Śledzenie maksymalnego punktu mocy (MPPT): Jak zwiększyć wydajność układu słonecznego

Moduły słoneczne nie zawsze zapewniają maksymalną moc wyjściową, która teoretycznie byłaby możliwa. Zmieniające się promieniowanie słoneczne, temperatury i zacienienie znacząco wpływają na wydajność energii. Właśnie w tym miejscu pojawia się maksymalne śledzenie punktu mocy (MPPT). Tutaj możesz dowiedzieć się wszystkiego, co musisz wiedzieć o technologii.

‍

Co to jest maksymalne śledzenie PowerPoint (MPPT)?

Maximum Power Point Tracking (MPPT) to metoda optymalizacji wydajności systemów fotowoltaicznych. Zapewnia, że moduły słoneczne zawsze działają z maksymalną wydajnością, niezależnie od napromieniowania czy temperatury. Dzięki ciągłej regulacji prądu i napięcia MPPT automatycznie określa tzw. Maksymalny punkt mocy, a tym samym maksymalizuje wydajność energetyczną systemu.

Jak działa MPPT?

Technicznie MPPT działa poprzez elektroniczny system sterowania, który stale monitoruje i dostosowuje punkt pracy modułu słonecznego. Sterownik MPPT w sposób ciągły mierzy prąd i napięcie i wykorzystuje je do obliczania prądowej mocy. Za pomocą zintegrowanego przetwornika DC/DC system zmienia obciążenie elektryczne tak, że iloczyn prądu i napięcia zawsze pozostaje na maksymalnym poziomie.

Nowoczesne systemy MPPT wykorzystują algorytmy, które automatycznie znajdują optymalny punkt i śledzą go w czasie rzeczywistym, gdy występują zmiany promieniowania lub temperatury. Zapewnia to, że układ słoneczny zawsze działa z maksymalną wydajnością.

Jak powstaje optymalny punkt roboczy?

Optymalny punkt pracy osiąga się, gdy stosunek prądu do napięcia modułu słonecznego daje maksymalną moc wyjściową. Wraz ze wzrostem napięcia prąd maleje, powodując charakterystyczną krzywą prąd-napięcie (krzywa I-V). Punkt, w którym iloczyn napięcia i prądu jest najwyższy, nazywany jest maksymalnym punktem mocy (MPP). W tym momencie moduł zapewnia najwyższą wydajność, do której specjalnie dąży i utrzymuje system MPPT.

Jak często tracker dostosowuje punkt operacyjny?

Tracker MPPT dostosowuje punkt pracy kilka razy na sekundę. Dokładna częstotliwość zależy od algorytmu i zastosowanej elektroniki, ale zwykle wynosi od 100 do 1000 regulacji na sekundę. Pozwala to systemowi reagować natychmiast i precyzyjnie utrzymać maksymalny punkt mocy, nawet gdy występują gwałtowne zmiany promieniowania słonecznego lub temperatury.

Dlaczego MPP stale się zmienia?

MPP stale się zmienia, ponieważ warunki zewnętrzne, takie jak promieniowanie słoneczne i temperatura, stale się zmieniają. Wyższe promieniowanie zwiększa natężenie prądu, podczas gdy wysokie temperatury obniżają napięcie. Częściowe zacienienie lub różne orientacje dachu również wpływają na charakterystykę elektryczną modułów. Zmiany te przesuwają punkt maksymalnej wydajności, dlatego system MPPT musi stale go szukać i dostosowywać.

Gdzie są używane trackery MPP?

