Panele fotowoltaiczne zamontowane na dwóch połaciach dachu mogą zostać połączone w jeden string, jednak nie zawsze jest to rozwiązanie korzystne. Najważniejsze znaczenie mają kierunek ustawienia modułów, kąt nachylenia połaci oraz sposób ich nasłonecznienia. Jeżeli panele pracują w podobnych warunkach, wspólny string może funkcjonować prawidłowo. Przy wyraźnie różniącej się orientacji połaci istnieje natomiast ryzyko strat energii.
W przypadku dachu wschód–zachód zazwyczaj korzystniejsze jest zastosowanie dwóch niezależnych stringów podłączonych do osobnych układów MPPT falownika. Możliwe są jednak także inne konfiguracje, w tym połączenie modułów w jeden string z odpowiednio dobranymi optymalizatorami mocy. Sprawdź, kiedy można połączyć panele z różnych połaci, jakie ograniczenia należy uwzględnić i jak dobrać rozwiązanie zapewniające wysoką produkcję energii.
Sprawdź ➡ Instalacje fotowoltaiczne!
Czy panele z dwóch połaci dachu można połączyć w jeden string?
Połączenie paneli z dwóch połaci w jeden string jest technicznie możliwe, ale powinno być stosowane tylko wtedy, gdy pozwalają na to warunki pracy modułów i wymagania zastosowanych urządzeń.
Jeżeli obie połacie mają podobną orientację względem słońca, zbliżony kąt nachylenia i nie występują między nimi duże różnice w zacienieniu, wspólne połączenie szeregowe może być uzasadnione.
Problem pojawia się wtedy, gdy moduły na jednej połaci otrzymują znacznie więcej promieniowania słonecznego niż panele na drugiej. W połączeniu szeregowym przez wszystkie moduły przepływa ten sam prąd, dlatego różnice w ich nasłonecznieniu mogą ograniczać moc całego łańcucha.
Nie oznacza to, że każda instalacja rozmieszczona na dwóch połaciach wymaga osobnego falownika. Często wystarczy jedno urządzenie wyposażone w dwa niezależne układy MPPT, które pozwalają osobno kontrolować pracę paneli na każdej połaci.
Czym jest string w instalacji fotowoltaicznej?
String fotowoltaiczny to łańcuch modułów połączonych szeregowo, w którym napięcia poszczególnych paneli sumują się, a przez wszystkie moduły przepływa wspólny prąd.
Przykładowo, jeżeli dziesięć paneli pracuje przy napięciu 35 V każdy, napięcie całego stringu w tych warunkach wynosi około 350 V. Prąd przepływający przez łańcuch pozostaje natomiast taki sam we wszystkich modułach.
Takie połączenie umożliwia uzyskanie napięcia odpowiedniego dla falownika, który przekształca energię wytworzoną przez panele w prąd przemienny.
Liczba modułów w stringu musi być dostosowana do parametrów urządzenia, przede wszystkim jego dopuszczalnego napięcia wejściowego i zakresu pracy MPPT.
W instalacji fotowoltaicznej może znajdować się jeden string albo kilka niezależnych łańcuchów. Ich rozmieszczenie powinno uwzględniać warunki nasłonecznienia, rodzaj modułów i parametry falownika.
Dlaczego orientacja dwóch połaci wpływa na pracę jednego stringu?
Połacie dachu skierowane w różnych kierunkach otrzymują inne ilości promieniowania słonecznego w poszczególnych godzinach dnia.
Na dachu wschód–zachód panele wschodnie osiągają zwykle większą produkcję rano, natomiast zachodnie pracują intensywniej po południu.
Jeżeli wszystkie moduły zostaną połączone szeregowo, ich możliwości pracy mogą się wzajemnie ograniczać.
Wpływ różnic nasłonecznienia na prąd stringu
W standardowym połączeniu szeregowym bez optymalizatorów różnice w nasłonecznieniu powodują niedopasowanie prądowe modułów.
Panel otrzymujący mniej promieniowania wytwarza zwykle mniejszy prąd niż panel dobrze oświetlony. Ponieważ przez cały szereg musi przepływać wspólny prąd, taka różnica może ograniczyć moc uzyskiwaną z pozostałych modułów.
Działanie diod bocznikujących może częściowo zmieniać ten mechanizm, umożliwiając ominięcie niektórych słabiej pracujących fragmentów modułów. Nie eliminuje to jednak strat wynikających z nierównomiernego nasłonecznienia.
W praktyce oznacza to, że nawet prawidłowo dobrane i sprawne panele mogą produkować mniej energii, niż wynikałoby z sumy ich indywidualnych możliwości.
Wpływ różnych kątów nachylenia
Różnice w kącie nachylenia także wpływają na ilość energii docierającej do powierzchni modułów.
Przykładowo panele ustawione pod kątem 15° mogą osiągać inną moc chwilową niż moduły nachylone pod kątem 40°, nawet jeśli są skierowane w tę samą stronę świata.
