NEZÁVISLÉ TESTY UKAZUJÍ VEDOUCÍ POZICI TIGO ENERGY V TECHNOLOGII A VE VÝKONU ŘEŠENÍ.

Transkript

1 NEZÁVISLÉ TESTY UKAZUJÍ VEDOUCÍ POZICI TIGO ENERGY V TECHNOLOGII A VE VÝKONU ŘEŠENÍ. Materiál zpracován dle výstupů testů nezávislých laboratoří odborného časopisu Photon. Výsledky byly zveřejněny v německém vydání Photon v říjnu SUNLUX s.r.o. Příkop 843/4 CZ Brno Česká republika info@sunlux.cz Copyright 2011 SUNLUX s.r.o. Všechna práva jsou vyhrazena. Ţádná část této publikace nesmí být kopírována, fotografována nebo překládána bez přímého svolení zhotovitele.

2 OBSAH 1.1. ÚVOD ŘEŠENÍ TIGO ENERGY ZAZNAMENALO NEJVYŠŠÍ ENERGETICKÝ PŘÍNOS PŘI TESTECH NA NEZASTÍNĚNÉM SYSTÉMU ADAPTAČNÍ ALGORITMUS ZAJIŠŤUJE LEPŠÍ VÝSLEDKY PŘI TESTOVÁNÍ STÍNĚNÉHO SYSTÉMU TIGO ENERGY POSKYTUJE KOMPLETNÍ ŘEŠENÍ PŘÍLOHA... 7 Copyright 2010 SUNLUX s.r.o. 2/7

3 U zařízení, která jsou průběţně v dosahu stínu od stoţáru, dosahují výkonové optimalizátory významných výnosových zisků u dlouhých stringů aţ téměř 21 procent (vítěz: Tigo Energy Module Maximizer) 1.1. ÚVOD PHOTON Ideální střecha pro solární elektrárnu vypadá zhruba takto: je vysoká, je široká a bez dalších rušivých objektů jako jsou komíny, vikýře a antény. Taková ideální střecha také není ani lomená ani oblá a ostatní domy a stromy jsou tak daleko, ţe na solární panely nevrhají ţádné stíny. Bohuţel ideální střecha existuje spíše v teorii neţ v praxi. V praxi totiţ musí provozovatelé elektrických generátorů vyuţít to, co je k dispozici a brát i výnosy sníţené díky vrhaným stínům a panelům nasměrovaným ke slunci pod různými úhly. Všechny tyto okolnosti totiţ výkon opravdu sniţují. Většina moderních solárních panelů (dále PV panel) je totiž konstruována tak, že i relativně malý stín vede k relativně velké ztrátě. Pokles výkonu stringu v solárním simulátoru v laboratořích PHOTON poklesnul po zastínění vlivem anténního stožáru z 1 700Wattů na méně než 1400 W tedy o více než 20%. Stín ze stožáru přitom zakrýval méně než 5% povrchu panelu. Důvod pro tento rozdíl je jednoduchý méně výkonu nedodává pouze zastíněný panel, ale tímto panele jsou přiškrceny i ostatní panely ve stringu. Důvodem je skutečnost, že při sérii zapojených panelů ve stringu omezuje panel s nejnižším výkonem také proud v ostatních panelech. Ke stejnému problému dochází v okamžiku, kdy jsou panely ozářeny sluncem z různých úhlů například když je v ranních a večerních hodinách zastíněna spodní řada panelů, zatímco na horní řady stále dopadá sluneční záření. - přeloženo z časopisu PHOTON zdroj Podewils, Christoph. Photon, říjen 2010 Současně s tím, jak celosvětově rychle stoupá mnoţství energie generované ze slunečního záření, dochází také k významnému postupu při hledání postupů zvyšování efektivity a sniţování nákladovosti. Moţná nejviditelnějším příkladem je rychlý vývoj v elektronických prvcích BoS (Balance of Systems vyváţení systémů), které umoţňují PV instalacím maximalizovat výkon na stejnosměrné straně generátoru a přináší bezpečnostní prvky a moţnosti rozšířené správy systémů. V provedeném testování v laboratořích Photon byly zkoumány výhody 5 komerčních řešení. Testy zjistily, ţe řešení Tigo Energy poskytuje jasné výhody při produkci energie a zvýraznily jedinečnou celkovou hodnotu kompletního řešení Maximizer. Tigo Energy opustila tradiční způsob řešení formou vyrovnávání stejnosměrných napětí (DC/DC konverze) a vyvinula patentovanou technologii Maximizer pro vyrovnávání impedancí. Tento způsob řešení pak také zajistil, ţe v provedených testech měl systém TIGO 3,5x vyšší výkonový zisk z nestíněného systému neţ ostatní testovaná řešení. Tyto výsledky upevňují pozici Tigo Energy jako jasného leadera na trhu se stejnosměrnými optimalizátory a pomáhají vysvětlit rychlý celosvětový nárůst vyuţívání této platformy ŘEŠENÍ TIGO ENERGY ZAZNAMENALO NEJVYŠŠÍ ENERGETICKÝ PŘÍNOS PŘI TESTECH NA NEZASTÍNĚNÉM SYSTÉMU Test zisků na nezastíněném systému je nejdůleţitější testovací scénář pro zhodnocení systémů distribuovaného řízení MPP (Maximum Power Point). U nových, dobře navrţených řešení, je v reálném ţivotě nejblíţe tomuto scénáři situace solárního pole během hodin s největším generovaným výkonem. Tento test je důleţitým měřítkem pro zjištění přesnosti MPP a zároveň efektivity elektroniky umístěné v modulu. Pouze v případě, ţe optimalizační řešení nezavádí do BoS dodatečné ztráty z převodu, můţe být výsledkem významné zlepšení výkonnosti i při chybějících omezujících prvcích (tedy např. stínu). Copyright 2010 SUNLUX s.r.o. 3/7

