Diplomová práce

(1)

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

Návrh a realizace fotovoltaické elektrárny a její připojení do rozvodné sítě

Diplomová práce

Liberec 2011 Lukáš Lávička

(2)

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

Fakulta mechatroniky, infromatiky a mezioborových studií

Návrh a realizace fotovoltaické elektrárny a její připojení do rozvodné sítě

Sketch and Realization of Photovoltaic Power Station and its Connection into Electric Network

Lukáš Lávička

Studijní program: N 2612 – Elektrotechnika a informatika Studijní obor: 1802T007 – Informační technologie Pracoviště: Ústav řízení systémů a spolehlivosti Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

Technická univerzita v Liberci Studentská 2, 461 17 Liberec

Školitel: Ing. Jiří Jelínek Ph.D.

(3)

(4)

(5)

Prohlášení

Byl jsem seznámen s tím, že na mou diplomovou práci se plně vztahuje zákon č. 121/2000 Sb., o právu autorském, zejména § 60 – školní dílo.

Beru na vědomí, že Technická univerzita v Liberci (TUL) nezasahuje do mých autorských práv užitím mé diplomové práce pro vnitřní potřebu TUL.

Užiji-li diplomovou práci nebo poskytnu-li licenci k jejímu využití, jsem si vědom povinnosti informovat o této skutečnosti TUL; v tomto případě má TUL právo ode mne požadovat úhradu nákladů, které vynaložila na vytvoření díla, až do jejich skutečné výše.

Diplomovou práci jsem vypracoval samostatně s použitím uvedené literatury a na základě konzultací s vedoucím diplomové práce a konzultantem.

V Liberci 21.4.2011 ……….

Jméno a Příjmení

(6)

Poděkování

Tato diplomová práce vznikla pod vedením Ing. Jiřího Jelínka Ph.D.. Kterému bych touto cestou rád poděkoval za vedení a konzultace při tvorbě diplomové práce. Dále bych chtěl poděkovat svým rodičům, kteří mě po celou dobu studií podporovali, jelikož bez jejich podpory bych nemohl vystudovat ani vytvořit tuto závěrečnou práci.

(7)

Abstrakt

Návrh a realizace fotovoltaické elektrárny a její připojení do rozvodné sítě

Lukáš Lávička

Cílem této práce bylo navrhnout a realizovat fotovoltaickou elektrárnu a následně ji připojit do rozvodné sítě. V práci je rozebrán princip fotovoltaického jevu a činnost fotovoltaických článků.

Dále jsou zde probrány jednotlivé konstrukční prvky fotovoltaických elektráren. Další částí práce je návrh a realizace fotovoltaické elektrárny. Jsou zde specifikovány jednotlivé možnosti výstavby nosných konstrukcí, jak na různých typech střech, tak na otevřeném prostranství. Je zde rozebrána kompletní legislativa, která je nutná pro stavbu a připojení fotovoltaické elektrárny do rozvodné sítě. V závěru se práce věnuje možnostem propojení elektrárny s PC a její správou přes PC.

(8)

Abstract

Sketch and Realization of Photovoltaic Power Station and its Connection into Electric Network

Lukáš Lávička

The aim of this work was to design and implement a photovoltaic power station and then connect it to the grid. The paper analyzes the principle of photovoltaic effect and operation of hotovoltaic cells. There is also focuse on different elements of the design of photovoltaic power plants.

Another part of the work is the design and implementation of solar power. There are specified various options as the construction of supporting structures on different types of roofs and the open areas. There is also described the entire piece of legislation which is necessary for the construction and connection of photovoltaic power to the grid. In conclusion, the paper deals with possibilities of linking with a PC and its management via PC.

(9)

Obsah

Prohlášení ... 5

Poděkování ... 6

Abstrakt ... 7

Abstract ... 8

Obsah ... 9

Seznam obrázků ... 12

Seznam tabulek... 14

Seznam grafů... 14

Seznam použitých zkratek... 14

Úvod... 16

1 Fotovoltaika ... 17

1.1 Fotovoltaický jev ... 18

1.2 Princip činnosti fotovoltaického článku... 18

2 Fotovoltaické články... 19

2.1 Články z monokrystalického křemíku... 19

2.2 Články z polykrystalického křemíku ... 21

2.3 Články z amorfního křemíku... 21

2.4 Hybridní články ... 23

3 Měniče... 24

3.1 Měniče bez transformátoru... 24

3.2 Měniče s transformátorem... 25

3.3 Měničové věže ... 25

3.4 Měničové centrály ... 26

3.5 Ostrovní systémy ... 26

4 Monitorovací systémy... 27

4.1 Sunny Beam ... 27

4.3 Sunny Sensorbox ... 28

4.4 Sunny Matrix ... 28

(10)

5 Nosné systémy ... 29

5.1 Hliníkové profily ... 29

5.2 Střešní háky ... 30

5.3 Zemní vruty ... 30

5.4 Trackery ... 31

6 Výstavba nosných konstrukcí ... 32

6.1 Uchycení nosné konstrukce ke střechám ... 32

6.1.1 Šikmá střecha s betonovými taškami ... 32

6.1.2 Šikmá střecha s boloňským šindelem... 34

6.1.3 Šikmá střecha s trapézovým plechem ... 34

6.1.4 Plochá střecha z betonu, lepenky a plechu... 36

6.1.5 Plochá střecha s trapézovým plechem... 37

6.2 Konstrukce ve volném prostoru ... 38

7 Návrh fotovoltaické elektrárny... 40

7.1 Základní zadání projektu... 40

7.2 Rozbor jednotlivých problémů ... 41

7.3 Jednotlivé střechy ... 41

7.4 Uchycení panelů ke konstrukci ... 44

7.5 Kabeláž... 45

7.6 Měniče... 46

7.6.1 Měniče Schueco ... 46

7.6.2 Měniče SMA ... 47

7.7 Připojení panelů k měničům... 48

7.8 Rozvaděč ... 49

7.9 Schéma zapojení ... 50

8 Naměřené hodnoty ... 51

9 Legislativa ... 58

9.1 Žádost o rezervaci výkonu a stanovení podmínek připojení... 58

(11)

10 Propojení elektrárny se systémem pro průběžný sběr dat ... 61

10.1 Propojení elektráren s PC ... 61

10.1.1 Bluetooth Repeater ... 61

10.1.2 Sunalyzer ... 62

10.1.3 Sunny Webbox... 62

10.2 Programy pro průběžné vyhodnocování a sběr dat ... 63

10.2.1 Sunalyzet Tools ... 63

10.2.1 Sunny Explorer ... 65

Shrnutí ... 66

Závěr ... 68

Seznam použité literatury ... 69

(12)

