Zanim kupisz

Off-grid - niezalezność energrtyczna/akumulacja energii


Ze względu na położenie słońca oraz długość dnia w okresie letnim pojawiają się dodatkowe możliwości wykorzystania produkowanej energii elektrycznej ze względu na nadprodukcję. Każdy typ urządzenia serii Pulsar posiada zabezpieczenie polegające na wyłączeniu grzania wody kiedy jej temperatura przekroczy zdefiniowaną w oprogramowaniu wartość (zwykle jest to 80-85 ºC dla zbiorników emaliowanych oraz 85-90 ºC dla zbiorników nierdzewnych). Należy pamiętać, iż każdy nawet najlepszy bojler / zbiornik CWU powiększa straty ciepła (gorzej utrzymuje temperaturę w zbiorniku) wraz ze wzrostem temperatury. Logiczne jest zatem, że podtrzymywanie temperatury wody w pobliżu punktu jej maksymalnej temperatury w zbiorniku pochłania znaczne ilości energii.

By wykorzystać wytwarzaną nadwyżkę energetyczną możliwe jest przełączenie jej do obwodu wydzielonego o małym (nie przekraczającym 500W) poborze mocy. Urządzenia PulsarCharger w zależności od typu przekazują trwale i bezpośrednio napięcie instalacji do dostosowanego odbiornika napięcia stałego albo regulatora ładowania akumulatorów. Przekazywana chwilowa wartość mocy zależy wyłącznie od poboru odbiornika.



PulsarCharger nie wymaga zewnętrznego regulatora ładowania - zawiera on moduł umożliwiający w pewnych zdefiniowanych w programowaniu warunkach pogodowych załączyć napięcie instalacji fotowoltaicznej bezpośrednio do dowolnego odbiornika prądu stałego, zasilanego napięciem zgodnym z napięciem instalacji. Należy pamiętać, iż napięcie instalacji fotowoltaicznej jest typu DC, zatem nie może byc ono użyte w domowej sieci elektrycznej 230VAC. Można jednak podać je na zasilacz impulsowy AC/DC (który zwykle może pracować na napięciu stałym) i tym samym mieć darmowe źródło energii.

Treść wykorzystana z portalu http://ekopulsar.pl

← Powrót

Woda użytkowa - ciepła woda dzięki słońcu




Powszechnie już dostępne panele fotowoltaiczne czy małe generatory wiatrowe wytwarzają energię elektryczną którą nie łatwo optymalnie wykorzystać w instalacjach nie podłączonych do sieci energoelektrycznej (off grid). Urządzenie PulsarSimple daje możliwość wykorzystania energii elektrycznej z nieliniowych źródeł energi elektrycznej (jak np. moduły fotowoltaiczne) do podgrzewania ciepłej wody użytkowej (CWU) oraz innych celów.

Bezpośrednie podłączenie paneli fotowoltaicznych do grzałki nie daje możliwości pełnego wykorzystania wytworzonej w nich energii ze względu na specyfikę wydajności mocy paneli fotowoltaicznych. Stała rezystancja grzałki sprawia, że tylko przy pewnej intensywności światła może ona odebrać 100% wytwarzanej w modulach fotowoltaicznych mocy. Nie tylko tak silne promieniowanie słoneczne bywa u nas rzadkością ale również ustawienie paneli ma zasadniczy wpływ na ilość wytwarzanej energii. Zatem przy podłączeniu bezpośrednim grzałki do paneli fotowoltaicznych bardzo rzadko jest wykorzystana ich pełna moc. Potwierdzenie tego stwierdzenia można odczytać z przedstawionych poniżej przykładowych charakterystyk typowego modułu fotowoltaicznego.

Tylko prawidłowo dobrana moc grzałki zamonowanej w bojlerze do zestawu i typu paneli oraz urządzenie dopasowujące te elementy daje możliwość pełnego wykorzystania wytworzonej energii elektrycznej. Urządzeniem spełniającym powyższe zadanie jest PulsarSimple posiadający jeszcze kilka innych cech. Dzięki nim jest on niezawodny, śledzi optymalny punkt pracy paneli w podwójnej pętli optymalizacji (wyszukiwania maksymalnej mocy chwilowej) zmieniając dynamicznie charakterystykę obciążenia tak, by 100% mocy ze źródła było wykorzystane.




