Przejdź do treści

Rozbudowa instalacji fotowoltaicznej

Ryszard Jesionowski:

rozbudowa instalacji fotowoltaicznej

Twoja obecna instalacja fotowoltaiczna okazała się zbyt mała lub po kilku latach użytkowania wzrosło zużycie prądu w domu? Jak można rozbudować istniejącą instalację fotowoltaiczną? Poniżej trzy sposoby.

  1. Rozbudowa instalacji fotowoltaicznej a system rozliczeń
  2. Trzy sposoby rozbudowy instalacji fotowoltaicznej
  3. Rozbudowa bez zmiany falownika
  4. Ile modułów PV można podłączyć do inwertera?
  5. Na co zwrócić uwagę rozbudowując instalację fotowoltaiczną
  6. Podsumowanie



Twoja instalacja fotowoltaiczna działa poprawnie, ale zużywasz więcej prądu niż planowałeś i co jakiś czas trzeba zapłacić znaczne rachunki za prąd. Co robić?

Rozbudowa instalacji fotowoltaicznej a system rozliczeń

Prosumenci, którzy przyłączyli swoje instalacje do sieci przed 1 kwietnia 2022 roku korzystają z systemu rozliczeń zwanego net-meteringiem, w którym można odebrać 80% lub 70% (opust) wyeksportowanej do sieci energii. Natomiast prosumenci, którzy zamontowali swoje instalacje po tej dacie, wyeksportowaną do sieci nadwyżkę energii rozliczają w systemie net-billing, czyli sprzedaży prądu sieci po zmiennej cenie.

Jeżeli jesteś w systemie net-metering, możesz rozbudować instalację bez konieczności zmiany sposobu rozliczeń na net-billing. Przekroczenie 10 kWp mocy instalacji PV spowoduje jednak zmniejszenie ilości wyeksportowanego prądu, jaki można odebrać z sieci, z 80% na 70%.

Jeżeli jesteś w systemie net-billing, generalnie obowiązuje zasada, że czym mniejsza instalacja tym jest ona bardziej opłacalna, ponieważ w małej instalacji duża część wytworzonego prądu zostanie wykorzystana od razu (autokonsumpcja) zamiast odsprzedana. Odsprzedaż niewykorzystanego prądu jest na ogół mało opłacalna.

W obu przypadkach, przekroczenie mocy instalacji fotowoltaicznej powyżej 6,5 kWp należy zgłosić do straży pożarnej.

Trzy sposoby rozbudowy instalacji fotowoltaicznej

Rozbudowując instalację fotowoltaiczną, trzeba liczyć się z tym, iż panele fotowoltaiczne, które zostały pierwotnie zamontowane nie będą już dostępne. Nowe będą miały inną moc, prawdopodobnie inne wymiary, mogą mieć nawet inny kolor (dawniej montowane moduły polikrystaliczne były niebieskie).

Występują trzy sposoby na rozbudowę fotowoltaiki:

  1. Dodanie paneli fotowoltaicznych do istniejącego systemu
  2. Zastąpienie obecnego inwertera, większym oraz dodanie paneli
  3. Budowa nowego, niezależnego systemu PV obok już istniejącego

Poniżej skupiamy się pierwszym sposobie, który jest najtańszy i wielu przypadkach, w prosty sposób możliwy do realizacji.

Rozbudowa instalacji fotowoltaicznej bez zmiany falownika

Wykorzystanie istniejącego falownika i dodanie do niego kilku modułów jest najczęściej najbardziej korzystnym ekonomicznie rozwiązaniem.

Najlepiej jeśli instalacja jest rozbudowywana przez tego samego instalatora, który wykonał istniejącą. Rozbudowa instalacji fotowoltaicznej wykonana przez innego instalatora, lub samodzielnie może oznaczać utratę gwarancji. Jeżeli okres gwarancyjny już upłynął, można zlecić wykonanie rozbudowy innemu instalatorowi, lub w niektórych sytuacjach, wykonać rozbudowę samodzielnie.

Napięcie obwodu otwartego modułów PV

Liczba możliwych do podłączenia do falownika modułów PV jest określana przez napięcie obwodu otwartego w minimalnej temperaturze otoczenia dla danej lokalizacji.

