Przy doborze paneli łatwo skupić się na mocy w watach, a przeoczyć napięcie, które rośnie podczas mrozu i może przekroczyć limit falownika. Maksymalne napięcie modułu opisuje zwykle parametr Voc, ale jego wartość zależy od temperatury i liczby paneli połączonych szeregowo.
O bezpieczeństwie stringu decyduje Voc w niskiej temperaturze
- Voc to napięcie obwodu otwartego, podawane w karcie modułu dla warunków STC.
- Mróz podnosi Voc, dlatego sumę napięć w szeregowym łańcuchu sprawdza się dla najniższej temperatury przyjętej w projekcie.
- Falownik wyznacza limit instalacji, jeśli jego maksymalne napięcie wejściowe jest niższe niż dopuszczalne napięcie modułów.
- Vmp to inny parametr: opisuje napięcie robocze w punkcie mocy maksymalnej, a nie napięcie obwodu otwartego.
Voc panelu nie jest stałą wartością dla każdej pogody
Na tabliczce modułu znajdziesz kilka napięć, które łatwo pomylić. Voc oznacza napięcie na zaciskach przy otwartym obwodzie, czyli bez odbiornika pobierającego energię. Vmp opisuje napięcie podczas pracy w punkcie mocy maksymalnej i zwykle jest niższe.
Wartość Voc z karty katalogowej odnosi się do warunków STC, w tym temperatury ogniw wynoszącej 25°C. W praktyce napięcie zmienia się wraz z temperaturą: gdy ogniwa się wychładzają, Voc rośnie; gdy się nagrzewają, spada. Stąd wyższa wartość na mrozie nie oznacza, że panel wyprodukuje wtedy więcej energii. To graniczny parametr elektryczny, który trzeba uwzględnić przy doborze urządzeń.
Moduł LONGi Hi-MO X10 LR7-54HVDA-500M dobrze pokazuje, dlaczego sam napis „maksymalne napięcie” może mylić. Jego karta podaje Voc 40,97 V w STC, współczynnik temperaturowy Voc −0,200%/°C oraz maksymalne napięcie systemu 1500 V DC. Ta ostatnia wartość dotyczy dopuszczalnego napięcia systemu dla modułu, a nie napięcia, które pojedynczy panel stale oddaje podczas pracy. Są to różne limity, więc odczytaj każdy z nich osobno w karcie katalogowej LONGi.
Najzimniejszy poranek może ograniczyć liczbę paneli w stringu
W szeregowym stringu napięcia modułów się sumują. Przy wyliczaniu górnej granicy nie wystarczy więc pomnożyć katalogowego Voc przez liczbę paneli: trzeba jeszcze uwzględnić zmianę napięcia w temperaturze projektowej.
Przykład pokazuje skalę tej korekty. Dla modułu LONGi o Voc 40,97 V i współczynniku −0,200%/°C, przy założeniu temperatury ogniw −25°C, napięcie jednego panelu wynosi około 45,07 V. String z 13 takich modułów osiągnąłby około 585,9 V, a z 14 około 631,0 V. To ilustracja obliczenia dla przyjętej temperatury, nie gotowy projekt instalacji.
Porównajmy wynik z falownikiem Fronius Primo GEN24 6.0. Producent podaje maksymalne napięcie wejściowe DC 600 V; instrukcja określa ten parametr dla obwodu otwartego przy nasłonecznieniu 1000 W/m² i temperaturze −10°C. W przyjętym wyżej scenariuszu 14 modułów przekraczałoby limit 600 V, choć każdy z nich mieści się w granicy systemowej 1500 V. To falownik, a nie sama klasa napięciowa panelu, może więc ustalić krótszy string. Dane urządzenia znajdziesz w instrukcji Fronius Primo GEN24.
Współczynnik temperaturowy może być zapisany jako wartość ujemna albo opisany inną notacją producenta. Przed obliczeniem sprawdź jednostkę i oznaczenie parametru, żeby nie pomylić współczynnika Voc ze współczynnikiem mocy Pmax. Do wyznaczenia napięcia stringu używaj danych konkretnego modelu panelu, a temperaturę projektową pozostaw projektantowi instalacji.