4 Všechny systémy mohou deklarovat významné zisky v situacích, kdy je systém zastíněn stoţárem, stromem nebo vikýřem. Tyto stíny se ale zřídka vyskytují u dobře navrţených rezidenčních systémů nebo u velkých solárních parků. Mnohem důleţitější je pak, jak se systém chová za optimální situace při plném slunečním svitu. Pro tento účel pouţili odborní pracovníci laboratoří Photon systém splňující následující podmínky, blízké novému, dobře navrţenému, nezastíněnému systému: ţádný ostrý stín moduly stejného typu od stejného výrobce vyčištěné čelní sklo ozáření kolmo na panely (lampa) Výsledek testu pak ukazuje zlepšení oproti výchozí situaci stejné moduly ve stringu řízené stejným centrálním invertorem (v současné době nejpouţívanější praktický scénář zapojení). Tigo Energy výrazně porazilo všechny konkurenty, kdyţ systém vygeneroval o 3,2% více energie - v porovnání se zanedbatelným nebo ţádným ziskem u ostatních systémů. Systém Tigo Energy vygeneroval 3,5x více dodatečné energie neţ nejbliţší konkurent. Dokonce i ideální solární instalace jsou v reálných podmínkách vystaveny prachu, rozdílům teplot, mrakům a stárnutí křemíku. Zde uváděná čísla proto representují pouze konzervativní startovací bod odhadu dodatečné energie, kterou můţe vlastník systému očekávat od nasazení systému Tigo maximizer. Jak se v čase zvětšují rozdíly kvůli znečištění a postupné degradaci jednotlivých panelů, bude původní dodatečný zisk rok od roku narůstat. Niţší přínosy ostatních testovaných řešení jsou očekávatelné a snadno vysvětlitelné. Standardní přístup k řešení distribuovaného MPPT (Maximum Power Point Tracking) jsou zaloţeny na DC/DC konverzi (převod stejnosměrného napětí sníţení nebo zvýšení). Tyto architektury vyuţívají transformátory, které sniţují účinnost a zvyšují náklady na systém. Kvůli této niţší účinnosti spotřebovávají tyto systémy 2-3% energie vyrobené systémem, coţ je významná část dodatečného zisku. Proto tato řešení mají ekonomický přínos pouze při zastínění systému. Naopak Tigo Maximizer byl sestrojen aţ poté, co výzkumný tým analyzoval podmínky skutečného provozu. Následkem toho byla navrţena architektura zaloţená na vyrovnávání impedancí, která zajišťuje významný nárůst efektivity u stíněného i nastíněného systému. Výsledky testu Photon ukazují, proč je systém společnosti Tigo Energy nyní vyuţíván ve stovkách projektů od nejmenších střešních instalací aţ po solární parky. Graf A Energetické zisky ve scénáři nestíněného systému 1.3. ADAPTAČNÍ ALGORITMUS ZAJIŠŤUJE LEPŠÍ VÝSLEDKY PŘI TESTOVÁNÍ STÍNĚNÉHO SYSTÉMU Druhou částí testování výkonnosti v laboratořích Photon bylo zjištění dodatečných zisků kaţdého z řešení při zastínění systému. Pro jednotlivé stínící scénáře bylo pouţito zastínění od stoţáru, vikýře a horizontální překáţky. Při provádění testu s vyuţitím plně optimalizovaného adaptivního tracking algoritmu systému Tigo byly jeho výsledky nejlepší ze všech produktů. Sofistikovaný řídící algoritmus umístěný v řídící jednotce (Maximizer Management unit) modeluje I/U charakteristiky a v reálném čase kalkuluje distribuovaný MPP kaţdého modulu. Na rozdíl od tohoto řešení pouţívají ostatní BoS řešení standardní postup, kdy je pro řízení MPP pouţit algoritmus Copyright 2010 SUNLUX s.r.o. 4/7