Napięcie obwodu otwartego jest to napięcie modułu fotowoltaicznego uzyskiwane przy bardzo wysokim natężeniu promieniowania słonecznego i niskiej temperaturze. Otwarty obwód oznacza, iż nie płynie przez niego prąd, tzn. nie podłączono odbiorników (dla porównania – można zmierzyć napięcie na baterii).

Wartość napięcia obwodu otwartego dla konkretnego modułu fotowoltaicznego znajdziemy w jego karcie katalogowej.

panele Risen napięcie obwodu otwartego
Napięcie obwodu otwartego odczytujemy z karty katalogowej

Załóżmy, iż mamy instalację fotowoltaiczną składającą się z 16 paneli PV Risen o mocy 380W połączonych w jednym łańcuchu. Moc nominalna takiego łańcucha paneli wynosi:

16 x 380W = 6 080 Wp.

Napięcie obwodu otwartego wyniesie zatem:

16 modułów x 44,4 V = 710,4 V.

Wat pik, watt peak, Wp – to jednostka mocy. Współczesna żarówka może mieć np. 8 W lub 6 W mocy. Ta pierwsza będzie świecić jaśniejszym światłem niż ta druga.

Dla paneli fotowoltaicznych stosuje się jednostkę Wp, ponieważ ich moc jest zmienna i zależy od pogody (żarówka zawsze świeci ze stałą mocą). Aby jednak można było porównywać panele między sobą, ustalono warunki laboratoryjne, dla których mierzy się ich moc. I to jest właśnie wat pik. Pik, pochodzi od angielskiego słowo peak, które oznacza szczyt. Można zatem powiedzieć, iż Wp to moc szczytowa (aczkolwiek panele mogą osiągać większe moce niż katalogowe).

Współczynnik temperaturowy napięcia

Napięcie obwodu otwartego w karcie katalogowej jest ustalane dla temperatury 250C. Jest ono jednak zależne od temperatury. Czym niższa temperatura, tym wyższe napięcie. Dlatego zimą napięcie na panelach jest wyższe niż latem. Zmiana napięcia jest określana tzw. współczynnikiem temperaturowym napięcia. Jego wartość również odnajdziemy w karcie katalogowej.

panele Risen współczynnik temperaturowy
Współczynnik temperaturowy napięcia

Dla zamontowanych modułów Risen współczynnik temperaturowy napięcia wynosi -0,29%/0C. A zatem napięcie wzrośnie o 2,9%, gdy temperatura spadnie o 100C.

Ogniwa fotowoltaiczne pracujące zimą na dachu lub gruncie będą zatem miały niższą temperaturę niż 250C a więc wyższe napięcie. Na ogół można przyjąć minimalną temperaturę na poziomie -100C do -150C. Jeżeli jednak zdarzają się temperatury niższe, należy je uwzględnić ponieważ przekroczenie napięcia obwodu otwartego wartości dopuszczalnej dla falownika, może spowodować jego usterkę. Do dalszych obliczeń przyjmiemy, że minimalna temperatura w miejscu montażu wynosi -100C:

25 – (-10) = 25 + 10 = 350C

Czyli temperatura -100C jest niższa od temperatury znamionowej o 350C. Jaki wpływ wywrze ta zmiana na wartość napięcia obwodu otwartego? Mnożymy różnicę temperatur razy współczynnik temperaturowy napięcia.

35 x 0,29 = 10,15%

Minus przy współczynniku temperaturowym oznacza spadek napięcia wraz ze wzrostem temperatury. A zatem, napięcie już zamontowanych modułów w temperaturze -100C wzrośnie o 10,15%, i wyniesie:

710,4 V x 1,1015 = 782,5 V

Załóżmy, że chcemy zamontować trzy moduły Jinko 405W.

panele Jinko napięcie obwodu otwartego
Fragment karty katalogowej modułów Jinko 405W

Sprawdzamy – podobnie jak wcześniej – czy po dodaniu trzech modułów Jinko do już istniejących 16 szt, Risen nie przekroczymy napięcia dopuszczalnego w inwerterze.