Trackery MPP są używane wszędzie tam, gdzie moduły słoneczne muszą być obsługiwane tak wydajnie, jak to tylko możliwe. Stanowią integralną część nowoczesnych systemów fotowoltaicznych i są stosowane w różnych komponentach:

• Falownik: W systemach podłączonych do sieci zintegrowane moduły śledzące MPP znajdują optymalny punkt operacyjny dla każdego łańcucha modułu.
• Kontroler ładowania słonecznego: W systemach off-grid lub samodzielnych rozwiązaniach kontrolery ładowania MPPT regulują napięcie między modułami słonecznymi a magazynem baterii i zwiększają wydajność procesu ładowania.
• Falowniki hybrydowe: W systemach z pamięcią masową wiele trackerów MPP jednocześnie optymalizuje wydajność łańcuchów fotowoltaicznych i systemów pamięci masowej w celu maksymalizacji zużycia własnego i wydajności.
• Mikrofalowniki i optymalizatory mocy: W przypadku systemów o częściowym zacienieniu lub o różnych nachyleniach dachu jeden moduł monitorujący MPP zapewnia najlepszą możliwą wydajność energetyczną.

Ile kosztują trackery MPP?

Proste kontrolery ładowania MPPT do małych systemów słonecznych są dostępne od około 50 euro. Modele dla systemów średniej wielkości o wyższych natężeniach prądu kosztują od 150 do 300 euro. Wysokowydajne urządzenia do dużych systemów fotowoltaicznych zwykle kosztują od 400 do 600 euro. Wysokiej jakości modele marki z dodatkowymi funkcjami, takimi jak Bluetooth lub monitorowanie danych, mogą kosztować nawet 800 euro. Koszt trackerów MPP zależy od mocy, napięcia i wyposażenia.

Korzyści i limity MPPT

Systemy MPPT oferują znaczące zalety wydajności energetycznej systemów słonecznych, ponieważ stale dostosowują punkt pracy modułów do zmieniających się warunków. W rezultacie zwiększa się wydajność, a system zapewnia niezmiennie wysoką wydajność nawet w przypadku częściowego zacienienia lub zmiany promieniowania. Jednocześnie technologia pociąga za sobą wyższe koszty zakupu i bardziej złożoną elektronikę, co może sprawić, że konserwacja i instalacja będą bardziej wymagające.

‍

Na co należy zwrócić uwagę przy zakupie

Kupując tracker MPP, należy wziąć pod uwagę kilka kryteriów technicznych i jakościowych, aby zapewnić maksymalną wydajność i trwałość:

• Zakres napięcia wejściowego: Tracker musi pasować do napięcia w obwodzie otwartym paneli słonecznych, aby działał wydajnie.
• Maksymalny prąd ładowania: Sterownik powinien być w stanie bezpiecznie przetwarzać maksymalny możliwy prąd z systemu fotowoltaicznego.
• Wydajność: Wysoka sprawność ponad 95% zmniejsza straty energii i zwiększa wydajność.
• Liczba śledzących MPP: W przypadku wielu ciągów modułów lub różnych orientacji dachu korzystne jest wiele trackerów.
• kompatybilność: Urządzenie powinno być kompatybilne z pamięcią akumulatora, falownikiem i napięciem systemowym (12 V, 24 V, 48 V).
• Monitorowanie i kontrola: Nowoczesne modele oferują Bluetooth, kontrolę aplikacji lub rejestrowanie danych w celu sprawnego monitorowania.
• Funkcje ochrony: Zintegrowana ochrona przed przeciążeniem, temperaturą i odwrotną polaryzacją zwiększa bezpieczeństwo pracy.
• Jakość producenta i gwarancja: Markowe produkty oferują przedłużone okresy gwarancji i niezawodne wsparcie.

Czy możesz modernizować trackery MPP?

Urządzenia śledzące MPP można zmodernizować, jeśli istniejący system jest do tego odpowiedni. Zwłaszcza w starszych systemach bez zintegrowanego MPPT instalacja nowoczesnego kontrolera ładowania MPPT lub nowego falownika może znacznie zwiększyć wydajność. Ważne jest, aby napięcie i natężenie prądu modułów były kompatybilne z nowym urządzeniem, a okablowanie spełniało wyższe wymagania.

Czy MPPT działa również w cieniowaniu?