Podstawowy schemat instalacji solarnej z urządzeniem PulsarPulsarSimple bez zasilania sieciowego oraz specyfikacja techniczna urządzenia została przedstawiona powyżej. Zwykle wystarczy zainstalować moduły fotowoltaiczne o mocy około 1 kWp oraz urządzenie PulsarPulsarSimple by zapewnić ciepłą wodę użytkową dla 3 osobowej rodziny w okresie od kwietnia do końca września.

Wyliczenia oraz dane dotyczące instalacji można znaleźć TU.

Całość instalacji (panele fotowoltaiczne i ich mocowanie wraz z montażem urządzenia i grzałki) nie wymaga żadnych urzędowych zezwoleń. Pracuje ona jako obwód wydzielony z sieci energetycznej a przy tym w porównaniu z instalacją kolektorów słonecznych nie ingeruje praktycznie w konstrukcję budynku. Nie ma też konieczności kontrolowania szczelności oraz okresowych wymian czynników grzewczych jak ma to miejsce w przypadku instalacji kolektorów słonecznych.

Treść wykorzystana z portalu http://ekopulsar.pl

← Powrót

Uszkodzenia paneli


Generalnie nie ma podstaw by mieć jakiekolwiek wątpliwości do paneli w sytuacji, gdy kupujemy je jako nowy produkt z gwarancją. Pojawią się jednak wątpliwości, kiedy to chcąc obniżyć koszty inwestycyjne decydujemy się na zastosowanie paneli używanych. Jeśli takie właśnie panele z drugiej ręki były użytkowane w sposób prawidłowy, posłużą nam jeszcze wiele lat (pierwsze moduły wyprodukowane przez jakońską firmę Sharp pracują do dziś, a minęło już przeszło 40 lat). Niestety zwykle nie mamy pewności do do prawidłowego uzytkowania oraz wieku takich modułów. Nalezy wtedy zwrócić uwagę na kilka elementów:

  • - stan wizualny : panele, które długo pracowały (ponad 6 lat) mają zwykle widoczne ślady wpływu warunków środowiskowych na nie tj. porysowane szkło, uszkodzona miejscami warstwa antyrefleksyjna, anodowana rama aluminiowa zwykle ciemnieje z czasem
    • - stan modułów : płytki półprzewodnikowe moga nabierać różnych kolorów (szczególnie dotyczy to paneli polikrystalicznych)
      • - parametry elektryczne : z czasem użytkowania paneli spada w sposób liniowy ich chwilowa moc - gdy nie ma pewności do do daty produkcji warto poddać taki panel testom wydajnościowym (przy wzorcowym oświetleniu 1000 W/m2 i temperaturze 25 stC mierzy się moć generowana przez panel). Na ich podstawie można dość dokładnie określić czas pracy a tym samym stopień degradacji.

    • Typowe wady

      01. Delaminacja paneli fotowoltaicznych

      Wszystkie panele fotowoltaiczne wystawione są na działania szeregu czynników atmosferycznych, jak śnieg, deszcz, grad, a także duże wahania temperatury w ciągu dnia i roku. Nawet przy braku opadów panele potrafią pracować przy wysokiej wilgotności powietrza, powodującej wykraplanie się na metalowych elementach obudowy pary wodnej. Dla zabezpieczenia przed wpływem wszystkich wymienionych czynników panele pokrywa się specjalną warstwą folii (zazwyczaj kopolimerem EVA), a proces z tym związany nosi nazwę laminowania. Kopolimer EVA (Etyleno vinylo acetat) posiada grubość kilkuset mikronów i pokrywa zarówno przednią jak i tylną powierzchnię paneli. Proces laminowania prowadzony jest najczęściej metoda termiczna przypominająca zgrzewanie folii. Panele umieszcza się pomiędzy arkuszami tworzywa i umieszcza w laminatorze, gdzie w wyniku podgrzewania powstaje jednolita, szczelna osłona. Proces sieciowania (wulkanizacji) polimeru trwa jednak ok. 20 minut a jego temperatura wynosi około 150C. Być może juz niedługo proces laminowania zostanie orzyspeiszony przez zastosowanie promieniowania UV do procesu sieciowania polimeru. badania w tej materii prowadzone są przez Centrum Fotowoltaiki Krzemowej (CSP) w Halle we współpracy z firma LANXESS.

