Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
Střídač Sunny Tripower 17000TL (obr. 1) od společnosti SMA byl na jaře letošního roku na 25. symposiu Photovoltaics Solar Energy (Fotovoltaická solární energie) v Bad Staffelsteinu (SRN) vyznamenán cenou za nejlepší produkt. Dalšího úspěchu dosáhl v nedávném testu německého odborného časopisu Photon Profi. Byl v něm ohodnocen jako „špičkový přístroj“ s celkovou známkou „jedna plus“. Podle hodnocení společnosti SMA se tímto třífázovým multistringovým fotovoltaickým (FV) střídačem podařilo nastavit „nová měřítka“ a vyrobit „dosud bezkonkurenční střídač“. Střídač Sunny Tripower přesvědčil svou účinností, s přehledem nejvyšší, jaká byla v testech časopisu Photon vůbec kdy naměřena. Ke špičkovému hodnocení však přispěly i zcela nové funkce, např. koncepce Optiflex pro flexibilní konfigurování FV systémů. Dále celosvětově jedinečná koncepce vícenásobného zajištění bezpečnosti Optiprotect, která zahrnuje identifikaci výpadku stringů, elektronickou stringovou pojistku a možnost integrovat přepěťovou ochranu typu II, jež zajišťuje maximální provozní bezpečnost FV systému. DC konektorový systém Sunclix navíc výrazně zjednodušuje instalaci střídače.
Kromě třífázového konceptu a 98% účinnosti střídač SMA Sunny Tripower také přináší pět světových technických novinek, díky nimž je uživatelsky příjemný a bezpečný a rovněž se tak snižují náklady na celou fotovoltaickou soustavu.
Optiflex – flexibilní konfigurace FV systému při maximálním energetickém výnosu
Optiflex je nová koncepce pro flexibilní konfigurování vysoce účinných FV systémů. Dr. Bernd Engel, viceprezident společnosti SMA, který cenu za inovaci v Bad Staffelsteinu osobně převzal, doplnil souvislosti vývoje: „Stále častěji je při konfigurování FV systémů stanoven určitý počet FV panelů. Pomocí obvyklých koncepcí je ovšem požadovaný návrh s pouze jedním střídačem často nemožný. Většinou v takových případech bylo nutné použít další střídač pro „zbylé“ FV panely, což s sebou nese další náklady, náročnější instalaci a nižší účinnost systému. Koncepce Optiflex tento problém bezezbytku řeší.“ Kromě toho lze napětí FV generátoru ideálně sladit s křivkou účinnosti střídače. Koncepce Optiflex totiž, i při přesně stanoveném počtu FV panelů, nabízí možnosti variací u délky stringů, takže střídač pracuje většinu doby s maximální účinností.
Základní pravidla zapojení FV panelů
Proč použít konkrétní přesný počet panelů? Vedle estetického hlediska, které je pro provozovatele stále důležitější, jsou důvody homogenita FV generátoru, rozměrové možnosti (zvláště při instalaci na střechách) nebo finanční aspekty. „Taková zadání jsou pro projektanty zpravidla opravdový oříšek,“ říká produktový manažer SMA Stefan Zanger. „Když už vyberu vhodný panel, není samozřejmostí, že požadovaný počet panelů lze propojit s jedním střídačem.“
U panelů v sérii se sčítá napětí jednotlivých panelů, zatímco proud zůstává stejný. Paralelním zapojením stringů panelů se naopak zvětšuje proud a napětí zůstává stejné. K tomu, aby bylo možné stringy FV panelů paralelně zapojit, musí mít všechny stejnou délku, a tím i stejné napětí. Minimální a maximální možné délky stringů vyplývají z rozsahu vstupního napětí střídače a z teplotního chování panelů. Maximální možný počet paralelně zapojitelných stringů je závislý na proudové zatížitelnosti střídačového vstupu a na proudu panelu v oblasti MPP. Je také jasné, že např. v případě dvou paralelně zapojených stringů lze počet panelů v generátoru zvyšovat vždy pouze v krocích po dvou, protože napětí, a tím i počet panelů musí, jak již bylo řečeno, být pro všechny stringy identické. Prvočísla tak jsou v počtu panelů ze stejného důvodu hned vyloučena, je-li zapotřebí použít více než jeden string.