Seznam obrázků

OBRÁZEK 1.STAV FOTOVOLTAICKÝCH ELEKTRÁREN V ČR K 1.3.2011[18]... 17

OBRÁZEK 2.PRINCIP ČINNOSTI FOTOVOLTAICKÉHO ČLÁNKU [8] ... 18

OBRÁZEK 3.TYČ PRO VÝROBU MONOKRYSTALICKÉHO ČLÁNKU... 19

OBRÁZEK 4.MONOKRYSTALICKÝ ČLÁNEK [6] ... 19

OBRÁZEK 6.STRUKTURA MONOKRYSTALICKÉHO ČLÁNKU [8]... 20

OBRÁZEK 7.POLYKRYSTALICKÝ ČLÁNEK [9]... 21

OBRÁZEK 8.POLYKRYSTALICKÝ PANEL [7] ... 21

OBRÁZEK 9.STRUKTURA POLYKRYSTALICKÉHO ČLÁNKU [8] ... 21

OBRÁZEK 10.AMORFNÍ PANEL [10] ... 22

OBRÁZEK 11.CIS PANEL [11] ... 23

OBRÁZEK 12.HYBRIDNÍ PANEL SANYO [17] ... 23

OBRÁZEK13.MĚNIČ BEZ TRANSFORMÁTORU SUNNY BOY [12] ... 24

OBRÁZEK 14.MĚNIČ STRANSFORMÁTOREM KACO[16] ... 25

OBRÁZEK 15. MĚNIČOVÁ VĚŽE SMA[12]... 25

OBRÁZEK 16.CENTRÁLA SMA[12] ... 26

OBRÁZEK 17.MĚNIČ SMA PRO OSTROVNÍ SYSTÉMY [13]... 26

OBRÁZEK 18.PŘENOSNÝ MONITOROVACÍ SYSTÉM [14] ... 27

OBRÁZEK 19.SENSORBOX [12] ... 28

OBRÁZEK 20.SUNNY MATRIX [12]... 28

OBRÁZEK 21.HLINÍKOVÝ PROFIL [15] ... 29

OBRÁZEK 22.STŘEŠNÍ HÁK [15] ... 30

OBRÁZEK 23.ZEMNÍ VRUT [15] ... 30

OBRÁZEK 24.TRACKER [19] ... 31

OBRÁZEK 25.STŘEŠNÍ HÁK [15] ... 32

OBRÁZEK 26.ZASAZENÍ HÁKU POD TAŠKU... 33

OBRÁZEK 27.PŘICHYCENÍ PANELU K NOSNÍKU... 33

OBRÁZEK 28.HÁK PRO BOLOŇSKÝ ŠINDEL [15]... 34

OBRÁZEK 29.ÚCHYT PRO TRAPÉZOVÝ PLECH [21] ... 34

OBRÁZEK 30.DVOJICE UPÍNEK STĚSNĚNÍM SINGLEFIX-VSOLO [22]... 35

(13)

OBRÁZEK 34.KONSTRUKCE PLOCHÉ STŘECHY TRAPÉZOVÝM PLECHEM [21] ... 37

OBRÁZEK 35.KONSTRUKCE NA VOLNÉM PROSTRANSTVÍ [23] ... 36

OBRÁZEK 36.ZEMNÍ VRUT [24] ... 36

OBRÁZEK 37. BETONOVÉ PATKY [25]... 36

OBRÁZEK 38.NOSNÍKY NA BETONOVÝCH PATKÁCH [25]... 36

OBRÁZEK 39.DŘEVĚNÁ NOSNÁ KONSTRUKCE [27]... 39

OBRÁZEK 40.PRVNÍ ČÁST ELEKTRÁRNY... 41

OBRÁZEK 41.DRUHÁ ČÁST ELEKTRÁRNY... 42

OBRÁZEK 42. TŘETÍ ČÁST ELEKTRÁRNY... 42

OBRÁZEK 43.ČTVRTÁ ČÁST ELEKTRÁRNY... 43

OBRÁZEK 44.PÁTÁ ČÁST ELEKTRÁRNY DŘEVENÁ KONSTRUKCE... 43

OBRÁZEK 45.DURALOVÁ ÚCHYTKA SE ŠROUBEM A MATKOU [15] ... 44

OBRÁZEK 46.NOSNÁ KONSTRUKCE S KABELÁŽÍ... 44

OBRÁZEK 47.KONEKTOR PLUS A MINUS [26]... 44

OBRÁZEK 48.KRIMPLOVACÍ KLEŠTĚ [26] ... 44

OBRÁZEK 49.MĚNIČ SCHUECO 1500TL ... 46

OBRÁZEK 50.MĚNIČ SMA5000TL... 47

OBRÁZEK 51.BOXY SDVOJPÓLOVÝMI JISTIČI A PŘEPĚŤOVÝMI OCHRANAMI... 48

OBRÁZEK 52.ROZVADĚČ... 49

OBRÁZEK 53.SCHÉMA ZAPOJENÍ... 50

OBRÁZEK 54.SUNALYZER... 62

OBRÁZEK 55.SUNNY WEBBOX [12]... 62

OBRÁZEK 56.SUNALYZET TOOLS... 63

OBRÁZEK 57.DENNÍ VÝKONY SUNALYZET TOOLS... 63

OBRÁZEK 58.GRAF DENNÍCH VÝKONŮ... 64

OBRÁZEK 59.SUNNY EXPLORER... 65

(14)

Seznam tabulek

TABULKA 1:ODHAD NAMĚŘENÝCH HODNOT M1 ... 52

TABULKA 2:SKUTEČNĚ NAMĚŘENÉ HODNOTY M1 ... 52

TABULKA 13:SKUTEČNĚ NAMĚŘENÉ HODNOTY A ODHADOVANÉ HODNOTY CELÉHO SYSTÉMU... 67

Seznam grafů

GRAF 1:POROVNÁNÍ NAMĚŘENÝCH A ODHADOVANÝCH HODNOT VÝKONU MĚNIČE M1... 52

GRAF 7:POROVNÁNÍ NAMĚŘENÝCH A ODHADOVANÝCH HODNOT VÝKONU CELÉHO SYSTÉMU... 67

(15)

Seznam použitých zkratek

kwh Kilowatthodin

kg Kilogram

W Watt

kW Kilowatt

MW Megawatt

ERU Energetický regulační úřad

V Volt

A Ampér

CO2 Oxid uhličitý

USB Universal Serial Bus

Si Křemík

m Metr

mm Milimetr

Mbit/s Megabit za sekundu

ČSÚ Český statistický úřad

IČ Identifikační číslo ekonomického subjektu

RT Rejstřík trestů

SJM Společné jmění manželů

SMS Služba krátkých textových zpráv

(16)

Úvod

Fotovoltaika byla v minulých letech především díky dotačnímu systému státu velmi rychle se rozvíjejícím oborem. V posledních letech se rapidně zvýšil počet realizovaných fotovoltaických elektráren v České republice. I přes nynější úpravy v zákoně, které podporu výrazně omezily, má fotovoltaika stále veliký potenciál. Tato práce se snaží o rozbor všech důležitých konstrukčních prvků fotovoltaických elektráren a jejich nejdůležitějších součástí. Každá fotovoltaická elektrárna je se skládá ze samotných fotovoltaických panelů a měničů, které převádí stejnosměrné napětí na střídavé. Kabeláže a v neposlední řade i úchytných a montážních prvků, ať už se jedná o elektrárnu stavěnou na střechách budov, či na volném prostranství. Nosným konstrukcím je v této práci věnována celá kapitola. Hlavní částí práce je realizace fotovoltaické elektrárny a to od jejího návrhu, přes stavbu, až po zprovoznění a připojení do rozvodné sítě.

Tato práce se dále věnuje možnostem propojení fotovoltaických elektráren s PC a systémem pro průběžný sběr dat.

(17)

1 Fotovoltaika

Fotovoltaika je založena na výrobě elektrické energie za pomoci fotovoltaických článků.

