Az optimalizált napelemek térnyerése:
A napelemes rendszerek piacából az elmúlt 5-6 évben egyre nagyobb részesedést szereztek a napelemekre szerelt első generációs, elsősorban a SolarEdge és Tigo nevével fémjelzett DC optimalizálók. A Greentech Media (GTM) az integrált DC optimalizálóval szerelt napelemek 2015-ös 1,3GW-os világpiaci forgalmát 2017-re már évi 3GW-nyira prognosztizálta. Az optimalizálók iránti piaci kereslet tehát látványosan növekszik, a technológia szélesebb elterjedését ugyanakkor még lassítja a DC optimalizáló elektronikák magas költsége és az okos rendszerek tervezésének bonyolultsága.
A vezető napelem gyártók, mint a Jinko Solar vagy a Suntech, azonban előrelátóan elkezdték beépíteni napelelemeikbe az optimalizálók újabb generációját, a Maxim Integrated által gyártott magasan integrált teljesítmény szabályzót, ami egyenként optimalizálja a napelemben található cellasorokat. A Maxim forradalmian új megoldása az eddigi első generációs DC optimalizálókhoz képest még magasabb energiahozamot képes biztosítani, emellett még számos további előnyt is nyújt hozzájuk képest. Épp emiatt, ennek a technológiának a széles körű elterjedése várható olyan földrajzi helyeken és olyan piaci szegmensekben is, ahol korábban nem merülhetett fel a hagyományos DC optimalizálók használata.
Azzal, hogy ezt az új Maxim technológiát betervezik egy projektbe, a fejlesztők a következő előnyökhöz jutnak:
- Az energiahozam az elérhető legmagasabb lesz a napelemekbe lehető legmélyebben beintegrált munkapont keresés (MPPT) által, amik nem csupán napelem szinten, hanem azon belül cellasoronként számítják ki a napelem optimális munkaponti teljesítményét.
- Mind a hagyományos, mind az első generációs SolarEdge rendszereknél a munkapont keresési funkciót az inverter végzi el. A Maxim esetében azonban ezt a funkciót átveszi maga a napelembe szerelt optimalizáló chip!
Míg a hagyományos rendszerek esetében napelem füzérenként, azaz sztringenként 1, a SolarEdge esetében már napelemenként 1 munkapontot kezel az inverter, addig a Maxim esetében az optimalizáló chipek napelemenként 3 munkaponttal dolgoznak!
A példa kedvéért, egy tíz panelből álló napelemes rendszer esetén a hagyományos napelemes rendszer 1, a SolarEdge alapú rendszer 10, míg a Maxim napelemekből álló rendszer már 30 munkapontot kezel!
A számok jól érzékeltetik, hogy a Maxim optimalizálás mennyivel kifinomultabb vezérlést, ezáltal magasabb energiatermelést tesz lehetővé! - Ez a technológia olyan problémák ellen is megoldást nyújt (keresztárnyékolás, egyenetlen szennyeződések, stb.), amikre a hagyományos panelszintű optimalizálók nem kínálnak megoldást.
- A Maxim optimalizálókkal megszűnik a hagyományos napelemekre jellemző, a bypass diódás megoldásból adódó hot-spot jelenség, ami jelentősen lecsökkenti a napelemek megbízhatóságát és élettartamát.
- A Maxim napelemeket pont ugyanúgy kell telepíteni, mint a legegyszerűbb hagyományos napelemes rendszereket. Nincs szükség olyan extra munkákra, mint a SolarEdge rendszerek esetében, mint az optimalizálók felszerelése, külön vezetékelés, kommunikációs eszközök telepítése, Internet csatlakozás kiépítése.
- Nincs kötelezően használandó inverter típus sem! Míg a SolarEdge megoldás esetében az optimalizálók kizárólag a SolarEdge invertereivel működnek együtt, addig a Maxim napelemekhez tetszőleges típusú inverter választható!
A Maxim technológia a legjobb teljesítményoptimalizálási megoldást nyújtja, az első generációs optimalizálók magasabb költségei nélkül. Összefoglalva, tehát a Maxim technológia számos előnnyel bír, mind a hagyományos napelemekkel, mind a pedig az első generációs panel-szintű teljesítmény-optimalizált napelemekkel szemben:
- A lehető legnagyobb energiahozam
- Lassabb napelem szintű hozamdegradáció
- Nagyobb lehetséges rendszerméret
- Nagyobb rugalmasság a tervezésben
- Minimális (szennyeződésből, árnyékból adódó) veszteségek
- Magasabb megbízhatóság, hosszabb napelem élettartam
- Egyszerű, olcsó telepítés, hagyományos rendszerstruktúrával
- Nagyon kedvező, a hagyományos napelemekéhez közelítő ár, ami jóval alacsonyabb, mint az első generációs okos rendszerek ára
A „hotspot” jelenség magyarázata
A hagyományos napelemes rendszerek teljesítményét sokszor visszavetik a napelemek sorba kapcsolásából, azaz sztringbe szervezéséből adódó hátrányok. A fő probléma ezzel az, hogy az egész sztring áramát keresztül kell préselni a gyengébb megvilágítás vagy alacsonyabb minőségű cellák miatt rosszabbul működő napelemeken is. A problémás napelem hőmérséklete, ezzel együtt belső ellenállása is megnő, ami lefolytja a sztring többi napelemének a teljesítményét is. A felmelegedés ugyanis veszélyes, a napelem maradandó károsodásához, szélsőséges esetekben akár a panel kigyulladásához is vezethet!
Ennek elkerülésére a hagyományos napelemek inkább a hozam rovására visszavesznek a teljesítményükből. Az egész sztring úgy termel, mint annak leggyengébb láncszeme.
A napelemek öntisztulása révén a hotspot nagyon ritkán fordul elő természetes felületi szennyeződések (falevél, madárpiszok, hó, stb.) hatására, mivel az időjárás pár hónapon belül letakarít a napelemek felületéről minden ilyet. Sokkal veszélyesebb azonban a tartós árnyékhatás, amikor egy állandó tereptárgy (kémény, fa, villanyoszlop, villanyvezeték, antenna, stb.) huzamos ideig, ugyanazon a helyen árnyékolja le a napelemet.
Nem csupán az leárnyékolt napelemek gyenge teljesítménye, hanem a tűzveszélyes hotspot jelenség miatt is felelőtlenség árnyékkal fedett helyre hagyományos napelemet telepíteni!
A Maxim optimalizáló megoldása a hotspot jelenségre
Ezzel szemben a Maxim cellasor-optimalizálók egyedülálló módon a gyengébb cellasorok áramát erősítik fel addig, hogy azok passzoljanak az erősebbek áramához, így kiküszöbölve a hagyományos rendszerekben előálló egymást akadályozó hatást.
A cellasor optimalizálók MPPT funkciója együttműködik az inverter MPPT-jével, így biztosítva, hogy a rendszer minden körülmények között a lehető legjobb teljesítményt nyújtsa. A panelek csatlakozó dobozában három Maxim cellasor- optimalizáló váltja ki a hagyományos panelekben megtalálható három bypass diódát.
Az integrált Maxim cellasor-optimalizálóval gyártott napelem panelek a hagyományos napelemekkel szemben minden esetben termelnek, még koszolódás vagy árnyékolás esetén is. A Maxim panelek még a szórt fényből is képesek valamennyi energiát kinyerni, így olyan kedvezőtlen tájolású tetőfelületeket is le lehet velük fedni, ahova hagyományos napelemeket nem érdemes telepíteni.