„Těchto pár pravidel často znemožňuje připojení zcela konkrétního počtu panelů k jedinému střídači,“ vysvětluje Zanger dilema. „Když už se to povede, tak ne vždy s napětím v oblasti MPP výhodným pro střídač.“ Pro „nadbytečné“ panely je zapotřebí další, menší střídač. Kromě větší náročnosti instalace takového FV systému je však často nižší jeho účinnost, a klesá tak jeho energetický výnos.
Dvojnásobná flexibilita
Optiflex, asymetrická multistringová koncepce střídačů navržená společností SMA a poprvé realizovaná ve třífázovém střídači Sunny Tripower se jmenovitým výkonem mezi 10 až 17 kV·A, rozšiřuje možnosti při projektování FV systémů. Je založena na dvou charakteristikách střídače: zaprvé je to mimořádně široký rozsah vstupního napětí od 150 do 1 000 V, který umožňuje velmi krátké, ale i velmi dlouhé stringy FV panelů, a zadruhé to je asymetricky dimenzovaný multistringový vstup – skutečná světová novinka. „Hlavní vstup“ pojme hlavní část panelů, přičemž je dimenzován pro celý jmenovitý výkon střídače. „Vedlejší vstup“ je dimenzován pouze pro jeden string. Má přitom také vlastní sledovač bodu maximálního výkonu – MPP-tracker. Pojme zbylé panely, a mimořádně široký rozsah vstupního napětí tak bude při návrhu vždy vhod.
S koncepcí Optiflex lze navrhnout FV systém s téměř jakýmkoliv počtem panelů – bez „zbytků“ a s jediným, vysoce účinným střídačem. Kromě toho lze napětí FV generátoru ideálně sladit s křivkou účinnosti střídače. Koncepce Optiflex totiž, i při přesně stanoveném počtu FV panelů, většinou ještě nabízí možnosti variací u délky stringů. „Tato volnost navíc je tou rozhodující výhodou – i ve srovnání s klasickými multistringovými střídači,“ vysvětluje Stefan Zanger. „Střídač totiž pracuje po většinu doby s maximální účinností pouze v případě ideálního sladění s napětím FV generátoru. Předpokládejme, že na střechu má přijít přesně 71 FV panelů. V takovém případě připojíme čtyři stringy po čtrnácti panelech k velkému vstupu a jeden string s patnácti panely k malému. K hlavnímu vstupu však lze připojit i stringy o jiné délce – od dvanácti do šestnácti panelů. Napětí většího dílčího FV generátoru lze tedy zvolit s velkou přesností.“
V neposlední řadě nabízí koncepce Optiflex také řešení pro částečně zastíněné FV panely. Malý vstup s vlastním sledovačem MPP (MPP-tracker) lze použít pro samostatné připojení částečně zastíněných panelů. Nevyhnutelné ztráty energetického výkonu se tím výrazně sníží.
Spousta možností
Celkově je koncepce Optiflex velkým krokem dopředu, co se týče navrhování výnosných a cenově výhodných FV systémů s nejrůznějšími konfiguracemi panelů. „Po stringové technologii a vynalezení multistringového střídače zde společnost SMA může znovu udávat směr,“ říká s jistotou Stefan Zanger. „Výhody koncepce Optiflex jsou tak zřejmé, že to přesvědčí každého.“
Optiprotect – identifikace výpadku stringů, elektronická stringová pojistka a možnost integrace přepěťové ochrany typu II
Optiprotect je koncepce vícenásobného zajištění bezpečnosti, poprvé realizovaná ve střídači Sunny Tripower: tři bezpečnostní zařízení komplexně monitorují a chrání FV systém.
Maximální provozní bezpečnost
Elektronická stringová pojistka střídače Sunny Tripower funguje oproti běžným tavným pojistkám na zcela nové bázi: v každém stringovém vstupu je senzor elektrického proudu, který kromě velikosti zjišťuje také směr toku proudu. Zjistí-li zpětný proud, FV generátor jednoduše zkratuje. Veškeré zpětné proudy se tak spolehlivě eliminují, vznik elektrických oblouků je vyloučen a je zajištěna maximální provozní bezpečnost. Navíc není třeba provádět žádné dimenzování a životnost je oproti běžným tavným pojistkám výrazně delší. Další výhody: nevznikají ztráty elektrické energie ani náklady navíc.