Fotovoltaický článek je vyroben z materiálů, které jsou schopny převádět sluneční záření na stejnosměrný elektrický proud. Nejčastěji používané články jsou vyrobeny z křemíku.

Princip fotovoltaických článků je založen na P-N přechodech. Fotony slunečního záření, které dopadají na P-N přechody vyrážejí svou energií elektrony. Uvolněné elektrony se pomocí elektrod a následné stejnosměrné kabeláže odvedou do střídače, který je přemění na střídavé napětí, stejné jako používá přenosová soustava. Samotný článek vyrobí poměrně malý výkon, proto se články sdružují do polí a tvoří fotovoltaický panel o výkonech kolem 170-300 W.

Články se nejčastěji používají monokrystalické, polykrystalické nebo amorfní. Od amorfních se dnes ustupuje, jelikož mají nízkou účinnost. Dříve se používaly především díky nižší ceně proti polykrystalickým a monokrystalickým panelům. Ta je ovšem dnes téměř srovnatelná.

Fotovoltaické články byly dříve určeny především pro vesmírné projekty, kdy sloužily pro napájení satelitů, případně v odlehlých místech kam nebylo možné jiným způsobem přivést elektrickou energii. Dnes je většina světové produkce fotovoltaických článků spotřebována na stavbu velkých fotovoltaických elektráren s výkonem v řádech megawattů. Tyto elektrárny se začaly po celém světe rozvíjet především díky dotačním programům různých států.

Obrázek 1. Stav fotovoltaických elektráren v ČR k 1.3.2011[18]

(18)

1.1 Fotovoltaický jev

Fotovoltaický jev nebo také fotoelektrický efekt je experimentálně pozorovaný jev, kdy světlo vhodné vlnové délky při dopadu na kov nebo polovodič vyráží z atomů látky elektrony, které se poté volně pohybují v látce a zvyšují tak její vodivost. Tomuto jevu se říká vnitřní fotoelektrický jev. V případě že látku opouštějí se jedná a vnější fotoelektrický jev.

1.2 Princip činnosti fotovoltaického článku

Fotovoltaický článek pracuje na principu toku elektrického proudu mezi dvěma spojenými polovodiči s rozdílnými elektrickými vlastnostmi, na které dopadá sluneční záření.

Fotovoltaický článek se skládá ze dvou vrstev. Vrstvy N která se vyznačuje nadbytkem elektronů a vrstvy P, která má náboj kladný.

Mezi vrstvami vzniká P-N přechod a při dopadu slunečního záření teče mezi oběma vrstvami elektrický proud. Při dopadu světla na polovodič je napětí na jednom článku mezi póly zhruba 0,5V. Protékající proud je závislý jak na velikosti článku, tak na intenzitě světla. Ve fotovoltaickém panelu jsou články spojovány sériovo-paralelně a například u monokrystalického panelu o výkonu 180W je zapojeno 72 článků a celkové napětí v bodě maximálního výkonu dosahuje 36V. Paralelně se zapojují pro zvýšení odebíraného proudu, sériově pro zvýšení odebíraného napětí.

Obrázek 2. Princip činnosti fotovoltaického článku [8]

(19)

2 Fotovoltaické články

2.1 Články z monokrystalického křemíku

Články z monokrystalického křemíku se vyrábí tažením roztaveného křemíku ve formě tyčí o průměru až 300mm, tyče se následně rozřežou na tenké plátky. Tyto tyče vznikají vložením zárodečního krystalu do křemíkové taveniny z vysoce čistého křemíku, tento krystal se poté otáčí a vytahuje čímž vzniká tyč. Tato metoda se nazývá Czochralsky proces.

Obrázek 3. Tyč pro výrobu monokrystalického článku

Nové technologie umožňují připravovat monokrystalický křemík přímo ve formě tenkých plátků.

Monokrystalické články mají rovnoměrné zabarvení. Monokrystalické články lépe fungují na světlo přímé, proto je výhodné je použít především u střech které jsou orientovány přímo na jih a u polohovacích zařízení. Účinnost těchto článku se nyní pohybuje od 13 do 17% v závislosti na výrobci u typu panelu.

Obrázek 4. Monokrystalický článek [6] Obrázek 5. Monokrystalický panel [7]

(20)

Na obrázku níže je uvedena struktura monokrystalického článku. Jak je vidět článek obsahuje elektrický kontakt na zadní straně, který je oddělen hliníkovou deskou. Následuje přechod typu P, který je tvořen vrstvou křemíku. Na přední straně jsou hliníkové drážky, které jsou viditelné i na již vyrobeném panelu a slouží jako elektrický kontakt na přední straně. Přechodem mezi těmito drážkami a křemíkem vzniká P-N přechod.

Obrázek 6. Struktura monokrystalického článku [8]

(21)

2.2 Články z polykrystalického křemíku

Články s polykrastalického křemíku obsahují krystaly o velikosti 1-100mm. Přítomnost různě velkých krystalů vede k nižší účinnosti, která se pohybuje od 12% do 16% . Na druhou stranu dovolují rychlejší a levnější výrobu. Tyto články se začaly objevovat až kolem roku 1981.

Polykrystalický křemík se vyrábí řízeným tuhnutím taveniny křemíku. Může být použit i méně čistý křemík, jelikož při kontrolovaném chladnutí odlitku dochází k oddělování nečistot. Ze získaného ingotu se následně řežou tenké plátky křemíku. Polykrystalické články reagují na rozptýlené světlo lépe než články monokrystalické, proto jsou dnes hojně využívány. Na rozdíl od monokrystalických článků nemají jednotné zabarvení jak je vidět na obr. 6 a jednotlivé články mají tvar přesného obdélníku tudíž využívají plochy panelu lépe než články monokrystalické.

Obrázek 7. Polykrystalický článek [9] Obrázek 8. Polykrystalický panel [7]

Na obrázku níže je popsána struktura článku z polykrystalického křemíku. Principiálně je opět stejná a funguje na principu P-N přechodu, kde jeden kontakt je na zadní části panelu, druhý na části přední.. Polykrystalický článek má nepatrně jinou strukturu krystalů, které přijímají

Světlo, jsou více nesourodé. Díky této vlastnosti tyto články reagují lépe na rozptýlené světlo než články monokrystalické.

Obrázek 9. Struktura polykrystalického článku [8]

(22)

2.3 Články z amorfního křemíku

Články z amorfního křemíku jsou takzvané tenkovrstvé články, vznikají napařováním na vhodný podklad. Na rozdíl od článků z polykrystalického nebo monokrystalického křemíku se zde nevyrábí jednotlivé články, ale rovnou celé moduly. Články nemají krystalickou strukturu, ale strukturu sklovitou. Tato technologie je energeticky méně náročná než výroba klasických krystalických článků a tudíž i ekologičtější. Jejich výhodou je nižší závislost měrného výkonu na teplotě než u článku monokrystalických nebo polykrystalických. Další výhodou je nižší cena než jakou mají články polykrystalické a monokrystalické. Jejich hlavní nevýhodou je nižší účinnost okolo 8-9%, s tím spojená nutnost instalace většího množství článků na větší ploše než je tomu u článku monokrystalických, či polykrystalických. Dříve se tyto články používaly pro stavbu velkých solárních elektráren, jelikož měly oproti jiným článkům nejpříznivější cenu. V dnešní době se ale používají spíše články polykrystalické a monokrystalické, jelikož se jejich cena přiblížila ceně článků amorfních a je stále větší problém nacházet dostatečně velké plochy za příznivé ceny, kde by se daly výhodně amorfní články umístit.