3 x 44,2 V = 132,6 V – napięcie obwodu otwartego modułów Jinko w temperaturze 250C.

panele Jinko współczynnik temperaturowy
Współczynnik temperaturowy napięcia modułów Jinko

Po uwzględnieniu współczynnika temperaturowego napięcia, powyższa wartość wzrasta do 145,6 V.

25 – (-10) x (-0,28) x 132,6 = 145,6 V

Aby określić napięcie obwodu otwartego dla nowego łańcucha modułów sumujemy napięcie trzech modułów Jinko z napięcie dla szesnastu modułów Risen:

145,6 V + 782,5 V = 928,1 V

Teraz należy sprawdzić, czy do falownika można podłączyć 928 V.

Ile modułów PV można podłączyć do inwertera?

Rozbudowa instalacji fotowoltaicznej z wykorzystaniem istniejącego falownika może być przeprowadzona jedynie, jeżeli napięcie na łańcuchu modułów PV nie przekroczy wartości dopuszczalnej falownika.

Załóżmy, że instalacja PV o mocy 6,08 kWp (16 modułów Risen) pracuje z inwerterem Fronius Symo 6.0-3-M. Zgodnie z kartą katalogową, maksymalne napięcie wejściowe (czyli napięcie z modułów) wynosi 1 000 V.

rozbudowa fotowoltaiki falownik
Parametry falownika Fronius Symu 6.0-3-M

Napięcie na panelach PV po rozbudowie instalacji wyniesie 928,1 V, a zatem mieści się parametrach pracy Froniusa. Moc instalacji po rozbudowie wyniesie 7,3 kWp.

Fronius w karcie katalogowej informuje, iż moc paneli fotowoltaicznych nie może przekroczyć dwukrotnej wartości mocy nominalnej falownika. Dla inwertera Symo 6.0-3-M o mocy 6 kW, moc nominalna modułów nie powinna zatem przekroczyć 12 kWp. Wymóg jest spełniony.

Co w sytuacji, gdy zamiast Froniusa 6 kW mamy np. Froniusa 5 kW? Zarówno kryterium napięcia jak i mocy są spełnione, więc instalację można rozbudowywać. Nadwyżka mocy powyżej nominalnej zostanie przez falownik “przycięta” – zamieni się na ciepło. Podłączając do falownika o mocy 6 kW, panele fotowoltaiczne o mocy 7,3 kWp, gdy słońce mocno będzie świecić, wszystko powyżej 6 kW zostanie przez falownik “ucięte”. Z drugiej jednak strony, będzie produkował więcej prądu zimą, ponieważ sprawność falownika będzie wyższa.

Zobacz, ile kosztuje instalacja fotowoltaiczna, i co ma wpływ na jej koszt.

Na co zwrócić uwagę rozbudowując instalację fotowoltaiczną

Jak zaplanować rozbudowę fotowoltaiki oraz na co zwrócić uwagę?

Sprawdzenie napięć

Jak przedstawiono na powyższym przykładzie, rozbudowując instalację PV o dodatkowe moduły, najważniejsze jest sprawdzenie napięcia szeregu modułów, aby nie uszkodzić falownika. Biorąc pod uwagę, iż z upływem czasu moduły tracą moc, można się spodziewać, iż napięcie na zamontowanych przed laty modułach będą niższe niż wartość obliczeniowa. Niemniej, dobrze jest zostawić jakiś margines bezpieczeństwa, choćby na wypadek, gdyby w piękny zimowy dzień temperatura spadła znacznie poniżej zakładanej.

Natężenie przepływu prądu w łańcuchu paneli

Rozbudowując instalację, warto również sprawdzić natężenie przepływu prądu w istniejących, oraz nowych modułach. Gdyby zamiast modułów Jinko, zamontować panele REC 405, to korzyści z rozbudowy mogłyby być nieco mniejsze. Moduły REC charakteryzują się natężeniem przepływu prądu o wartości 9,56 A, natomiast dla wcześniej zainstalowanych paneli Risen wartość ta wynosi 10,07 A. Ponieważ natężenie prądu w układzie szeregowym jest takie jak w jego najsłabszym elemencie, to panele Risen pracowałyby z mniejszym natężeniem przepływu prądu niż nominalny. Mogłoby to spowodować spadek mocy modułów Risen o ok. 5% (0,51 / 10,07).

panele REC natężenie przepływu prądu
Natężenie przepływu prądu modułów REC Alpha 405W

W praktyce spadek mógłby być mniejszy, gdyż kilkuletnie panele Risen nie uzyskają już wartości katalogowych, niemniej warto o tym pamiętać.

