5.10.2017

foto Petr Bravenec

Petr Bravenec
+420 777 566 384
petr.bravenec@hobrasoft.cz

Shrnutí

Článek rozebírá vliv montážních nepřesností na výkon elektrárny a na monitoring. Montážní nepřesnosti mohou vést k poklesům výkonu, k nevysvětlitelným poplachům monitoringu a časem i k ignorování skutečných problémů. Bez podrobné analýzy elektrárny nelze rozlišit mezi běžnými provozními vlastnostmi elektrárny a mezi skutečnými závadami.

Úvod

Jednou z typických vlastností fotovoltaických panelů, kterou umí automaticky rozeznávat umělá inteligence v aplikaci »Artificial Intelligence Photovoltaic analyser« je natočení panelů na východ či na západ.

Natočení fotovoltaických panelů nelze označit za závadu v pravém slova smyslu. Je těžko představitelné, že by někdo na hotové elektrárně rovnal panely o několik málo stupňů jen proto, že mu to poradila nějaká aplikace. Panely tedy zůstanou natočené po celou dobu existence elektrárny a otázkou tak pouze zůstává, jaký vliv má natočení panelů na činnost elektrárny.

Usuzoval jsem, že vliv natočení bude jen malý – natočený panel produkuje v jedné polovině dne méně, v druhé polovině dne více. Natočení by se tak mělo vykompenzovat a prakticky by výslednou produkci panelu nemělo ovlivnit. Jistotu jsem však neměl. Vyrobil jsem proto malý program, který numericky počítá produkci elektrárny v různé roční době s různým sklonem a natočením panelů.

Ovlivní tedy natočení panelů nějakým podstatným způsobem výkon? Abychom pochopili, jaký vliv má natočení a sklon panelů na výkon elektrárny, je potřeba začít s vysvětlením trochu zeširoka.

Následující simulace vycházejí pouze z ideálních geometrických poměrů (žádné zastínění) a z ideálního vlivu atmosféry (žádná oblačnost). Reálná situace na skutečné elektrárně se může dost výrazně lišit, podstatný vliv má především počasí. To má v průběhu roku silně statistický charakter a návrh elektrárny se díky předpokládanému počasí může lišit od ideálních geometrických poměrů (sklon panelů bývá obvykle nižší).

Jak natočit fotovoltaické panely, aby vydělaly co nejvíce

Abychom získali z fotovoltaického panelu v průběhu celého roku co nejvíce, v našich podmínkách je nejlépe je natočit přímo na jih se sklonem 30°. Co by se stalo, kdybychom fovotoltaický panel nainstalovali s jiným sklonem či natočením, ukazuje následující graf. Optimum se pohybuje v okolí 45° sklonu při natočení přímo na jih. V praxi se naklánějí panely o cosi méně, kompenzuje se tak vliv rozdílného počasí v létě a v zimě. Na obou obrázcích jde o stejný graf, jednou v plošném zobrazení, podruhé v prostorovém zobrazení.

Jak natočit fotovoltaické panely, aby vydělaly co nejvíce v zimě

Běžná představa, že slunce vychází na východě a zapadá na západě, v zimě neplatí. Východ i západ slunce je posunutý více na jih – v zimě tedy slunce výchází spíše na jihovýchodě a zapadá na jihozápadě. Graf optimálního nastavení fotovoltaických panelů vypadá pro nejkratší den v roce mírně odlišně.

Jak natočit fotovoltaické panely, aby vydělaly co nejvíce v létě

Běžná představa, že slunce vychází na východě a zapadá na západě, neplatí ani v létě. Východ i západ slunce je posunutý více na sever – v létě tedy slunce výchází spíše na severovýchodě a zapadá na severozápadě. Protože panely jsou obvykle natočené na jih, vychází slunce ve skutečnosti za panely a do panelů svítí zezadu. V rannních a večerních hodinách fotovoltaická elektrárna vyrábí pouze z rozptýleného slunečního světla. Zatímco zimní graf vypadal předvídatelně, v grafu pro nejdelší den v roce se skrývá překvapení v podobě dvou maxim. Při obvyklém sklonu je v létě výhodnější natočit panel více na východ nebo na západ. Při natočení na jih vydělá fotovoltaický panel o cosi méně:

Optimální nastavení panelů v průběhu celého roku

Pokud byste si chtěli dát tu práci chtěli byste každé ráno před svítáním natočit panel tak, aby každý den vydělal co nejvíce, mohli byste postupovat podle následující animace. Ve videu je za sebou poskládaných 365 grafů, které ukazují optimální nastavení fotovoltaických panelů v průběhu celého roku.

Vliv natočení panelu na výkon

Nyní už je asi jasná odpověď na otázku, jaký vliv má nepřesné nastavení fotovoltaického panelu. Ze simulací je patrné, že natočení panelu o několik stupňů způsobené běžnou montážní nepřesností má na výkon prakticky zanedbatelný vliv. Závadou se není třeba zabývat, srovnání panelů do roviny nepovede k podstatnému zvýšení výkonu. V létě vedou odchylky od jižního směru dokonce i k mírnému zvýšení denní produkce.

Vliv natočení panelu na monitoring

Obrovský vliv může mít natočení panelu na monitorovací systém. Panel natočený na východ bude v dopoledních hodinách vykazovat nadprůměrný výkon. V odpoledních hodinách však výkon klesne do podprůměrných hodnot, což při příliš citlivě nastaveném monitoringu může k večeru vyvolávat falešné poplachy. U panelů natočených na západ je situace opačná – falešné poplachy bude panel vyvolávat ráno, odpoledne bude výkon nadprůměrný. Má-li monitorovací systém reagovat citlivě i na malá snížení výkonu, musí být celý systém pečlivě nastavený, aby se ignoroval vliv natočení panelů a nedocházelo k falešným poplachům.

Na snímku z aplikace »Artificial Intelligence Photovoltaic analyser« je vidět porovnání panelu natočeného na východ se zbytkem elektrárny. V ranních hodinách (nejvíce kolem desáté hodiny, na obrázku je oblast vyznačená červeně) je výkon podprůměrný a u příliš citlivě nastaveného monitoringu může vést k falešným poplachům. Nemá-li obsluha monitorovacího systému informaci o skutečné příčině poplachů, jsou takové nevysvětlitelné poplachy časem ignorované, a v nejhorším případě mohou vést i k ignorování skutečných závad na fotovoltaické elektrárně.

Závěr

Některé závady fotovoltaických elektráren jsou teoreticky bezvýznamné. Nepřesné natočení fotovoltaických panelů patří mezi jednu z takových závad. I tato závada však může spouštět falešné poplachy v monitoringu. Pokud o odlišném natočení panelů nevíte, mohou být takové falešné poplachy nevysvětlitelné. Nemáte-li vysvětlení pro běžné jevy na své fotovoltaické elektrárně, je možné, že nedovedete rozeznat mezi skutečnými závadami a mezi provozními vlastnostmi elektrárny. V důledku to může vést k ignorování skutečných závad na fotovoltaické elektrárně.

 
 
Hobrasoft s.r.o. | Kontakt