5 pokus-omyl. Tyto algoritmy zkus a pozoruj (P&O / Perturb and Observe) často ztratí část výkonu díky oscilaci okolo MPP kaţdého modulu. Výsledkem je další ztráta výkonu. Softwarový algoritmus Tigo Energy a na pozadí běţící analytika se průběţně aktualizují podle okrajových podmínek (unikátních, výjimečně se objevujících událostí) a optimalizují řídící kalkulace, čímţ je zajištěno další zvýšení výkonnosti. Toto bylo zvláště patrné při testování horizontálního zastínění v laboratořích Photon. Při testu horizontálního zastínění je stínící prvek poloţen přes jednotlivé moduly a ozařovací lampa je zapnuta na plný výkon. Vzhledem k tomu, ţe jak ozáření, tak tvrdý stín jsou umělé veličiny (ve skutečných instalacích se nevyskytují), nebyl Tigo Energy Module Maximizer při prvním testu plně kalibrován. Ve výsledku systém vygeneroval 21% dodatečné energie finančně dostatečný, avšak nikoliv optimální výsledek. Protoţe řešení Tigo je zaloţeno na iterativním samoučícím se algoritmu, byly druhý a třetí test zaloţeny na jiţ dostupných datech a zároveň byly zapojeny softwarové optimalizační metody. Kaţdý z těchto testů měl za následek další významné zlepšení. Při druhém testu byl výsledek 29% nad původním základním scénářem bez optimalizace a třetí test skončil s výsledkem +36%. Tento příklad naplno ilustruje hodnotu adaptivního algoritmu Tigo, který sám sebe upravuje podle podmínek ovlivňující kaţdé konkrétní pole v jakýchkoliv podmínkách okolního prostředí během prvních dnů provozu. Vylepšené algoritmy jsou čas od času předávány do instalované báze systémů vyuţívajících Tigo Energy, čímţ je moţno dosáhnout dalších inkrementálních vylepšení. Při vyšším neţ 36 procentním dodatečném zisku opět Tigo Energy generuje o 3% více energie neţ konkurenční řešení coţ dokazuje zásadně efektivnější a účinnější přístup k optimalizaci výkonu. Zdroj: Photon, září 2010 Graf B Energetické zisky ve scénáři horizontálního zastínění Poznámka: Round III (třetí kolo) nebylo publikováno v časopise, ale bylo ověřeno ze strany Photon TIGO ENERGY POSKYTUJE KOMPLETNÍ ŘEŠENÍ. Zatímco většina studie prováděná časopisem Photon, stejně jako související článek, se zaměřily na výhody dodatečného výnosu energie z distribuovaných řešení, autor zdůrazňuje, ţe toto je pouze jedna část hodnoty komplexní implementace. Řešení Maximizer nezvyšuje pouze výrobu z fotovoltaického pole, ale obsahuje také rozšířené komunikační funkce. S touto schopností můţe řešení přerušit napěťový výstup kaţdého modulu, čímţ výrazně zvyšuje bezpečnost celého systému. Řešení navíc obsahuje také moţnost monitoringu aţ na úroveň jednotlivých modulů a komplexní analytické nástroje, umoţňující maximalizaci provozní doby systému při současné redukci nákladů na spouštění systému, na provoz a údrţbu systému a náklady na odhalování chyb. Monitorovací systém je unikátní i díky tomu, ţe je schopen dodat synchronní vzorky dat z jednotlivých modulů coţ je informace, která umoţňuje přesné rozklíčování dění v systému a jeho automatickou analýzu. Photon ocenil, ţe většina alternativních řešení neposkytuje šíři hodnot obsaţených v systému Tigo Energy a tedy neposkytuje ekonomické výhody, které by zaručovaly široké přijetí trhem tak, jako v případě Tigo Energy. Copyright 2010 SUNLUX s.r.o. 5/7