Obrázek 10. Amorfní panel [10]

(23)

2.4 Články CIS

Články CSI jsou tenkovrstvé články podobně jako články z amorfního křemíku. Skládají se ze selenidu mědi a india. Mají vysokou absorpci záření díky čemuž mohou být velmi tenké. Jejich účinnost v laboratorních podmínkách dosahuje až 18%. Díky tomu, že se jedná o slitinu mědi a india a ne jen o čistý křemík jsou tyto články co se týče výroby více ekologické. Jejich hlavní nevýhoda, která brání masivnějšímu rozšíření je vyšší cena, která snižuje jejich finanční návratnost.

Obrázek 11. CIS panel [11]

2.4 Hybridní články

Hybridní články uvedla v nedávné době na trh firma Sanyo. Jsou vyrobeny z tenkého monokrystalického křemíkového plátku, obklopeného ultratenkými vrstvami amorfního křemíku.

Tyto články dosahují účinnosti až 20% a při vysokých teplotách dokáží udržet až o 10% vyšší účinnost než běžné solární články na bázi krystalického křemíku. Jejich zásadní nevýhodou je vyšší cena, která brání jejich masovému rozšíření.

Obrázek 12. Hybridní panel Sanyo [17]

(24)

3 Měniče

Základní funkcí měničů je přeměna stejnosměrného napětí na střídavé s co nejmenšími ztrátami, tak aby bylo dále využitelné v domácnostech a nebo bylo možno ho připojit k přenosové síti.

Základní typy měničů jsou měniče bez transformátoru, s transformátorem, měniče pro ostrovní systémy, a velké měniče takzvané centrály.

3.1 Měniče bez transformátoru

Měniče bez transformátoru slouží pro přeměnu napětí z polykrystalických nebo monokrystalických článků. Dále se dělí na jednofázové a třífázové. Třífázové nám dovolují připojit napětí do všech tří fází najednou, vyrábí se pro výkony od 10,4kW do 17,6kW jejich účinnost se pohybuje okolo 98%. Měniče jednofázové lze připojit jen do jedné fáze, vyrábí se pro výkony již od 2,2 kW do 11,4 kW jejich účinnost je od 94,6% do 98%.

Při výběru měniče je také nutné dát pozor na maximální vstupní stejnosměrné napětí a maximální vstupní proud.

Obrázek13. Měnič bez transformátoru Sunny Boy [12]

(25)

3.2 Měniče s transformátorem

Měniče s transformátorem slouží pro přeměnu stejnosměrného napětí na napětí střídavé jeho výhoda je galvanické oddělení stejnosměrné a střídavé složky díky transformátoru. Měniče s transformátorem jsou určeny pro všechny typy panelů včetně amorfních. Jsou pouze jednofázové a to již od výkonu 575W až do výkonu 7kW. Jejich účinnost je od 93,6% do 97,1%.

Při výběru měniče je nutno dát pozor, aby vstupní napětí a proud nepřekročily maximální povolené hodnoty měniče. Nové verze těchto transformátorů uvedené na trh tento rok mají široký rozsah vstupních napětí a to již od 175 do 700V, což umožňuje flexibilní navrhování fotovoltaických systémů. Některé střídače, například od firmy SMA, obsahují grafický displej ,jenž ukazuje aktuální, denní i celkovou vyrobenou energii. Také jsou již sériově vybaveny Bluetooth komunikací pro přenášení dat do počítače.

Obrázek 14. Měnič s transformátorem Kaco[16]

3.3 Měničové věže

Novinkou pro rok 2009 jsou takzvané Měničové věže jedné se o měniče s výkonem 49,6kW nebo 68,4kW tyto věže se skládají z 6 menších jednofázových měničů. Věže mají účinnost až 98%. Jejich využití je díky vysokému výkonu především pro střední a velké elektrárny.

Obrázek 15. měničová věže SMA [12]

(26)

3.4 Měničové centrály

Jedné se velké měniče jejichž výkon je od 105kW do 1284kW. Jsou to obří centrály, které mají účinnost až 98,6%. Využívají se pro velké elektrárny stavěné na polích, jelikož střešní systémy málo kdy dosahují takovýchto výkonů. Jejich využití je třeba velmi dobře zvážit. Často je výhodnější, jak po stránce finanční, tak po stránce efektivní a manipulační, použít více menších měničů než jeden obří.

Obrázek 16. Centrála SMA [12]

3.5 Ostrovní systémy

Jedná o systém, který se používá v místech bez přivedeného klasického vedení. Například nepřístupné horské chaty, ostrovy, chaty na samotě a podobně. Tyto systémy jsou schopny zpracovávat energii jak ze solárních článků, tak například z dieslových agregátů, ale také z Lead acid a NiCd baterií a následně ji přeměňovat na energii, kterou běžně spotřebovávají domácí spotřebiče. Účinnost těchto systémů je od 93,6% do 95% a výkony od 2kW do 5kw.

(27)

4 Monitorovací systémy

4.1 Sunny Beam

Sunny Beam je malý přenosný monitorovací systém, který dokáže stahovat bezdrátově data z měničů pomocí Bluetooth připojení, které má ve volném prostoru dosah až 100m. K počítači jej lze připojit pomocí USB 2.0. Je schopen zobrazovat údaje o množství aktuálně vyráběné energie, energie vyrobené během dne, ale i měsíční záznamy a informace o množství ušetřené CO2, nebo o výtěžnosti systému v Eurech. Sunny Beam umožňuje sledovat data až z 12 měničů a je schopen data uchovávat až po 100 dní a následně je přehrát pomocí USB rozhraní do počítače. Zařízení je napájeno z integrovaných solárních článků a z baterií. Menu je v mnoha světových jazycích včetně českého.

Obrázek 18.Přenosný monitorovací systém [14]

(28)

4.3 Sunny Sensorbox

Sunny Sensorbox slouží k měření teploty a osvětlení solárních panelů. Data odesílá do Sunny WebBoxu přes rozhranní RS 485. Sunny WebBox je podrobně rozebrán dále v kapitole Propojení elektráren s PC. Sunny Sensorbox je napájen přímo z konektoru RS485. Získaná data lze následně využít pro optimalizaci systému.

Obrázek 19. Sensorbox [12]

4.4 Sunny Matrix

Jedná se velký displej v robustním hliníkovém pouzdře. Je schopen přijímat data ze Sunny WebBox. Komunikace probíhá pomocí 10/100Mbit Ethernetu nebo RJ45. Displej je schopen zobrazovat data o aktuálním výkonu, úsporách CO2 a také data z Sunny Sensorboxu pokud je připojen k elektrárně.

(29)

5 Nosné systémy

Nosné systémy slouží pro montáž panelů a to buď na střechu nebo na volné prostranství.

Zahrnují nosníky, šrouby úchyty, ale i polohovací systémy na naklonění panelů nebo závrtné vruty do země pro pozemní montáž.

