Zbyt wysokie napięcie w sieci niskiego napięcia to bardzo poważny problem wielu właścicieli instalacji fotowoltaicznych. Z tego powodu inwestorzy tracą spore kwoty a spodziewany okres zwrotu inwestycji niebezpiecznie się przesuwa - wiadomo w która stronę. Aby poradzić sobie z tym problemem należy wykorzystać jeden lub kilka sposobów przedstawionych poniżej
- obniżenie napięcia przez OSD
- montaż regulatora napięcia fazowego
- montaż sterownika zwiększającego autokonsumpcję energii
- montaż magazynu energii
- korekta cosinusa
W tym wpisie zajmiemy się tym ostatnim sposobem, czyli korektą cosinusa odpowiadającego za energię bierną. Czym jest energia bierna i cosinus fi, nie będę tutaj szczegółowo opisywał (odsyłam do obszernych źródeł lub skorzystać z wiedzy naszego sztucznego mądrali). W dużym skrócie:
Współczynnik mocy (cos φ )
Współczynnik mocy – cos φ – jest miarą wykorzystania energii elektrycznej (moc czynna) przez urządzenie względem energii mu dostarczonej (moc pozorna). Jeżeli jakiś element obwodu ma ten współczynnik mniejszy niż jeden, to wtedy zaczynamy mieć do czynienia z energią, która została pobrana, ale niezużyta (mocą bierna), która zamieniana jest na niekorzystne zjawiska, np. przegrzewanie się przewodów, etc. Odbiorcy przemysłowi muszą zapobiegać powstawaniu mocy biernej lub odpowiednio ją kompensować. Dla użytkownika domowego współczynnik mocy nie ma znaczenia (przynajmniej do rozliczeń na fakturze), gdyż płaci on i tak za energię czynną, ale (...ponoć jeśli pojawia się "ale" to wszystko przed "ale" nie miało znaczenia) w przypadku gdy w sieci jest instalacja PV może mieć ona istotne znaczenie.
cos φ=P/S Gdzie: P – moc czynna, S – moc pozorna (zespolona)
Poniżej skupię się na aspekcie finansowym a nie technicznym kompensacji mocy biernej w instalacji fotowoltaicznej.
U jednego z naszych Klientów - gospodarstwo rolne - gdzie instalacja PV działa od 2020 roku, zarówno Klient, jak i my mogliśmy zaobserwować pogarszający się współczynnik produkcji energii (porównując miesiąc do miesiąca). Jak widać na poniższym wykresie (nie analizując warunków atmosferycznych) produkcja w marcu 23 (1,964 MWh) była niższa niż w marcu 22 (3,538 MWh) o 1,574 MWh co stanowi spadek produkcji o 45%. Trochę lepiej było w kwietniu '23 (2,694 MWh) w '22 (3,369 MWh) spadek produkcji o 20%.
Po analizie danych z managera energii (który naprawdę warto mieć zamontować!) oraz wykonaniu analizatorem dodatkowych pomiarów parametrów energii (w ramach jednego z naszych pakietów serwisowych) wnioski były jasne i z góry przewidywalne - zbyt wysokie napięcie w sieci odbiorczej >253V powodowało wyłączanie falownika i przerwy w produkcji. Jak wyglądał przeciętny profil produkcji falownika w 03.23 przedstawia poniższy wykres. Falownik dzielnie walczył, ale jak widać nie dawał rady (podobnie chyba wyglądał wykres ciśnienia inwestora gdy oglądał te wykresy:)
Po analizie danych dotyczących napięć oraz energii biernej dokonaliśmy rekonfiguracji ustawień falownika w zakresie energii biernej i wartości cosinusa. Co nam z tego wyszło? Przede wszystkim zadowolenie inwestora.
Wykres produkcji energii z 03.05 (przed rekonfiguracją) oraz z 08.05 (po rekonfiguracji). Różnica w ilości produkowanej energii 92 kWh/dzień - wzrost wydajności o 65%! co przy cenie energii 0,97 brutto/kWh daje nam kwotę 89 PLN/dzień.
Czy to koniec? Jeszcze nie. Zmiana cosinusa z wartości 1 wiąże się z obniżeniem generowania mocy przez falownik (i odbywa się to kosztem odbiorcy energii - a nie powinno), co ma negatywny wpływ na wielkość produkcji instalacji PV. Kolejnym krokiem będzie walka z wiatrakiem - czyli OSD - w celu obniżenia napięcia na stacji nn/Sn. Będziemy dzielni i nie damy się zbyć ich ulubionym zaklęciem "... bo innym odbiorcom spadnie napięcie w sieci" - gdyż tak się złożyło że akurat odbiorca za transformatorem jest tylko jeden i nie ma nic przeciwko a wręcz domaga się jego obniżenia. Przy zmniejszeniu napięcia sieciowego będziemy mogli wykonać ponowną rekonfigurację ustawień, co powinno przynieść wzrost produkcji energii u naszego Klienta.
Jak obniżyć napięcie na falowniku?