fără. Șirul produce 1,8 KW.

Scenariul 1 de umbrire parțială

În primul scenariu considerăm o umbrire parțială cauzată de un cablu, caz în care știm din videourile anterioare că nu declanșează diodele bypass, dar care va duce la scăderea curentului prin cele 2 panouri afectate. Considerăm că cele 2 panouri produc acum 270 wați.  Fiind în serie, tot șirul va fi afectat și toate panourile vor produce mai puțin, astfel pierdere totală va fi de 180 wați.

Ce se întâmplă în cazul aceleași situații cu optimizatoare? Pentru cele 2 panouri umbrite nu se schimba nimic, ele vor avea puterea redusă, optimizatoarele nu au cum să modifice asta.  Însă celelalte panouri din șir vor produce la capacitate maximă. De ce? Pentru ca optimizatoarele vor lăsa să treacă curentul maxim de la celelalte panouri din șir. Vom avea astfel un câștig de 120 wați, adică cam 7,5% mai multă putere. 

Scenariul 2 de umbrire parțială

În scenariul 2 considerăm o umbră mai mare, de exemplu un coș, care umbrește cele 2 panouri. Fără optimizatoare, cele 2 panouri nu mai produc nimic, curentul fiind 0 prin subșiruri, și se activează diodele bypass. Celelalte panouri din șir nu sunt afectate, ele vor produce la capacitate maximă.

Vom pierde o dată 600 wați producția celor 2 panouri plus pierderea prin diodele bypass, pe care o considerăm undeva la 2 volți la 10 amperi, adică 20 wați. Puterea totală va fi în acest caz 1180 wați. Cu optimizatoare, diferența nu va fi mare. Cele 2 panouri umbrite nu vor produce nimic chiar dacă au optimizatoare, deoarece diodele bypass s-ar activa pentru orice valoare a curentului prin panouri și optimizatorul nu are ce curent să mai extragă. Restul panourilor nu vor fi afectate. Singurul câștig va fi poate pierderea prin diodele bypass (nu sunt sigur ce pierdere apare prin optimizatoarele care fac bypass), adică un maxim de 20 wați pentru un total de 1200 wați. 

Scenariul 3 umbrire difuză

Scenariul 3 este un scenariu care ar oferi un avantaj mai mare optimizatoarelor, și anume umbrirea difuză de la un copac, care să nu fie destul de intensă încât să limiteze complet curentul prin vreo celulă a panoului, dar care să ducă la scăderea cu 50% a curentului prin 2 panouri.

În cazul în care nu sunt optimizatoare, scăderea cu 50% a curentului va duce la activarea diodelor bypass, deoarece MPPT-ul invertorului, în căutarea punctului de maxim, va alege un curent mai mare ca să nu limiteze tot șirul. Astfel vom avea o putere totala de 1200 de wați. Optimizatoarele vor găsi punctul de maxim la un curent mai scăzut în cazul panourilor umbrite, și vor produce proporțional cu acel curent, fără să activeze diodele de bypass. Curentul de la celelalte panouri va fi redirecționat prin optimizator și astfel vom avea o creștere mai substanțială a puterii, de 300 wați sau 25% pentru un total de 1500 de wați.

Analiză pro și contra utilizare optimizatoare

Ca să avem o imagine de ansamblu și să putem trage o concluzie trebuie să facem o listă cu avantaje vs dezavantaje pentru utilizarea optimizatoarelor.

Mai trebuie să precizez că și optimizatoarele au o eficiență, care la majoritatea este declarată ca fiind 99%. Dacă iei în calcul că practic producția scade cu 1% doar din consumul lor intern, iar cele câteva procente de câștig se aplică doar pentru o perioada de timp din zi, e posibil ca pentru un șir complet echipat cu optimizatoare să nu fie nici un câștig. 

În concluzie, sunt anumite situații nișă în care achiziționarea optimizatoarelor se poate justifica, dar, în opinia mea, în 99% din cazuri nu-și au rostul. Dacă mai consideri materialele și energia consumată pentru fabricarea lor, avantajul lor scade și mai mult. Mai bine adaugi 2-3 panouri în plus, dacă spațiul iți permite. Există și un UPDATE important 2024

În urma unei analize mai detaliate a funcțiilor utile ale optimizatoarelor, și mă refer aici în special la optimizatoarele din ecosistemul Huawei, cu care am avut experiență, a trebuit să fac o completare importantă la acest articol scris inițial în 2022.

Prevenirea incendiilor la sistemele fotovoltaice prin utilizarea optimizatoarelor

O altă funcție foarte importantă a optimizatoarelor este aceea de mărire a siguranței în exploatare și de prevenire a o parte din cauzele incendiilor din sistemele fotovoltaice. La apariția unui defect de genul arc electric serial sau paralel (detectat de funcția AFCI) sau defect către pământ (detectat de funcția de monitorizare a rezistenței de izolație), toate optimizatoarele scad voltajul la nivel de panou în câteva secunde și nu vei mai avea tensiune înaltă pe string. În acel moment se oprește orice arc electric deja format. Dacă nu ai avea optimizatoare, chiar dacă invertorul se oprește deoarece a detectat scăderea valorii izolației către pământ, sau a detectat un arc electric de tip paralel, nimic nu oprește panourile sa debiteze curent către defect, și să întrețină arcul electric care va duce sigur la pornirea unui incendiu.

În concluzie trebuie să modific și analiza pro și contra inițială, pe care o atașez în continuare.

Am scris un articol detaliat despre cum optimizatoarele pot preveni apariția incendiilor fotovoltaice aici: Optimizatoarele și rolul în prevenția incendiilor

Optimizatoare Huawei se pot cumpăra de aici:

Dacă cumpărați din linkurile de mai jos mă susțineți să fac în continuare filmulețe și articole:
Baterie LFP 48V: PowerCube 5,12kWh
Precomandă cu livrare pe 15 noiembrie 2024 PowerCube 14.33 kWh cu codul de reducere ECOBAT5
Stație încărcare smart prosumatori: Statie LEKTRI.CO TRI trifazată

Sau îmi puteți cumpăra o cafea dacă v-au fost de ajutor informațiile:

Pentru orice alte întrebări și discuții vă aștept pe grupul Totul despre Fotovoltaice pe Facebook și pe canalul de YouTube Full Electric.

Atenție! Orice intervenție asupra echipamentelor electrice se face doar de către personal autorizat!