Možnost integrace přepěťové ochrany typu II přímo uvnitř střídače
Střídač Sunny Tripower kromě toho poprvé nabízí možnost integrovat v případě potřeby přepěťovou ochranu typu II přímo uvnitř střídače. Střídač lze velmi snadno zapojit do systémů ochrany proti atmosférickému výboji, jak je to předepsáno pro veřejné budovy a jak to zčásti také mohou vyžadovat pojišťovny. Integrací uvnitř střídače se zjednodušuje instalace a zároveň se nezvyšuje náročnost montáže – přepěťové ochrany stačí zasunout do připraveného slotu.
Elektronické sledování proudu stringů
Výpadek jednoho stringu FV panelů bylo doposud možné identifikovat pouze pomocí decentrálních monitorovacích zařízení, což zvláště u tenkovrstvých panelů s mnoha paralelně zapojenými stringy představuje značné náklady. Naproti tomu mohou neidentifikované, déle trvající výpadky stringů vést k závažným ztrátám energetických výnosů. Inteligentní elektronická detekce proudu stringů od společnosti SMA tento problém řeší: už po dvou týdnech provozu systém umí sám spolehlivě rozpoznat a identifikovat výpadek jakéhokoliv stringu. Provozovatel tak může monitorovat činnost až 36 stringů přímo ve střídači, aniž by byla zapotřebí časově náročná, obtížná a nákladná konfigurace.
Sunclix – nový stejnosměrný konektorový systém: snadná montáž, bezpečné a spolehlivé spojení
Různých DC konektorů je téměř stejné množství jako výrobců FV panelů. Instalační technici dosud vždy museli mít po ruce správný konektor, k tomu vhodný adaptér a často také speciální nářadí. To se s novým DC konektorovým systémem Sunclix zásadně mění.
Sunny Tripower je první střídač, který je vybaven DC konektorovým systémem Sunclix od společnosti Phoenix Contact (obr. 2). To umožňuje snadnou a rychlou instalaci bez potřeby jakýchkoliv adaptérů, konektorů či speciálního nářadí. Konektor se na odizolovaný vodič montuje ve třech krocích a montáž zpravidla netrvá ani patnáct sekund. Stejnosměrný konektorový systém lze použít na téměř jakékoliv vodiče, snadno se montuje a poskytuje bezpečné a spolehlivé spojení. Konektor a zásuvka se automaticky aretují, odjišťují se obyčejným šroubovákem. A to vše i tehdy, když je několik připojovacích konektorů těsně vedle sebe.
Konektory Sunclix jsou vhodné jak pro ohebné, tak pro pevné vodiče. Průřez vodiče může být od 2,5 do 6 mm2. Montáž na kabel nevyžaduje nářadí a je snadná a rychlá. Vodič se odizoluje a zasune se do otevřeného konektoru. Silou se zamáčkne úchytná pružina, až zaklapne. Ještě je třeba zašroubovat pojistnou matici – a hotovo! Další výhodou je úprava uchycení: pokud kabel nebyl zasunut dostatečně daleko, lze uchycení bez problémů zopakovat. Stačí uvolnit úchytnou pružinu šroubovákem a opět jit rozevřít.
V souladu s normami a bezpečně
Konektor Sunclix splňuje všechny požadavky nové normy DIN EN 50521 pro FV konektory, která stanovuje např. odolnost proti UV záření, ochranu proti vlhkosti a tepelnou odolnost. Také co do proudové zatížitelnosti tento konektor leccos vydrží: 40 A není žádný problém – při průřezu kabelu 4 mm2 a teplotě okolí do 85 °C. Další výhodou pro bezpečnost je pohodlná vizuální kontrola připojení vodiče. Když je konektor otevřený, je vidět úchytný mechanismus, takže lze snadno zkontrolovat správné usazení vodiče.
Standardně a zdarma
Společnost SMA zmíněnými konektory Sunclix standardně vybavuje všechny nové typy střídačů, počínaje střídačem Sunny Tripower. Vhodné konektory pro FV panely jsou ke střídačům dodávány zdarma. S konektory Sunclix tedy zákazník ušetří dvakrát: žádné další výdaje za konektory pro FV panely a za speciální nářadí a navíc menší časová náročnost díky výraznému zkrácení doby potřebné k instalaci.
(SMA Czech Republic)
Obr. 1. Střídač Sunny Tripower 17000TL od společnosti SMA
Obr. 2. Střídač používá konektorový systém Sunclix od společnosti Phoenix Contact
Obr. 3. Konektorový systém Sunclix