Dobierając odpowiednie panele fotowoltaiczne do rozbudowy instalacji, można w niektórych sytuacjach wykorzystać ich niemal pełną moc. Nie musi być zatem tak, iż po rozbudowie, nowe moduły będą pracowały z niepełną swoją wydajnością. Zależy to od dopasowania ich parametrów napięciowo-prądowych.

Przekroczenie dopuszczalnej mocy wejściowej falownika

Producenci często wpisują do karty katalogowej maksymalną moc paneli, jaką można podłączyć do falownika. Gdyby jednak w wyniku rozbudowy okazało się, iż moc po rozbudowie nieznacznie przekroczy dopuszczalną wartość katalogową, można pisemnie wystąpić do producenta od wyrażenie zgody na takie odstępstwo. Najczęściej do takich sytuacji może dochodzić w układzie modułów wschód – zachód, lub nawet południe – północ, gdy falownik w żadnym momencie nie będzie pracował ze swoją mocą maksymalną. Istnieje zatem prawdopodobieństwo, iż producent wyrazi na to zgodę.

Kierunek i kąt nachylenia dodatkowych modułów

W omawianym powyżej przypadku, gdyby nie było już miejsca na moduły na tej samej połaci, to można próbować wykorzystać inną połać i podłączyć ją do wolnego wejścia MPP (Fronius posiada dwa algorytmy śledzenia mocy maksymalnej MPPT), jednak wówczas minimalna ilość modułów wynosi na ogół 6 sztuk (napięcie rozpoczęcia pracy 200 V).

Trzeba również pamiętać, aby nowe panele były skierowane w tą samą stronę i pod takim samym kątem, co panele już pracujące. Jeżeli jednak nie ma już na to warunków, wówczas lepiej pomyśleć o mikroinwerterze.

Zakres napięć MPP – pracy w punkcie mocy maksymalnej

Na koniec uwaga dotycząca zakresu napięć MPP. W omawianym przykładzie, napięcie po rozbudowie w temperaturze minimalnej wynosi 928 V, co jest sporo poza zakresem napięć MPP (800V). Jednak, po pierwsze, jest to napięcie obwodu otwartego, czyli występuje, gdy nie ma przepływu prądu. Gdy falownik zostanie uruchomiony, czyli obwód elektryczny zostanie zamknięty i prąd zacznie płynąć, napięcie spada o ok. 20%.

Po drugie, jest to napięcie występujące w temperaturze -100C.

Po trzecie, kilkuletnie moduły nie osiągają już napięć katalogowych.

Po czwarte, wyjście poza zakres MPP spowoduje spadek wydajności instalacji prawdopodobnie o kilka procent, czyli nie powinno mieć to istotnego wpływu na produkcję energii.

Rozbudowa instalacji fotowoltaicznej powinna być zgłoszona do operatora sieci.

Warunki gwarancji na panele fotowoltaiczne

Warto zapoznać się z warunkami gwarancji na panele fotowoltaiczne, aby nie utracić gwarancji. Większość producentów modułów solarnych wymaga, aby montaż był wykonywany przez certyfikowanego instalatora lub elektryka z aktualnymi uprawnieniami.

Jednak niektórzy producenci idą znacznie dalej i wykluczają montaż modułów innych producentów, wyłączając w takiej sytuacji gwarancję:

rozbudowa instalacji fotowoltaicznej gwarancja
Fragment gwarancji na panele fotowoltaiczne Selfa

Co ciekawe, w ww. przypadku należy zastosować również taką samą konstrukcję montażową, aby nie utracić gwarancji.

Podsumowanie

  • Najtańszy i najprostszy sposób na rozbudowę to dodanie paneli PV do istniejącego falownika
  • Przed dodaniem modułów PV do falownika należy sprawdzić napięcie obwodu otwartego obwodu paneli
  • Nowe moduły mogą wykorzystywać niemal całą swoją moc, pomimo iż jest ona większa od mocy modułów zainstalowanych wcześniej


Może Cię zainteresować