5.1 Hliníkové profily

Slouží pro sestavení nosné konstrukce, na kterou se následně budou umísťovat panely. Mají v sobě otvory pro osazení šrouby pro přichycení k držákům upevněných ke střeše na jedné straně a otvory pro šrouby jež budou držet panely na protilehlé straně profilu. Dále je možné zakoupit profily s otvorem, kterým se dají vést kabely viz obr.21, tak aby nemusely ležet ve vlhku na střešní krytině. Profily se liší především velikostí a nosností. Profily se vyrábějí v délkách od 3 do 12m. Pokud by ani tato délka nestačila je možné dokoupit spojky, kterými lze prodloužit profil na libovolný rozměr.

Obrázek 21. Hliníkový profil [15]

(30)

5.2 Střešní háky

Střešní háky slouží pro spojení hliníkových profilů a nosné konstrukce střechy. Nejčastěji se připevňují pomocí vrutů do trámů či nosníků. Vyrábějí se pro různé krytiny od taškových střech, přes střechy bobrové, eternitové, šindelové a plechové. Liší se svojí složitostí od základních háků jen s jedním úchytným otvorem na jeden vrut bez možnosti nastavení výšky, až po háky jenž mají až 10 úchytných otvorů a mají možnost nastavení jak vertikální, tak horizontální.

Háky se vyrábějí především z nerez oceli.

Obrázek 22. Střešní hák [15]

5.3 Zemní vruty

Zemní vruty se používají pro pozemní montáž solárních systémů. Jedná se o vrut s vysokým stoupáním ze žárově zinkované oceli. Je určen přímo pro zavrtání do země a montáž nosné konstrukce. Při jeho použití odpadá nutnost jakéhokoli betonování a kopání děr při stavbě, což zlevňuje a urychluje samotnou stavbu. Tyto vruty se vyrábějí od délek 0,5m do 2,5m.

(31)

5.4 Trackery

Trackery dovolují natáčení panelů podle polohy slunce. Vyrábějí se jednoosé s horizontálním natáčením, nebo dvouosé, které dovolují sledovat slunce jak v horizontální tak vertikální rovině.

V České republice se díky trackerům dá zvýšit výnosnost elektráren až o 30%. Konstrukce trackerů je vyrobena z pozinkované oceli. Vzhledem k stálému ideálnímu položení vůči slunci se doporučuje používat monokrystalické panely. Pohyb konstrukce trackeru zajišťují dva elektromotory napájené z rozvodné sítě napětím 230V. Elektromotory jsou řízené centrální jednotkou, která na základě informací ze solárních čidel nastavuje natáčení trackeru podle pohybu slunce po obloze. Motory trackeru pracují průměrně jen 30-45 minut denně čímž je zajištěna jejich dlouhá životnost. Nevýhodou trackerů je nutnost použití větší plochy kvůli většímu zastínění okolí.

Obrázek 24. Tracker [19]

(32)

6 Výstavba nosných konstrukcí

Nosné konstrukce se v základu dají rozdělit na dvě části. První velkou skupinou jsou konstrukce umisťované na střechy budov. Druhou skupinou jsou konstrukce stavěné na volné prostranství.

6.1 Uchycení nosné konstrukce ke střechám

Uchycení střešních konstrukcí ke střechám je velmi rozmanité a to především proto, že existuje velké množství střešních krytin a typů střech. Z tohoto důvodu bude v následující kapitole přiblíženo alespoň několik základních druhů uchycení nosných konstrukcí ke střechám.

6.1.1 Šikmá střecha s betonovými taškami

Pro šikmé střechy, které mají jako krytinu použity betonové tašky typu Bramac, se používají zahnuté nerezové háky, které mají na spodní straně zhruba 10 otvorů, aby bylo možné je vždy přesně usadit a připevnit alespoň dvěma nerezovými šrouby. Háky se šroubují přímo do trámů.

V případě, že střecha není postavena z trámů, ale z fošen je třeba individuálně zvážit zda nezvolit jiný způsob uchycení a to v závislosti na tloušťce fošny. Jelikož při malé tloušťce by mohlo dojít k prasknutí nebo narušení pevnosti vazníku.

.

Obrázek 25. Střešní hák [15]

(33)

Po přišroubování nerezového háku k trámu je třeba upravit betonovou tašku tak aby do ni hák dokonale zapadl a tím bylo zabráněno následnému zatékání pod krytinu. Úprava spočívá ve vybroušení drážky v tašce, která se následně nasune na hák.

Obrázek 26. Zasazení háku pod tašku

Na připravené háky se následně pomocí šroubů připevní hliníkové nosníky. Do profilu se zespodu do hranaté drážky zasune šroub, který se následně pomocí matky uchytí k háku. Z druhé strany profilu se zasunou čtvercové matky s plastovými podložkami, které budou sloužit k přichycení panelů

(34)

6.1.2 Šikmá střecha s boloňským šindelem

Pro šikmé střechy s boloňským šindelem se používají stejně jako pro střechy s betonovými taškami nerezové háky ovšem s tím rozdílem, že háky nejsou zahnuté ale rovné a mají pouze 2 díry pro uchycení k trámu. Uchycení se provádí opět dvěma nerezovými šrouby. Ovšem není třeba vybrušovat v krytině žádné otvory. Hák se pouze přišroubuje přes spodní pás šindele a překryje se vrchním pásem. Tím je zajištěna dokonalá těsnost a ochrana střechy proti dešti.

Obrázek 28. Hák pro boloňský šindel [15]

6.1.3 Šikmá střecha s trapézovým plechem

Při montáži nosné konstrukce na trapézový plech se nepoužívají háky, ale jakýsi svorník, který se přidělává na ohyb plechu. Plech se nejprve provrtá následně se na něj nasadí svorník, který se zajistí pomocí šroubu provlečeného skrz plech a svorník. Na přimontovaný svorník se již klasickým způsobem uchycují nosníky, tak jako bylo popsáno dříve.

Obrázek 29. Úchyt pro trapézový plech [21]

(35)

S novinkou na trhnu pro uchycování konstrukcí na šikmé střechy s trapézovým plechem přišla firma Schletter. Jedná se o příchytky které se montují ke stěně vlny trapézového plechu.

Příchytka je celá vyrobena z nerez oceli a přidělává se samopřeznými šrouby do plechu. Šrouby jsou vyrobeny také z nerez oceli a ze spodní strany mají těsnění v podobě gumy, která zajišťuje dokonalou těsnost okolo otvoru. Tento druh úchytů se používá ve dvou variantách jednou z nich je dvojice upínek, na které se následně připevní nosníky v celé délce konstrukce. Druhá varianta je dvojice upínek s již přidělanou částí nosníku o délce 450mm. Odpadá tedy nutnost následné instalace nosníků po celé délce. Jakou variantu zvolit je vždy na zvážení a záleží jak na druhu jednotlivých realizací, tak na finančních nabídkách jednotlivých dodavatelů. Důležitou podmínkou při montáži obou způsobů je aby délka trapézové vlny byla alespoň 34mm.

Obrázek 30. Dvojice upínek s těsněním SingleFix-V Solo [22]

Obrázek 30. Montážní sada s těsněním SingfleFix [22]

(36)

6.1.4 Plochá střecha z betonu, lepenky a plechu

Montáž na ploché střechy z betonu, lepenky či plechu se dá provádět dvěma způsoby. Prvním způsobem je použití plastových van, které se následně naplní pískem. Váha vany je tak velká, aby zabránila utrhnutí panelu při velkém větru nebo jeho posunutí i s vanou.

