Jak działa instalacja PV w czasie awarii prądu to zagadnienie kluczowe dla użytkowników pragnących zapewnić sobie ciągłe zasilanie i bezpieczeństwo.
Zasada działania fotowoltaiki
Instalacja fotowoltaiczna przekształca energię słoneczną w prąd stały za pomocą ogniw krzemowych. Każde ogniwo składa się z warstw półprzewodnikowych, które pod wpływem padającego światła uwalniają elektrony. Te z kolei są kierowane do obwodu elektrycznego, tworząc prąd, który trafia do inwertera. Jego zadaniem jest przetworzenie prądu stałego (DC) na prąd przemienny (AC), zgodny ze standardami sieci energetycznej. W normalnych warunkach nadwyżki energii można eksportować do sieci, a w razie potrzeby pobrać energię z powrotem.
Podstawowe komponenty systemu
- Moduły PV – zestawy ogniw zamknięte w panelach
- Inwerter – przekształca prąd stały na zmienny
- Struktura montażowa – uchwyty i stelaże
- Okablowanie – przewody DC i AC
- Monitorowanie – systemy telemetryczne
Praca instalacji PV podczas awarii sieci
Podstawowa zasada ochrony sieci mówi, że typowa instalacja PV odcina się od zewnętrznej sieci w momencie wykrycia awarii. Jest to wymóg bezpieczeństwa – unika się zasilania linii, po której mogą pracować ekipy ratunkowe. W efekcie instalacja przestaje dostarczać prąd do budynku, mimo że słońce dalej świeci. Aby działać niezależnie, należy zastosować specjalne rozwiązania umożliwiające tryb wyspowy lub hybrydowy.
Tryb wyspowy vs hybrydowy
- Tryb wyspowy: system całkowicie odcina się od sieci, pracuje autonomicznie.
- Tryb hybrydowy: w normalnych warunkach współpracuje z siecią, w awarii przełącza się na pracę lokalną.
Elementy systemu na potrzeby pracy awaryjnej
Aby instalacja PV funkcjonowała podczas przerwy w dostawie prądu, niezbędne są dodatkowe komponenty. Kluczowe z nich to magazynowanie energii oraz inteligentny inwerter typu hybrid. W praktyce oznacza to zestaw : baterii, Systemu Zarządzania Bateriami (BMS), przełącznika awaryjnego oraz oprogramowania sterującego priorytetami ładowania i rozładowania.
Baterie i magazyny energii
W zależności od potrzeb można wybrać:
- Akumulatory litowo-jonowe – wysoka gęstość energetyczna i długa żywotność.
- Ogniwa kwasowo-ołowiowe – niższy koszt, ale większe rozmiary.
- Baterie przepływowe – skalowalność i odporność na głębokie rozładowania.
Magazyny pozwalają przechować energię wytworzoną za dnia i wykorzystać ją w nocy lub w czasie awarii. Ważna jest także optymalizacja procesu ładowania, by nie przeciążać ogniw i maksymalizować żywotność.
Inwertery hybrydowe i mikroinwertery
Inwerter hybrydowy integruje funkcje inwertera sieciowego i wyspowego, automatycznie zarządzając przepływem energii między panelem, magazynem i obciążeniami. Mikroinwertery montowane przy każdym panelu pozwalają na lepsze wykorzystanie energii w zróżnicowanych warunkach zacienienia, ale ich rola w trybie awaryjnym bywa ograniczona bez odpowiedniego sterownika.
Praktyczne aspekty i korzyści
Wdrażając system zdolny do pracy podczas awarii, zyskujemy kilka istotnych korzyści. Po pierwsze, niezależność energetyczna – użytkownik uniezależnia się od przerw w dostawie prądu. Po drugie, zwiększa bezpieczeństwo dostaw dla kluczowych odbiorników: lodówki, pomp ciepła, systemów alarmowych czy oświetlenia awaryjnego. Po trzecie, inwestycja w magazynowanie i inwertery hybrydowe podnosi wartość nieruchomości oraz przynosi oszczędności w dłuższym okresie.
Zastosowania w różnych obiektach
- Domy jednorodzinne – podstawowe oświetlenie, sprzęt AGD.
- Obiekty komercyjne – serwerownie, urządzenia chłodnicze.
- Instytucje użyteczności publicznej – szpitale, stacje paliw.
Czynniki wpływające na efektywność
Na finalną wydajność systemu PV w trybie awaryjnym wpływ mają:
- Położenie geograficzne i nasłonecznienie.
- Zdolność magazynowania – pojemność baterii.
- Jakość i sprawność inwertera,
- Stopień automatyzacji oraz integracji z inteligentnym domem.