MPPT działa również w cieniowaniu, ale z ograniczeniami. Częściowe zacienienie powoduje kilka szczytów mocy, tzw. Lokalne maksimum, na charakterystycznej krzywej modułów słonecznych. Prosty algorytm MPPT może błędnie wybrać jeden z tych punktów zamiast globalnego maksimum. Nowoczesne systemy z globalnym MPPT rozpoznają tę sytuację, przeszukują całą krzywą charakterystyczną i zapewniają wykorzystanie rzeczywistego najwyższego punktu wydajności.

Czy MPPT zapewnia coraz większą wydajność?

MPPT działa lepiej w większości przypadków, ale nie zawsze. Zaleta jest szczególnie widoczna w przypadku zmiany promieniowania, częściowego zacienienia lub różnych temperatur modułu. Jednak w idealnych warunkach przy równomiernym świetle słonecznym i optymalnej orientacji dodatkowa wydajność jest niska. W praktyce wzrost wydajności dzięki MPPT wynosi zwykle od 10 do 30 procent, w zależności od lokalizacji, pogody i konfiguracji systemu.

Czy MPPT może uszkodzić moduły PV?

MPPT nie może uszkodzić paneli słonecznych. Technologia działa w granicach elektrycznych systemu i zapewnia jedynie optymalną regulację napięcia i prądu. Kontroler MPPT o odpowiedniej wielkości zapobiega nawet przeciążeniom, ponieważ ma zintegrowane funkcje ochrony, takie jak ochrona przed nadprądem, temperaturą i odwrotną polaryzacją. Uszkodzenie następuje tylko wtedy, gdy używane są nieprawidłowe wartości napięcia lub prądu poza specyfikacją.

Czy MPPT ma sens dla małych systemów?

MPPT jest przydatny w małych systemach, gdy warunki często się zmieniają lub używane jest przechowywanie baterii. Zwiększona wydajność może być szczególnie zauważalna w elektrowniach balkonowych lub samodzielnych systemach z częściowym zacienieniem. Jednak w przypadku bardzo małych systemów o stabilnym promieniowaniu i niskiej mocy modułowej wyższa cena kontrolera MPPT ledwo może zostać amortyzowana, co oznacza, że wystarczy prosty kontroler PWM.

Jaka jest różnica między trackerami MPP a sterownikami PWM?

Różnica między trackerami MPP a sterownikami PWM polega na sposobie, w jaki kontrolują energię słoneczną. Sterownik PWM (modulacja szerokości impulsu) działa ze stałym napięciem i nie może dynamicznie regulować punktu pracy modułów. W rezultacie część energii potencjalnej zostaje utracona. Z drugiej strony tracker MPP stale dostosowuje napięcie i prąd do optymalnego punktu pracy, co oznacza, że z układu słonecznego można uzyskać do 30% więcej energii.

Wniosek: Kiedy warto MPPT?

MPPT jest opłacalny dla prawie wszystkich nowoczesnych systemów słonecznych, ponieważ znacznie zwiększa wydajność energii i optymalizuje wydajność systemu. Technologia osiąga zauważalne zalety, szczególnie w przypadku narażenia na zmienne promieniowanie słoneczne, częściowe zacienienie lub różne orientacje dachu. Nieco wyższa cena zakupu zwykle się opłaca ze względu na dodatkowy dochód w ciągu kilku lat. Dla właścicieli domów, którzy chcą jak najlepiej wykorzystać swój system fotowoltaiczny, falownik MPPT lub kontroler ładowania jest zatem wyraźnym zaleceniem.

Nowy standard dla instalatorów i konsultantów energetycznych

Czy instalujesz systemy grzewcze, systemy fotowoltaiczne, systemy magazynowania baterii lub skrzynki ścienne? Dzięki autarc możesz przeprowadzać pozyskiwanie, planowanie, promocję, konserwację i komunikację z klientem w jednym oprogramowaniu. Zdigitalizuj swoje procesy i spraw, aby Twoja firma była odpowiednia na przyszłość. Wypróbuj teraz za darmo przez 14 dni!

‍