6 Nicméně je pravděpodobné, že budoucí optimalizátory výkonu budou pořizovány ze zcela jiného důvodu: Tyto systémy umožňují monitoring a řízení systému na úrovni panelu. Mohou proto v případě ohně rychle odpojit výstupní napětí fotovoltaického systému. Navíc je teoreticky možné velmi rychle odhalit vadný panel. Předpokladem pro tyto systémy bude aktivní komunikace tak, jak je tomu v případě Tigo [2]. Zatímco ostatní testovaná řešení provádí opětovné poskládání a distribuci existujícího vyváţení jednotlivých prvků systému (MPPT nebo boost fáze invertoru), impedanční vyrovnávání prováděné řešením Tigo Energy reprezentuje nový inovativní přístup. Částečně distribuovaná architektura s centrálním řízením velmi rychle dospívá a konzistentně se zlepšuje. Toto řešení poskytuje výhody distribuované elektronické inteligence při současné optimalizaci účinnosti konverze a nákladů na nasazení. Protoţe Microinvertory nebo technologie pro DC/DC převod plně distribuují a replikují sledování optimálního výkonu (MPPT) nebo inverzi v kaţdém panelu, mohou být snadno testovány se zdroji napětí a simulátory. Nicméně plná distribuce těchto funkcí má související nevýhodu v nákladech a efektivnosti. Aby bylo moţno dosáhnout nových provozních účinností, impedanční vyrovnání od Tigo Energy vyţaduje aby Maximizer byl umístěn na kaţdém panelu, který je připojen to MPPT cesty daného invertoru. Při testování nebude Maximizer systém fungovat ani jako částečný systém ani se simulátory vyuţívajícími zdroje napětí. Kontrola napětí je vţdy implementována vůči panelu s nejlepší výkonností v systému a můţe tedy být nasazena ve většině nových nebo jiţ existujících systémů jak on-grid (připojených do sítě) tak i offgrid (nepřipojených do sítě a vyuţívajících řídící jednotky nabíjení). Distribuované optimalizační technologie se blíţí stádiu zralosti na trhu a jejich hodnota (náklady a výkon) můţe být objektivně otestována a ověřena. Tento test provedený Photonem znamená důleţitý pokrok v objektivním ohodnocení dostupných řešení. Protoţe marketingová prohlášení výrobců jsou nahrazena nezávisle ověřenými daty o výkonu systémů, zákazníci budou lépe informováni a mohou si zvolit nejpřínosnější technologii pro maximalizaci svých fotovoltaických projektů. Zdroj: Photon, září 2010 Graf C Dodatečné výnosy řešení Tigo Energy v jednotlivých scénářích Poznámka: Round III (třetí kolo) nebylo publikováno v časopise, ale bylo ověřeno ze strany Photon. Copyright 2010 SUNLUX s.r.o. 6/7

7 1.5. PŘÍLOHA Nastavení testovacího systému Velikost systému: 2.5kW Panely: Panely 180W Střídač: Standardní invertor Sunways AT2700 stejný invertor byl pouţit v základním scénáři. Na invertoru ani na kabeláţi nebyly provedeny ţádné dodatečné změny. Nestíněný Vikýř Horizontální Stožár Zašpiněný Graf D Kompletní výsledky z jednotlivých scénářů zastínění Zdroj: Photon, září 2010 Poznámka: Round III (třetí kolo) nebylo publikováno v časopise, ale bylo ověřeno ze strany Photon. Copyright 2010 SUNLUX s.r.o. 7/7