Mekkora lehet a string?
Szerző: Lendvay Gábor
Hány napelem köthető egy stringre?
Bővítések esetén, de akár egy új napelemes rendszer méretezésekor is felmerül ez a kérdés. Nézzük, hogyan, milyen szempontok szerint adható meg a napelemek darabszáma!
Először is, mit értünk string alatt? A napelemeket sorba kötjük, így kialakul egy füzér, amit "stringnek" becézünk és ezt a stringet kötjük rá egy inverter bemenetére. Az inverter gyártójának fogalma sincs, hogy milyen napelemet fogunk a bemenetre kötni, ezért meghatározza azt a feszültségtartományt, amit az inverter kezelni tud és ezt közli az adatlapon, pl. így:
Az MPPT tartomány ezeknél az invertereknél 160V és 950V között van. Kisebb feszültség esetén nem indul el az inverter, nagyobb feszültségnél a szervizesek szerint "elpukkan" magyarán tönkremegy. Egyik eset sem jó!
Nézzük, milyen feszültséget ad le a napelem? Elő kell venni az adott napelem adatlapját, ahol ki kell keresni a Voc értéket.
A táblázatban a pirossal keretezett részek érdekesek.
Az OC az Open Circuit rövidítése, a napelem kábelein ekkora feszültség mérhető nyitott áramköri állapotban. Az STC a Standard Test Conditions rövidítése, 1000W/m2 besugárzás, 25 oC környezeti hőmérséklet és 1,5-es légköri szennyezettség esetén.
A táblázatból leolvassuk a Voc értéket, ami itt 38,93V. Ezt most jegyezzük meg későbbre!
Nézzük egy napelem feszültség-áramerősség görbéjét:
Látjuk rajta az előbbi Voc értéket és azt is, hogy ha a hőmérséklet emelkedik, csökken a Voc érték, de ha csökken a hőmérséklet, akkor pedig nőni fog! Ebből két dolog következik:
- Télen a leghidegebb hőmérséklet pl. -15 oC esetén a Voc nagyobb lesz. Az adatlapon megadják, hogy hogyan kell ezt kiszámolni.
- Nyáron a legmelegebb helyzetben pl. 60oC esetén a Voc viszont csökken. Számoljuk ki ezt is!
Téli helyzetben: 25oC - (-20oC)= 45oC és -45oC X -0,23%/oC = 10,35%, ezért 38,93 x (100%+10,35%) = 42,96 V
Nyáron ugyanígy: 25oC - (65oC)= 40oC és 40oC X -0,23%/oC = -9,2%, ezért 38,93 x (100%-9,2%) = 35,35 V
Ezek szerint a Voc télen 42,96V, nyáron pedig 35,35V lesz. Az elején megállapítottuk, hogy az inverter 160V és 950V közötti tartományt kezel. (Itt jegyezzük meg halkan, hogy a sorba kötött napelemek feszültségei összeadódnak.)
Tudjuk, hogy a napelemeket az inverterrel összekötő kábeleken esik a feszültség. A DC kábeleket úgy méretezzük, hogy azokon 1%-nál ne legyen nagyobb ez a feszültségesés. A számítás tehát a következő lesz:
A 160V induló feszültség a nyári helyzetben meghatározza a minimális napelem darabszámot, ami a fenti példa alapján 5db. A 950 V-os max. feszültség a téli darabszám esetén fontos, vagyis 22db.
Erre az inverterre tehát ebből a napelemből min. 5db és max. 22db napelem köthető!
Persze érdemes inkább számítógépes programot használni, ahol be kell állítani a tervezett invertert és a tervezett napelem db számot és ha minden OK, akkor rendben, ha csak egy NOK, akkor nem jó a terv, módosítani kell.
Eddig azt vizsgáltuk, hogy az adott napelemből mennyit kell minimálisan rákötni egy munkapontra, hogy az mindig elinduljon és mennyi lehet a maximális darabszám, ami nem teszi tönkre az invertert.
Lehet azonban más megközelítés is, így pl. hogy van-e értelme jóval nagyobb napelemes teljesítményt rákötni egy inverterre, mint amit az ki tud adni magából. Egy korábbi bejegyzésben ezt tárgyaltuk itt:
A végkövetkeztetés az volt, hogy a túlfeszítés jó dolog, mert inverter csere nélkül, több napelemmel növekszik a hozam. Azt is megállapítottuk, hogy minél több napelemet használunk, annál kevésbé javul a helyzet. Igen ám, de ez az éves szaldó elszámolásban igaz!
Ezen információk alapján javasoltuk korábban a max. 30%-os túlméretezést. Az invertergyártók 50%-ot mondanak -a magyar elszámolás ismerete nélkül. Manapság olyat is olvashatunk a hibrid inverterek katalógusaiban, hogy akár 100%-al is túllőhetjük a rendszert.
Hogyan lehetséges ez? Egyszerű a magyarázat. Amikor bőségesen jön a napenergia, ennek csak egy része megy át az inverteren, a másik fele az akku töltésére fordítódik. Később, amikor már nem jön, akkor pedig az akkuból kell csak kitárolni.
Van olyan vélemény is, hogy amennyire csak lehet túl kell feszíteni. A napelem egyre olcsóbb, az energia egyre drágább. Biztosan lesz levágás, de energia is lesz egész nap! Ezekben az esetekben napi hozam görbe kezd hasonlítani egy téglalapra.
Összegezve, a méretezésnél törekedhetünk
- későbbi bővítésre,
- energetikailag optimális rendszerre,
- költséghatékony változatra,
- és maximális energiahozamra.
De mindegyik rendszer esetében össze kell hangolni az inverter és a napelemek feszültségviszonyait. (Persze más elektromos paramétereket is figyelni kell, de most nem az a téma.)