PV_1_22
Welcome to interactive presentation, created with Publuu. Enjoy the reading!
PRAKTYKA
23
magazyn fotowoltaika 1/2022
(ang. Potential Induced Degradation), czyli
degradację
indukowanym
napięciem.
Przypomnijmy, że PID jest skutkiem róż-
nicy potencjału pomiędzy uziemioną ramą
aluminiową modułów (0 V) a skrajnie
położonymi w szeregu (łańcuchu) modu-
łami o różnej biegunowości (napięcie na
poziomie 600 V). Zjawisko to przekłada
się na niemałe straty mocy, a problem
mogą pogłębiać wysoka temperatura oraz
wilgotność powietrza.
W przeciwieństwie do pojedynczego
falownika działającego dla całego ciągu
modułów, nie ma okablowania wysokiego
napięcia DC, a awarie falownika dotyczą
tylko niewielkiej części systemu fotowol-
taicznego. Typowy układ mikrofalownika
umocowanego na konstrukcji wsporczej
dla modułów fotowoltaicznych pokazano
na fot. 1.
Rozbudowa istniejącej instalacji
Systemy moduł–mikrofalownik są
skalowalne. Jeśli projektant, wykonawca
projektu lub właściciel elektrowni chce
w późniejszym czasie zwiększyć wydaj-
ność systemu fotowoltaicznego, dodat-
kowe moduły można dodawać stop-
niowo, po prostu przedłużając okablowa-
nie AC do następnego zestawu modułów.
Systemy mikrofalowników można rów-
nież monitorować niezależnie, co ułatwia
eksploatację i konserwację elektrowni
fotowoltaicznej. Parametry elektryczne
każdego podłączonego modułu można
przesyłać do centrum bazy danych, gdzie
są rejestrowane. Na ich podstawie otrzy-
mujemy szczegółowe raporty dotyczące
wydajności.
Mikrofalowniki
są
bar-
dziej wydajne i wytwarzają więcej mocy
w porównaniu ze standardowymi falow-
nikami szeregowymi. Urządzenia te mogą
być dobrym rozwiązaniem dla instalacji
z trzema lub więcej orientacjami dachu,
problemami z zacienieniem lub bardzo
małymi systemami o mocy poniżej 3 kW.
Rozbudowa instalacji o segment wol-
nostojący także nie stanowi problemu,
ponieważ bramy sieciowe (urządzenia
zbierające, analizujące i udostępniające
parametry pracy komponentu moduł –
mikrofalownik) będące elementem ist-
niejącego systemu obsługują np. nawet
do 600 mikrofalowników.
Kwestia podstawowa:
bezpieczeństwo
Przyjrzyjmy się systemowi działania
i bezpieczeństwa instalacji fotowoltaicz-
nej na podstawie architektury mikrofalow-
nik–moduł jednego z producentów takich
urządzeń.
Wiele problemów związanych z bez-
pieczeństwem energii elektrycznej z foto-
woltaiki dotyczy przede wszystkim napię-
cia i natężenia prądu stałego. Przy niskim
napięciu działanie systemów – insta-
lacji fotowoltaicznych jest względnie
bezpieczne. Jednak wraz ze wzrostem
poziomu napięcia stałego rośnie ryzyko
wystąpienia uszkodzeń z tym związanych,
czasami prowadzących nawet do katastro-
falnych pożarów.
Awarie – powstanie łuku DC
Zwarcie łuku DC to przepływ energii
elektrycznej przez szczelinę powietrzną za
pomocą zjonizowanych cząsteczek gazu.
Powietrze jest zwykle uważane za ośro-
dek nieprzewodzący, ale wysoka różnica
potencjałów (napięcie) między dwoma
przewodnikami (np. uszkodzenie prze-
wodu z powodu luźnych połączeń prze-
wodów) w bezpośredniej bliskości może
spowodować rozpad cząsteczek powietrza
na ich zjonizowane składniki (zwane pla-
zmą), które mogą przenosić ładunek z jed-
nego przewodu na drugi. Ten przepływ
ładunków (elektronów), gdy jest podtrzy-
many, powoduje powstanie jasnego łuku,
który wytwarza ciepło, niszcząc izolację
przewodu i wywołując pożar.
Awarie – powstanie łuku AC
W przypadku prądu stałego jego prze-
pływ jest ciągły i nigdy nie spada do zera.
W przypadku prądu zmiennego sytu-
acja wygląda inaczej. Jego przepływ zmie-
nia się, przecinając zero raz na pół cyklu,
co z natury rzeczy znacznie obniża
ryzyko wystąpienia zwarć łukowych. Dla-
tego w omawianym przypadku nie jest
konieczne dodawanie urządzeń AC AFCI
(przerywacz obwodu zwarć łukowych)
do instalacji PV opartych na mikrofalow-
nikach. Ponadto zamiana energii fotowol-
taicznej na prąd zmienny na poziomie
modułu zmniejsza długość okablowania
prądu stałego, a tym samym ryzyko wystą-
pienia zwarć łukowych.
Rys. 1. Tradycyjne falowniki szeregowe (łańcuchowe) podłączone są do generatora. Źródło: Enphase
Fot.1 Typowy układ mikrofalownika umocowanego na konstrukcji
wsporczej dla modułów fotowoltaicznych
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56