Obrázek 31. Plastové vany na písek[21]

Druhým způsobem je uchycení pomocí závrtných vrutů. To lze ovšem použít jen v případě, kdy lepenková či plechová střecha je položena na trámech, do kterých lze vrut zavrtat. Na vrut se následně připevní nosníky a na ně šikmé profily se sklonem 35°, tento úhel je v našich podmínkách pro výrobu nejideálnější.

(37)

6.1.5 Plochá střecha s trapézovým plechem

Pro ploché střechy s trapézovým plechem se používají stejné svorníky jako pro dříve zmiňované šikmé střechy s trapézovým plechem. Na svorníky se následně připevní hliníkové nosníky, na které se připevní šikmé profily se sklonem 35° pro optimalizaci výkonu.

Obrázek 34. Konstrukce ploché střechy trapézovým plechem [21]

(38)

6.2 Konstrukce ve volném prostoru

Nosné konstrukce ve volném prostoru se dělají převážně dvojím způsobem. U velkých elektráren se používají již předvyrobené konstrukce ze zinkovaného železa. Konstrukce se montují na předem zavrtané zemní vruty o délce zhruba 1-1,5m. Tento typ konstrukce má dvě zásadní výhody. Za prvé není potřeba žádného vykopávání základů a betonování, čímž se šetří náklady a především náročnost na čas při stavbě a za druhé po skončení provozu elektrárny lze celou konstrukci jednoduše demontovat vruty opět vyndat ze země a půdu použít k jiným účelům

Obrázek 35. Konstrukce na volném prostranství [23] Obrázek 36. Zemní vrut [24]

Jiným způsobem výstavby nosné konstrukce u velkých fotovoltaických elektráren je stavba na betonové patky. Tyto betonové patky váží 250kg a nemusí se nijak zabetonovávat ani jinak připevňovat k zemi. Patky se pouze položí a jejich samotná váha stabilizuje celý systém.

Nevýhoda těchto patek je poměrně složitější manipulace při instalaci a nutnost co nejrovnějšího povrchu při dlouhých řadách. Další nevýhodou je možnost instalace pouze jednoho panelu na výšku, na rozdíl od konstrukcí ocelových, kde je možné instalovat několik panelů nad sebou.

(39)

Další doplňující možností při stavbě pozemních fotovoltaických elektráren je použití dřevěné konstrukce. Tato možnost je povětšinou časově náročnější, ale levnější než kupování hotových kovových konstrukcí. Dříve se tímto způsobem stavěly i velké projekty, jelikož neexistovaly již hotové konstrukce. Dnes se takto staví především malé elektrárny stavěné na zemi nebo elektrárny specifické. Příkladem může být stavba dřevěného přístřešku na dříví pomocí zemních vrutů a trámů, kde místo střešní krytiny se použijí fotovoltaické panely. U takovýchto staveb je ovšem vhodné, aby stavbu zkontroloval a spočítal odborník, jelikož konstrukce musí vydržet nejen váhu panelů, ale také nárazový vítr a další přírodní vlivy, které se během roku mohou vyskytnout.

Obrázek 39. Dřevěná nosná konstrukce [27]

(40)

7 Návrh fotovoltaické elektrárny

Tato kapitola se bude věnovat konkrétnímu zadání a výstavbě fotovoltaické elektrárny.

Zadaný projekt výstavby fotovoltaické elektrárny musí splňovat níže uvedené parametry . Části, které nejsou v zadání uvedeny, nechává zadavatel na úsudku konstruktéra, kterému se pokouší dát prostor pro vlastní iniciativu, tak aby mohlo dojít k co nejlepšímu výsledku práce.

7.1 Základní zadání projektu

.

Navrhnout a zprovoznit fotovoltaickou elektrárnu, která bude umístěna na jednotlivých střechách rodinného domu. Střešní krytina je jak z betonových tašek typu Bramac, tak z boloňského šindele, jednotlivé střechy mají různý úhel sklonu i orientaci. Další část elektrárny bude umístěna na dřevené konstrukci vedle domu, která bude sloužit jako sklad na dřevo. Panely zde budou tvořit samotnou krytinu. Elektrárna musí být navržena tak , aby se na daném prostoru dosáhlo co nejvyššího výkonu, ale zároveň co největší ekonomičnosti projektu, která bude zajišťovat co nejrychlejší návratnost investice. Panely mohou být různého typu a od různých výrobců. Měniče mohou být také od různých výrobců. Ovšem všechny měniče by měly být na dálku kontrolovatelné pomocí PC pro usnadnění získávání údajů o aktuálním i celkovém výkonu elektrárny.

Při zadávání každého takového projektu je vhodné od klienta získat podobné podklady, od kterých se dále odvíjí další návrh. Je také vhodné zjistit v jakém stavu jsou současné rozvody elektřiny, ke kterým se bude elektrárna připojovat, aby bylo jasné, zda je možné využít současné elektroinstalace nebo je nutnou vytvořit elektroinstalaci novou. Během výstavby samozřejmě může dojít k mnohým změnám, jak ze strany klienta, tak ze strany konstruktéra je však vhodné, aby oba byli se všemi zásadními změnami a omezeními seznámeni.

(41)

7.2 Rozbor jednotlivých problémů

Vzhledem k tomu, že střecha domu, na které je postavena elektrárna je velmi členitá a má různý sklon, orientaci, ale také zastínění, bylo rozhodnuto, že k jednotlivým střechám se bude přistupovat jako k samostatným menším elektrárnám. Proto zde byli použity různé panely o různém výkonu, účinnosti a rozměrech pro maximální optimalizaci využití plochy střech. Pro střechy orientované na jih byly zvoleny panely monokrystalické, které jsou pro takové střechy vhodnější. Na zbylé střechy byly použity panely polykrystalické, které jsou vhodnější pro všechny střechy, jenž nejsou orientované přímo na jih, a proto na ně během dne dopadá přímé sluneční záření jen krátkou dobu.

7.3 Jednotlivé střechy

Pro střechu s odklonem 45° od jihu a se sklonem 15° byli zvoleno 21 panelů Suntech o celkovém výkonu 5880 W, kde každý z panelů má výkon uváděný výrobcem 280W. Jedná se o nejvýkonnější panely, která byly v této realizaci použity. Jejich nevýhodou je větší hmotnost, která je způsobena většími rozměry. Pro tuto střechu, která je v úrovni země to však nebyl problém. Ovšem pokud by se měly montovat na klasické střeše ve větší výšce a s velkým sklonem, tak jejich váha a rozměry velmi ztíží manipulaci a samotnou instalaci. Střecha je pokryta boloňským šindelem, proto zde byly použity níže uvedené háky pro boloňský šindel a následně hliníková nosná konstrukce.

Obrázek 40. První část elektrárny

(42)

Pro střechu s odklonem -45° od jihu a se sklonem 35°, bylo použito 13 panelů od firmy Suntech o celkovém výkonu 2600W. Každý z panelů má výkon uváděný výrobcem 200W. Jedná se o polykrystalické panely, proto jsou vhodnější na střechy, které nesměřují přímo na jih jako je například tato. Krytiny všech zbylých střech jsou z betonových tašek Bramac. Pro všechny střechy byly použity stavitelné nerezové háky, díky kterým je možné částečně eliminovat nerovnosti střech, na háky byla následně opět připevněna hliníková nosná konstrukce.