Limit falownika i zakres MPPT odpowiadają na różne pytania
W danych falownika znajdziesz zarówno maksymalne napięcie wejściowe DC, jak i zakres MPPT. Pierwszy parametr wyznacza górną granicę, której nie może przekroczyć napięcie obwodu otwartego. Zakres MPPT mówi zaś, w jakim przedziale falownik może śledzić punkt pracy paneli i optymalizować pobór mocy.
Jeśli napięcie Vmp stringu w upalny dzień spadnie poniżej użytecznego zakresu MPPT, falownik może pracować poza swoim optymalnym zakresem. Jeśli zaś zimne Voc przekroczy maksymalne napięcie wejściowe, powstaje ryzyko uszkodzenia urządzenia. Górny limit DC i zakres MPPT trzeba sprawdzić oddzielnie, bo jeden parametr nie zastępuje drugiego.
Przy projektowaniu liczy się też najsłabsze ogniwo po stronie DC: falownik, moduły, przewody, złącza i aparatura muszą być dobrane do napięcia, które może pojawić się w stringu. Zwiększenie liczby gałęzi równoległych podnosi przede wszystkim prąd, nie napięcie pojedynczego stringu. Jeśli więc maksymalne Voc jest za wysokie, dokładanie kolejnej gałęzi równoległej nie rozwiązuje problemu.
Objaw w dokumentacji lub aplikacji podpowiada, co sprawdzić
Gdy falownik zgłasza za wysokie napięcie DC, nie zakładaj od razu, że uszkodził się panel. Najpierw porównaj liczbę modułów w każdym stringu z projektem i sprawdź, czy wyliczenie uwzględnia temperaturę oraz właściwy współczynnik Voc. Nie rozłączaj przewodów DC samodzielnie: instalacja fotowoltaiczna może pozostawać pod napięciem również po wyłączeniu falownika.
| Sytuacja | Możliwa przyczyna lub skutek | Co zrobić |
|---|---|---|
| Obliczone zimne Voc przekracza maksymalne napięcie wejściowe falownika | String ma zbyt wiele modułów połączonych szeregowo dla przyjętych warunków | Poproś projektanta lub instalatora o weryfikację konfiguracji przed uruchomieniem |
| Voc jest poniżej limitu, ale Vmp wypada poza zakresem MPPT | Falownik może nie śledzić optymalnego punktu pracy w określonych warunkach | Sprawdź zakres MPPT i obliczenia dla wysokiej temperatury modułów |
| Aplikacja pokazuje alarm napięcia DC przy niskiej temperaturze | Możliwy jest błąd doboru długości stringu, nieprawidłowe dane modułu lub problem z połączeniem | Zapisz kod alarmu i odczyty, a następnie przekaż je instalatorowi do diagnostyki |
| Karta panelu podaje 1500 V, a falownik ma niższy limit | Dopuszczalne napięcie systemowe modułu nie zwiększa limitu falownika | Przyjmij niższy limit urządzenia i sprawdź string dla temperatury projektowej |
Rozróżnienie między napięciem DC paneli a napięciem AC w sieci jest równie istotne. Alarm dotyczący zbyt wysokiego napięcia sieciowego nie musi oznaczać przekroczenia Voc po stronie modułów, bo dotyczy innego obwodu i wymaga innej diagnostyki. Najpierw odczytaj dokładny komunikat falownika, dopiero później szukaj przyczyny.
Przed montażem sprawdź trzy wartości w dwóch kartach
Przyznam, że w doborze instalacji najłatwiej przeoczyć różnicę między napięciem systemowym modułu a maksymalnym napięciem wejściowym falownika. Uważam, że bezpieczny punkt wyjścia to sprawdzenie danych obu urządzeń, a nie kierowanie się samą liczbą paneli na dachu.
Przed zatwierdzeniem konfiguracji odczytaj z karty panelu Voc oraz temperaturowy współczynnik Voc, a z dokumentacji falownika maksymalne napięcie DC i zakres MPPT. Jeśli zimne Voc stringu zbliża się do górnej granicy lub ją przekracza, wstrzymaj uruchomienie i poproś instalatora o ponowne obliczenie. Właśnie ten mroźny poranek, a nie nominalne napięcie z etykiety, rozstrzyga, czy dobrana liczba modułów zmieści się w limicie urządzeń.