      Laminacja folia EVA paneli PV nosi też nazwę enkapsulacji, prowadzona jest przy odpowiednim ciśnieniu i temperaturze w zależności od składu kopolimeru (zawartości octanu winylu). Nieumiejętne dobranie parametrów moze prowadzić do wad produkcyjnych objawiających się odklejaniem folii, szczególnie w pobliżu ścieżek prądowych (tzw. "busbarów"). W miejscach tych folia staje się nieprzeźroczysta (fot.)

      Przykład delaminacji paneli PV w pobliżu busbarów (mleczny kolor folii EVA).


      Wada taka eliminuje najczęściej moduł z użycia i wymaga jego wymiany. W miejscu przebarwień dochodzi do pogorszenia transmisji światła, może też dojść w krótkim czasie do przerwania warstwy (pojawia się bąbel) i przenikania pod warstwę folii wilgoci co spowoduje ich korozję. Jak proces delaminacji wpływa na wydajnośc poszczególnych ogniw w panelu PV pokazuje poniższa ilustracja.


      W starszych produktach częstym zjawiskiem było też przebarwienie warstwy EVA związane ze stopniową degeneracja warstwy pod wpływem promieniowania UV. Folia EVA, dla zapewnienia dużej przepuszczalności światła posiada dodatki chemiczne, tzw. stabilizatory optyczne, zapobiegające przebarwieniu. Niedostateczna ich ilość, czyli po prostu niska jakość folii, może być przyczyną stopniowej zmiany barwy. Zmiana zabarwienia powoduje inną absorpcje ciepła (im ciemniejsza folia tym większa absorpcja), w wyniku czego proces się nasila. Zmiana barwy od przeźroczystej do żółtej, a nawet brązowej powoduje spadek wydajności modułu od 5 do nawet 40%. Przy pojawieniu się wyraźnego przebarwienia powinno się przeprowadzić test wydajności modułu.

      Przykłady przebarwień modułów PV przy 18 letnim okresie użytkowania. (ogniwa SIEMENS M55 PV cells.)


      02. Gorące miejsca "hot spots"

      Powstawanie na panelach PV gorących miejsc (ang. hot spots), jest dość kontrowersyjne. Większość fachowców uważa, że główną ich przyczyną są mikrouszkodzenia modułu powstałe w fazie produkcji, transportu lub montażu instalacji. Produkowane obecnie ogniwa krzemowe przewodnictwo elektryczne opierają na sieci połączeń wykonanych w postaci cienkich nitek ze stopu srebra miedzi i aluminium, łączonych następnie znacznie grubszymi taśmami poprzecznymi zwanymi "busbarami". Typowe ogniwo posiada dwa takie busbary, ale są też ogniwa z trzema i więcej busbarami. Wady mechaniczne wykonanych ścieżek prądowych, np. nieciągłość, zmiany średnicy, niedolutowania, mogą powodować duże wahania rezystancji podczas przepływu prądu i stąd różnice w nagrzewaniu się poszczególnych części modułu. Uszkodzenie ścieżek prądowych może też nastąpić w wyniku błędnego transportu modułów, chodzenia po nich na dachu w czasie montażu, zbyt silnego dokręcania itp. Miejsca o zwiększonej rezystancji najsilniej nagrzewają się w czasie dodatkowego zacienienia uszkodzonego modułu. Płynący w tym czasie prąd zwarciowy może powodować wzrost temperatury do wartości znacznie przekraczającej wytrzymałość folii EVA (nawet do 250C). Dochodzi wtedy do jej lokalnego przebarwienia, a w skrajnym przypadku przepalenia. Na powierzchni panelu tworzy się wyraźnie widoczny ślad (fot).