Podrobnosti o nosné konstrukci jsou uvedeny dále v kapitole Výstavba nosných konstrukcí.

Obrázek 41. Druhá část elektrárny

Pro střechu umístěnou nad balkónem s odklonem 45° od jihu a se sklonem 35° bylo zvoleno 14 panelů od firmy REC o celkovém výkonu 3150Wp. Každý z panelů má výkon 225W a jedná se opět o polykrystalické panely

Obrázek 42. třetí část elektrárny

(43)

Pro další střechu umístěnou nad balkónem s odklonem -45° od jihu a se sklonem 35°, bylo použito 22 polykrystalických panelů Suntech 200W o celkovém výkonu 4400W.

Obrázek 43. Čtvrtá část elektrárny

Na dřevěné konstrukci sloužící jako sklad na dřevo, která je připojena k domu byly použity 3 typy panelů. Původně vzhledem k orientaci přesně na jih se zde měly použít jen monokrystalické panely. Bohužel během dodávky panelů došlo k problémům a firma nebyla schopna tyto panely v požadovaném termínu dodat, proto bylo přistoupeno k nákupu panelů, které byly na skladě a část střechy přesto, že je na jih je postavena z polykrystalických panelů.

Ve vrchní části konstrukce která je orientovaná přesně na jih a má sklon 15° bylo použito 22 polykrystalických panelů od firmy Suntech o výkonu 225W o celkovém výkonu 4950W. Na spodní části konstrukce, která je orientovaná také přímo na jih, ale se sklonem 40° bylo použito 22 monokrystalických panelů Suntech 180W o celkovém výkonu 3960W a 10 monokrystalických panelů Suntech Pluto 200W o celkovém výkonů 2000W. Monokrystalické panely Suntech Pluto 200W a Suntech 180W jsou stejně velké, ale panely Pluto jsou vyráběny novější technologií a dokáží na stejné ploše dosahovat vyššího výkonu díky vyšší účinnosti.

Jejich nevýhodou je vyšší cena za jeden watt oproti panelům Suntech 180W, proto jich zde bylo použito jen 10.

Obrázek 44. Pátá část elektrárny dřevená konstrukce

(44)

7.4 Uchycení panelů ke konstrukci

Všechny panely na jednotlivých střechách byly uchyceny k hliníkovým profilům. Tyto hliníkové profily jsou připevněny ke střeše pomocí nerezových háků. Háky byly použity dvojího typu. Na všech střechách s betonovými taškami typu Bramac a dřevěné konstrukci byly použity stavitelné háky určené pro betonové tašky. Betonové tašky se pro takovéto háky musí upravit již zmiňovaným vybroušením drážky v tašce, tak aby do ní hák dokonale zapadl a nedošlo k netěsnostem nebo poškození střešní krytiny. Pro nosnou konstrukci umístěnou na střeše s boloňským šindelem byli použity háky přímo určené pro šindelové střechy, které se připevňují pomocí dvou závrtných šroubů do trámu.

Samotné uchycení panelů poté probíhá pomocí nerezových šroubů a speciálních duralových úchytek jež se šroubují do matek umístěných v hliníkovém profilu

Obrázek 45. Duralová úchytka se šroubem a matkou [15]

(45)

7.5 Kabeláž

Ke každé z jednotlivých elektráren je potřeba přivést stejnosměrnou kabeláž. Natažení kabelů je velmi jednoduché, táhnou se ke každému stringu elektrárny 2 stejnosměrné kabely. Na oba konce těchto kabelů se připevní pomocí krimplovacích kleští konektory. Konektor na jedné straně přijde připojit do měniče konektor na straně druhé k panelům. Jednotlivé panely již u sebe mají zhruba metr dlouhé kabely s konektory. Panely se propojují mezi sebou sériově, tudíž většinou není nutné kabely dodané s panely prodlužovat. Výjimka nastává v případě, že panely jsou složitěji rozmístěny po střeše a základní délky kabelů nám nestačí. V tomto případě je nutné vytvořit prodlužovaní propojku. Přívodní kabely vedoucí od měniče k panelům je vhodné táhnout v drážce hliníkového profilu a v chráničkách a to nejen z důvodů estetických, ale také se tím omezí možnost budoucího mechanického porušení kabelu.

Obrázek 47. Konektor plus a minus [26] Obrázek 48. Krimplovací kleště [26]

(46)

7.6 Měniče

Měniče jsou spolu s fotovoltaickými panely základním stavebním prvkem fotovoltaické elektrárny. Hlavní funkce měničů je převod stejnosměrného napětí, které přichází z fotovoltaických panelů na střídavé napětí. Napětí se následně posílá do rozvodné sítě, eventuálně zpracovává přímo v domácnosti.

Při stavbě elektrárny byly použity měniče od firem Schueco a SMA a to v různých výkonových rozsazích.

7.6.1 Měniče Schueco

Od firmy Schueco jsou použity měniče s transformátorem typu SGI 1500 T a SGI 3500T.

Měniče s transformátorem byli voleny na místa, kde je možnost doteku panelů či nosné konstrukce ze země a to z důvodu galvanického oddělení, které nám měniče s transformátorem poskytují. Všechny venkovní součásti elektrárny jsou sice uzemněny a jištěny jističi, přesto bylo pro jistotu v místech, kde by hrozil přímý dotyk použity měniče s transformátorem.

Měnič Schueco SGI 1500T produkuje maximální výkon 1650W. Jeho účinnost je 95% a dovoluje nám připojit 3 stringy paralelně. Rozměry měniče jsou 364 x 440 x 195 mm váha 11,5 kg. Na zeď se připevňuje pomocí speciálního držáku, který je součástí dodávky, a to za pomoci 5 šroubů do hmoždinek.

Měnič Schueco SGI 3500T produkuje maximální výkon 3300W. Jeho účinnost je 94,5% a dovoluje nám připojit 3 stringy paralelně. Rozměry měniče jsou 364 x 646 x 215 mm váha 23kg.

Připevňuje se stejně jako předešlý měnič.

(47)

7.6.2 Měniče SMA

Od spolelečnosti SMA je použita většina měničů v elektrárně. Rozměrově jsou naprosto totožné liší se pouze výkony, které jsou schopné produkovat.

Jsou zde použity měniče typu Sunny Boy 5000TL, Sunny Boy 4000TL a Sunny Boy 3000TL Sunny Boy 5000TL je schopen produkovat maximální výkon 5000W, obsahuje dva MPP trackery a každý z nich může mít dva stringy zapojené paralelně. Stringy jsou paralelně zapojené větve, například deseti fotovoltaickách panelů, které se následně paralelně spojí dohromady.

Podmínkou je, že větve musí mít stejný počet panelů o stejném výkonu a typu. MMP tracker nám dovoluje připojovat stringy tudíž na tento měnič je možné připojit až 4 stringy. Dva na každý MMP tracker. Na každý MMP tracker je možno připojit různou sadu stringů ovšem stringy v každé sadě musí být opět stejné.

Sunny Boy 4000TL je schopen produkovat maximální výkon 4000W, obsahuje dva MPP trackery a každý z nich může mít dva stringy zapojené paralelně.