Znaczenie tej różnicy zmienia się wraz z porą dnia i roku. Dlatego połączenie szeregowe modułów z różnych połaci powinno być poprzedzone oceną ich przewidywanych warunków pracy.
Czy można połączyć w jeden string panele na wschodniej i zachodniej połaci?
Bezpośrednie połączenie szeregowe paneli wschodnich i zachodnich w jeden string, bez odpowiedniej optymalizacji, zazwyczaj nie jest zalecane. Obie grupy modułów pracują w odmiennych warunkach nasłonecznienia, co może prowadzić do znacznego niedopasowania prądowego.
Rano bardziej nasłoneczniona jest wschodnia połać, natomiast moduły zachodnie produkują wtedy mniej energii. Po południu sytuacja się odwraca.
Jeżeli obie grupy należą do jednego łańcucha szeregowego, słabiej oświetlone moduły mogą ograniczać wykorzystanie potencjału paneli znajdujących się na lepiej nasłonecznionej połaci.
W takiej sytuacji korzystniejsze jest zwykle utworzenie dwóch niezależnych stringów i podłączenie ich do osobnych układów MPPT.
Innym rozwiązaniem może być zastosowanie kompatybilnego systemu optymalizacji mocy, który umożliwia pracę modułów o różnej orientacji w jednym łańcuchu. Wymaga to jednak spełnienia szczegółowych warunków określonych przez producenta urządzeń.
Czy panele na dwóch połaciach skierowanych na południe mogą mieć wspólny string?
Panele umieszczone na dwóch połaciach o tej samej lub bardzo podobnej orientacji mogą pracować w jednym stringu, jeżeli ich parametry elektryczne i warunki nasłonecznienia są odpowiednio zbliżone.
Przykładem może być dach o kilku powierzchniach skierowanych na południe, które różnią się jedynie niewielkim kątem nachylenia.
W takiej konfiguracji produkcja energii przez poszczególne grupy modułów może przebiegać podobnie w ciągu dnia, a niedopasowanie prądowe może być niewielkie.
Należy jednak sprawdzić, czy jedna połać nie jest okresowo zacieniana przez komin, lukarnę lub sąsiedni fragment dachu.
Sama zgodność kierunku ustawienia paneli nie gwarantuje, że wspólny string będzie optymalnym rozwiązaniem. Znaczenie mają również temperatura modułów, ich parametry elektryczne i rzeczywisty rozkład nasłonecznienia.
Czy dwa stringi mogą korzystać z jednego MPPT?
Dwa osobne stringi mogą w określonych konfiguracjach zostać podłączone równolegle do jednego układu MPPT, nawet jeśli znajdują się na połaciach o różnej orientacji. Jest to jednak inne rozwiązanie niż połączenie wszystkich modułów szeregowo w jeden string.
W połączeniu równoległym oba łańcuchy pracują przy wspólnym napięciu, natomiast ich prądy się sumują.
Jeżeli napięcia pracy obu stringów są zbliżone, możliwe jest uzyskanie niewielkich strat niedopasowania, mimo że poszczególne łańcuchy otrzymują różne ilości promieniowania słonecznego.
Taką konfigurację określa się niekiedy jako polystring. Jej zastosowanie jest dopuszczalne wyłącznie wtedy, gdy odpowiada wymaganiom producenta falownika.
Szczególnie ważne są zgodność parametrów modułów, liczba paneli połączonych szeregowo w każdym łańcuchu oraz dopuszczalny prąd wejściowy układu MPPT.
Dwa fizyczne wejścia DC na obudowie falownika nie muszą oznaczać dwóch niezależnych trackerów. Mogą być połączone wewnętrznie z jednym MPPT.
Jeden string, dwa stringi czy dwa MPPT – jakie są różnice?
| Konfiguracja | Sposób działania | Zastosowanie |
|---|---|---|
| Jeden wspólny string | Wszystkie moduły połączone szeregowo | Połacie o zbliżonym nasłonecznieniu lub zgodne systemy optymalizacji |
| Dwa stringi na jednym MPPT | Dwa równoległe łańcuchy przy wspólnym napięciu pracy | Wybrane układy o zgodnych parametrach elektrycznych |
| Dwa stringi na dwóch MPPT | Każdy łańcuch ma niezależne śledzenie punktu mocy maksymalnej | Połacie o różnej orientacji lub nachyleniu |
| Mikroinwertery | Moduły lub niewielkie grupy modułów pracują niezależnie | Dachy o skomplikowanej geometrii i zróżnicowanym nasłonecznieniu |
W przypadku typowego dachu wschód–zachód rozwiązaniem często wybieranym podczas projektowania jest podział instalacji na dwa stringi z osobnymi MPPT. Umożliwia on niezależne dopasowanie parametrów pracy obu połaci.
Nie oznacza to jednak, że połączenie równoległe dwóch stringów na jednym MPPT zawsze powoduje duże straty. Przy odpowiednim doborze parametrów takie rozwiązanie może osiągać dobre wyniki energetyczne.