      Hot spots na panelu fotowoltaicznym, po prawej zdjęcie termiczne uszkodzonego ogniwa.


      Strata mocy modułu spowodowana „hot spotami” jest najczęściej bardzo niewielka, chyba że powierzchnia pokryta nimi jest znacząca. Mimo to moduły z takimi uszkodzeniami powinny być wymienione szczególnie jeżeli materiał enkapsulacyjny (EVA) jest uszkodzony przez wypalenie

      03. Markery technologiczne na krawędziach ogniw.

      Fotoogniwa niektórych producentów wykazują ciemniejsze punkty na krawędziach. Plamki te wynikają z zastosowanej technologi podczas procesu produkcyjnego i w żaden sposób nie wpływają na wydajność ani też na długość życia ogniwa.

      Podczas wytwarzania fotoogniw występuje proces PECVD, którego celem jest uformowanie niebieskiej warstwy antyrefleksyjnej na powierzchni płytki krzemowej. Warstwa ta znacznie zwiększa wydajność fotoogniwa. Cały proces następuje w wyniku reakcji chemicznej w bardzo wysokiej temperaturze. W czasie procesu krawędzie ogniwa są utrzymywane, najczęściej w dwóch punktach, w „palcach” robota przemysłowego i w miejscach tych warstwa antyrefleksyjna nie występuje co skutkuje występowaniem ciemniejszych punktów-plamek na granicy obszaru roboczego ogniwa.

      Markery technologiczne w punktach kontaktu z “palcami” robotów. (źródło: www.europe-solar.de; asat.pl)


      04. Uszkodzenia mechaniczne paneli PV

      Dochodzi do nich na etapie produkcji, montażu i eksploatacji paneli.

      Etap produkcji - uszkodzenia powstające w procesie produkcji są często trudne do zauważenia gołym okiem. Jeśli kontrola paneli obejmuje tylko oględziny wizualne, bez elektroluminescencji, to wykrycie ukrytych wad w panelu będzie niezwykle trudne. Jedną z takich wad są mikropęknięcia, które w momencie eksploatacji panelu (w pierwszych miesiącach po instalacji) i związanych z tym czynników zewnętrznych (wilgoć, temperatura) mogą prowadzić do powstawania tzw. "ścieżek ślimaczych". Zjawisko to nie jest jeszcze dobrze udkomumentowane.

      Ścieżki ślimacze (snails trakcs) na ogniwie PV. Po prawej w obrazie elektroluminescencyjnym.


      Przypuszcza się, że przyczyną powstawania ścieżek są zmiany (odbarwienia) w paście stosowanej do sitodruku ogniw (technologia sitodruku wykorzystywana jest do wykonywania na ogniwach krzemowych cienkich metalicznych ścieżek gromadzących ładunki i przesyłających je dalej do busbarów, pasty wykonywana są na bazie sproszkowanych metali jak srebro, miedź). W wyniku mikropęknięć sitodruk ulega przerwaniu tworząc ślad jak po przejściu ślimaka, stad nazwa. Ścieżki ślimacze nie wpływają zasadniczo na wydajność paneli, po warunkiem ,że nie ulegają stałemu wzrostowi. Jeśli proces sie rozwija może prowadzić do obniżenia wydajności paneli.

      Ścieżki ślimacze w obrazie elektroluminescencyjnym. Od lewej- panel wolny od ścieżek, z niewielką ilością ścieżek ślimaczych (obniżenie sprawności o 1W), z duża ilością ścieżek (obniżenie sprawności o 8W).