Sunny Boy 3000TL je schopen produkovat maximální výkon 3000W, obsahuje jeden MPP tracker, na který je možno připojit 2 stringy zapojené paralelně.

Všechny tyto měniče mají účinnost 97%.

Měniče jsou v základní výbavě dodávány s bluetooth komunikací, ta nám dovoluje propojovat měnič s počítačem a stahovat z něj data, eventuálně nahrávat nový firmware do měniče.

K měničům se dá dokoupit také rozšiřující modul pro komunikaci přes RS485.

Měniče jsou 470mm široké, 445mm vysoké a 180mm hluboké.

Jejich provozní teplota je od -25°C do +60°C, při překročení maximální teploty se měnič automaticky vypne. Pro chlazení jsou použity pasivní chladiče.

Měniče mají grafický černobílý displej na němž jsou zobrazeny údaje o aktuálním výkonu, celkovém výkonu, který byl vyroben za den a výkonu vyrobeném za celkový provoz zařízení.Výrobce poskytuje na měniče záruku 5 let s možností rozšíření na 10 let.

(48)

7.7 Připojení panelů k měničům

Stejnosměrná kabeláž od jednotlivých sekcí panelů, které jsou spojeny sériově, je nejprve připojena na stejnosměrný dvojpólový jistič, který chrání panely a vedení před proudovým přetížením. Každý takovýto jistič je následně připojen na přepěťovou ochranu, která chrání měnič proti přepěťovým špičkám, například při úderu blesku. Z přepěťové ochrany již vede stejnosměrná kabeláž do měniče, který následně převádí stejnosměrné napětí na střídavé.

Obrázek 51. Boxy s dvojpólovými jističi a přepěťovými ochranami

(49)

7.8 Rozvaděč

Rozvaděč obsahuje části elektrárny, které jsou zapojeny za měniči na jeho střídavé straně. Celá elektrárna má dva rozvaděče, jelikož byla zprovozněna postupně, funkce obou rozvaděčů je naprosto totožná. Z jednotlivých měničů je střídavý proud veden na ochranné jističe měničů LSN 25B/1, které jistí jednotlivé měniče před proudovým přetížením. Dále je veden na dva trojpólové stykače ED1 a ED2 230V / 63A a následně na dva cejchované elektroměry 3x65A pro poměrové odpočtové měření. Výstupy z obou elektroměrů elektráren jsou připojeny na kombinovaný svodič přepětí DS250V6 – 300 TNS, který chrání elektrárnu před přepěťovými špičkami v síti, které nastanou například při úderu blesku a následně pak na výstupní jistič 50A /B/3 chránící přívodní vedení proti zkratu. Důležitou součástí elektrárny je hlídač frekvence a napětí sítě, který v případě odchylky parametrů sítě nad i pod normovanou hodnotu za pomoci stykačů ED1 a ED2 odpojí elektrárnu od sítě a to až do doby než se parametry sítě ustálí na normované hodnoty. Napájení tohoto hlídače je jištěno přes jednopólový jistič LSN 2/B/3. Přívod jednotlivých fází k hlídači je jištěn třífázovým jističem LSN 6/B/3.

Obrázek 52. Rozvaděč

(50)

7.9 Schéma zapojení

(51)

8 Naměřené hodnoty

V této kapitole jsou uvedeny tabulky naměřených hodnot z jednotlivých měničů. Pro porovnání jsou zde také uvedeny tabulky s odhadovanými hodnotami výkonů na jednotlivých měničích Jak je v níže uvedených tabulkách vidět, celkové naměřené hodnoty se od odhadovaných hodnot příliš neliší. A to i přesto že některé měsíce byly extrémně výkonné a jiné zase velmi špatné, oproti předpokládaným hodnotám.

(52)

1. Měnič M1 na kterém je zapojeno 12 monokrystalických panelů Suntech o výkonu 180Wp a 10 polykrystalických panelů Suntech o výkonu 280Wp.

Odhad roční výroby v dané lokalitě M1 = 1800 náklon 40°, orientace 0°

M1 = 2800 náklon 15°, orientace 45°

Měsíc Výroba za Výroba za

měsíc kwh den kwh

Leden 130 4,2

Únor 204 7,3

Březen 345 11,1

Duben 469 15,6

Květen 587 18,9

Červen 540 18

Červenec 577 18,6

Srpen 518 16,7

Září 368 12,3

Říjen 289 9,3

Listopad 125 4,2

Prosinec 91 2,9

roční

průměr 354 11,6

kwh

Celková roční

výroba 4243

(kwh/rok)

Tabulka 1: Odhad naměřených hodnot M1 Tabulka 2: Skutečně naměřené hodnoty M1

Skutečně naměřené hodnoty

měsíc kwh den kwh

Leden 90 2,9

Únor 191 6,8

Březen 296 9,5

Duben 505 16,8

Květen 588 19,0

Červen 789 26,3

Červenec 684 22,1

Srpen 465 15,0

Září 387 12,9

Říjen 322 10,4

Listopad 106 3,5

Prosinec 9 0,3

roční

průměr 369 12,1

kwh

Celková roční

výroba 4432

(kwh/rok)

Porovnání namě řených a odhadov aných hodnot výkonu měniče M 1

0 200 400 600 800 1000

Leden

Únor

Březen

Duben Kv

ěten

Červen Červenec

Srpen Zá

ří

Říjen Listopad

Prosinec Měsíc

Výkon [kW]

(53)

2. Měnič M2 na kterém je zapojeno 11 polykrystalických panelů Suntech o výkonu 280Wp a 9 polykrystalických panelů Suntech o výkonu 200Wp.

Odhad roční výroby v dané lokalitě M2 = 3080 náklon 15°, orientace 45°

M2 = 1800 náklon 35°, orientace -45°

měsíc kwh den kwh

Leden 127 4,1

Únor 202 7,2

Březen 353 11,4

Duben 490 16,3

Květen 625 20,2

Červen 579 19,3

Červenec 616 19,9

Srpen 545 17,6

Září 379 12,6

Říjen 288 9,3

Listopad 124 4,1

Prosinec 89 2,9

roční

průměr 368 12,1

kwh

Celková roční

výroba 4417

(kwh/rok)

Tabulka 3: Odhad naměřených hodnot M2 Tabulka 4: Skutečně naměřené hodnoty M2

Graf 2: Porovnání naměřených a odhadovaných hodnot výkonu měniče M2

Skutečně naměřené hodnoty

M2 = 1800 náklon 35°, orientace -45°

měsíc kwh den kwh

Leden 100 3,2

Únor 144 5,1

Březen 432 13,9

Duben 598 19,9

Květen 490 15,8

Červen 685 22,8

Červenec 692 22,3

Srpen 528 17,0

Září 413 13,8

Říjen 345 11,1

Listopad 119 4,0

Prosinec 23 0,7

roční

průměr 381 12,5

kwh

Celková roční

výroba 4569

(kwh/rok)

Porovnání namě řených a odhadovaných hodnot výkonu měniče M 2

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Leden

Únor

Březen

Duben Kv

ěten

Červen

Červenec

Srpen Zá

ří

Říjen Listopad

Prosinec Měsíc

Výkon [kW]

Naměřené hodnoty Odhadované hodnoty