Solární fotovoltaický systém

Klíčovou součástí systému výroby solární energie je fotovoltaický střídač, který přeměňuje vysokonapěťový stejnosměrný proud generovaný solárními panely na střídavý proud. Fotovoltaické střídače lze obecně rozdělit do tří kategorií podle jmenovitého výkonu: třífázové vysokovýkonné střídače s výstupním výkonem vyšším než 6 kW, jednofázové středně výkonné střídače s výstupním výkonem od 1 kW do 6 kW a mikroměniče s výstupním výkonem pod 1 kW. V posledních letech získávají na trhu fotovoltaiky stále větší pozornost střídače středního a nízkého výkonu. Vzhledem k jejich relativně nízkému výstupnímu výkonu se tyto invertory primárně používají v systémech distribuované solární energie v mikrosíťích.

Jako uzly v mikrosíti jsou tyto střídače rozmístěny ve velkém množství v dané oblasti. Například v regionech, jako je Evropa a Spojené státy, mnoho domácností instaluje takové invertory se středním až nízkým výkonem na střechy. Podobně mohou železniční stanice nebo střechy továren využívat velké množství těchto střídačů k vytvoření malých elektráren. Tato rozšířená distribuce vyžaduje efektivní správu střídačů v konkrétní oblasti, aby byl zajištěn účinný, bezpečný a stabilní provoz a zároveň byla umožněna včasná reakce na poptávku. Přístup k řízení zahrnuje vybavení měničů komunikačními moduly, které umožňují dohledovému systému sledovat stav všech měničů a podle potřeby provádět řídicí a plánovací funkce.

Spolehlivý, nákladově efektivní a snadno udržovatelný způsob komunikace je nezbytný pro připojení fotovoltaického střídače. V současnosti mezi nejběžnější metody patří bezdrátová komunikace (např. Wi-Fi, LoRa), RS485 a Power Line Communication (PLC). Bezdrátová komunikace eliminuje potřebu kabeláže, čímž šetří komunikační kabely a instalační práci. Je však vysoce závislý na podmínkách prostředí a je náchylný k rušení způsobenému překážkami solárních panelů a elektromagnetickým rušením.

RS485 nabízí stabilní komunikaci a silné schopnosti proti rušení, ale zahrnuje značné náklady a potenciální rizika jak při počáteční instalaci, tak při následném provozu a údržbě. Naproti tomu PLC využívá pro přenos dat stávající elektrické vedení, čímž eliminuje potřebu další kabeláže, snižuje náklady na práci a materiál a umožňuje efektivní komunikaci za nižší náklady a zároveň nabízí vyšší spolehlivost než bezdrátová řešení.

Integrací modulu PLC se systém fotovoltaického střídače stává uzlem v mikrosíti, který je schopen přijímat jakákoli data přenášená přes chytrou síť. To umožňuje další funkční rozšíření v budoucnu.

Obrázek 1 ukazuje blokové schéma regionálního systému pro zařízení na výrobu fotovoltaické energie s funkcí PLC. V tomto nastavení jsou PLC transceivery instalovány na fotovoltaických invertorech připojených k síti v rámci definované oblasti, které tvoří komunikační topologii, která jako komunikační sběrnici používá napájecí vedení. Mezi určitým počtem zařízení v dané vzdálenosti je vyžadován transceiverový modem pro provádění zpracování dat v dané oblasti. Navíc lze přidat dohlížecí počítač pro přenos dat přes síť vyšší vrstvy.