      Etap montażu - uszkodzenia na tym etapie to najczęściej

      • - pęknięcia szkła w wyniku upadku narzędzi
      - stłuczenia, zarysowania przez niewłaściwy transport
  • - wgniecenia w wyniku chodzenia po panelach
- uszkodzenia ramy lub brzegów paneli przez zbyt mocne dokręcanie klem

Błędny montaż. Klema nie przylega do ramy bocznej.

Nieprawidłowe (po lewej) i prawidłowe łączenie szyn montażowych może prowadzić do zapadnięcia się paneli i uszkodzenie mechaniczne całego stringu.


Błędy montażowe zwykle mają efekt odroczony, który pojawia sie dopiero przy ekstremalnej pogodzie (silny wiatr) prowadząc do poważnych uszkodzeń a nawet zniszczeń całej instalacji.

Etap eksploatacji - tak jak wszystkie elementy zewnętrzne, panele narażone są na wiatr, śnieg, grad, uderzenia piorunów, dzioby ptaków a także celowy wandalizm. Uszkodzenia powierzchni mogą być też przyczyną nieumiejętnego czyszczenia paneli z kurzu czy śniegu. Usuwanie zanieczyszczeń powinno być prowadzone niezwykle starannie z wykorzystaniem specjalistycznego sprzętu a nie przypadkowych narzędzi. Moduły z pękniętym szkłem muszą być zawsze wymienione.

05. Uszkodzenia łączy i puszek elektrycznych.

Uszkodzenia mechaniczne kabli przyłączeniowych spowodowane są najczęściej błędami montażowymi. Kable w żadnym miejscu nie powinny być narażone na bezpośrednie działanie promieniowania słonecznego. Należy je skrywać za panelami, a wszelkie przejścia pomiędzy rzędami, lub tablicą PV a inwerterem prowadzić w rynnach i tulejach ochronnych. Na dachach płaskich należy przewidzieć wyprowadzenie kabla ponad powierzchnię dachu, aby w czasie silnych opadów deszczu nie dochodziło do jego zalewania.

Końcówki konektorów powinny być zarobione dedykowanymi do tego narzędziami, a nie zwykłymi kombinerkami czy obcęgami. Błędnie zaciśnięty konektor może powodować w czasie pracy iskrzenie i w skrajnym przypadku prowadzić do jego spalenia (fot.)

Spalony konektor MC4.


Puszki przyłaczeniowe zawierają diody bypass, które są elektronicznymi elementami kluczującymi załączającymi się w przypadk częściowego zacienienia moduu PV. Dioda mostkuje przepływający prąd i odcina zacienioną część modułu.

Jakkolwiek niestarannie założone diody w puszce przyłączeniowej np. na skutek błędów produkcyjnych mogą się przegrzewać i doprowadzić do spalenia puszki przyłączeniowej. Stosowane w fotowoltaice materiały ognioodporne nie dopuszczają do rozprzestrzenienia się płomieni poza puszkę w ogromnej większości przypadków.

Uszkodzona puszka przyłączeniowa.


06. Żółknienie modułu PV.

Zżółknienie w rzeczywistości jest skutkiem pożółknienia foli EVA, która chroni ogniwa z góry i dołu. Po zalaminowaniu ogniwa osłonięte warstwą EVA są szczelnie odizolowane od warunków atmosferycznych, co gwarantuje im długowieczną pracę przy niskim wskaźniku utraty mocy. Główne zadanie warstwy EVA to izolacja elektryczna i mechaniczna ogniw, ochrona przed warunkami atmosferycznymi (np. działaniem wilgoci), zabezpieczenie ogniw przed przesuwaniem się pod osłaniającą moduł szybą. Zżółknięcie obszarów wokół ogniw to nie tylko problem estetyki modułu, lecz także spadku wydajności. Jak wykazały badania prowadzone między innymi przez NREL (National Renewable Energy Laboratory) w USA, żółknięcie przyczynia się do utraty mocy rzędu 5–10%. Zbrązowienie może spowodować spadek wydajności nawet o 40–50%.

(źródło: http://solgen.pl/fotowoltaika/)



Treść wykorzystana z portalu http://instsani.webd.pl/PV9.htm

← Powrót