Мониторинг на соларни покриви

Системите за наблюдение на производителността на слънчевите панели са важно средство за измерване на ефективността на фотоволтаичните покриви и производството на енергия от тях. Този вид системи могат да помогнат на собственика да открива лесно технически проблеми на своите PV модули, ако възникнат такива, и да постигне максимална възвръщаемост на инвестицията си. 
Казват, че да наблюдаваш графиките и данните от система за мониторинг на соларен покрив е „забавно“. Може и да не разбираш какво точно гледаш, но да виждаш изходящата мощност на всеки отделен соларен панел от покрива доказва, че пестиш пари, че си възвръщаш инвестицията във фотоволтаичната система.

Текст: списание Енергия

Снимка: ЕНЕРГО-ПРО Енергийни услуги

Системите за мониторинг на фотоволтаичните централи измерват и предоставят информация за производството на енергия в дадена система, обикновено чрез слънчевите инвертори. Методите и софтуерите за наблюдение на соларните панели се различават при различните производители и могат да бъдат включени в оборудването или да се продават отделно, като добавка. Тъй като днес всички имат мобилен телефон в джоба си, то съвременните мониторингови системи предлагат и следене на данните онлайн. За целта софтуерът подава данните към „облачно“ приложение (интернет-платформа). То може да бъде достъпвано от всеки край на света чрез компютър, таблет или смартфон. 

Повечето системи за мониторинг на соларния покрив имат и известни средства за визуализация - например графики и схеми. Съвременните технологии и средства за комуникация позволяват на потребителите да получат данните по различни начини – от стационарни си компютри, през таблети до смарт-телефони. За всеки инвеститор, който желае да знае оправдана ли е инвестицията му и дали е на път да се изплати в очаквания срок, тези графики са безценни. Накратко, ако инсталирането на соларен фотоволтаичен масив на покрива е първата стъпка, то втората непременно трябва да е внедряването на система за мониторинг и оптимизация на производителността на този соларен покрив. 

Видове фотоволтаични покриви

Условно може да се каже, че има два вида соларни покриви. Едните се използват за производство на електроенергия, от която 100% се продава на енергийните търговци - отива в електроразпределителната мрежа. Тъй като често пъти изкупната цена е по-висока от потребителската цена на тока, то разликата обичайно носи икономическа полза на собственика на соларния покрив. Вторият вид са системи, предназначени изцяло за собствено ползване. Когато, например, има соларен масив на покрива на предприятие, където се работи по стандартната схема от 9 до 17 часа, то производството на електричество от фотоволтаичните инсталации може да подпомага енергийния товар на фирмата: периодът на генерация съвпада с периода на потребление, с пик приблизително по пладне. При добър разчет подобно предприятие може да покрие почти цялото си потребление на ток от фотоволтаичната инсталация на покрива. В други случаи енергията може да се съхранява в акумулаторен масив. Батериите за домашно ползване са нова тенденция, която тепърва набира скорост. Комбинацията от фотоволтаичен покрив и акумулатори осигурява енергийна автономност на обекта. 

Когато соларната система е свързана към електро-мрежата, софтуерът за мониторинг помага да се вижда в реално време какво количество електроенергия се продава. При несвързаните системи мониторингът е потребен и защото е важно да се оптимизира животът на батерията, така че системата да може да работи безпроблемно и ефективно възможно най-дълго. От друга страна, освен ниво на заряд, системата за мониторинг и контрол може да управлява консуматори, които да се включват при излишък на електроенергия - например да включва пералнята или нагревателя на електрически бойлер за по-пълно собствено оползотворяване на соларната електроенергия. 

Възможни алтернативи

Реално всеки производител на инвертори за слънчеви фотоволтаични панели предлага своя система за мониторинг на соларния покрив и дори за по-цялостно енергийно управление на дома. Обичайно системите се осигуряват безплатно за потребителя заедно със закупените инвертори. От друга страна има и производители, които са „платформено независими“. Те предлагат своите разработки без обвързаност с конкретен производител на оборудване. Системите им имат интерфейс към повечето производители на инвертори и не е неоправдано да се изисква известна такса за ползване. 

Информация на нивото на отделния панел

До неотдавна инвестицията в соларен покрив се разглеждаше най-вече откъм цена на самите панели. Това е обяснимо, но през последните няколко години цените на соларните панели спаднаха драстично. Сега те са по-достъпни от всякога, а едновременно с това голямо значение придобива „архитектурата“, която ще бъде избрана. От нея зависи ефективността на съоръжението. 

Системите с микроинвертори (на всеки панел се поставя отделен, „индивидуален“ инвертор - устройството, което превръща правия ток от фотоволтаичния панел в променлив ток, годен за подаване към мрежата) имат по-добра ефективност от тези с общ инвертор (един инвертор отговаря за до 16 панела). Още по-прецизно е управлението при системите с т. нар. соларен оптимизатор. При тази технология всеки фотоволтаичен модул в масива произвежда електричество максимално ефективно.  От своя страна софтуерът за мониторинг може да докладва за всеки отделен панел колко точно произвежда в дадения момент. 

Яснота в изчисленията

Повечето системи за мониторинг на фотоволтаични покриви визуализират информация за това какво количество електроенергия произвежда соларният покрив. Има и софтуери, които са в състояние да направят приблизителни изчисления за стойността - според местните тарифи - за да предложат ориентир какво, приблизително, може да се очаква в „сметката“ в края на месеца. Ако е приложена технологията за индивидуално проследяване на отделните панели, собственикът може веднага да забележи, ако има модул, който работи по-слабо от останалите по някаква причина. На фона на цялостната фотоволтаична система подобно отклонение може да дава пренебрежимо малка разлика. Но когато става дума за възвръщаемост на пари, процент или два могат да се окажат много - например лихвата, която се дължи на банката. 

Не по-малко важно е, че всеки софтуер за мониторинг предоставя и някакъв вид „исторически“ данни. Тези данни са база за сравнение и са ценни за собственика. Така например той може да проследи как се е представяла системата през даден месец в предходни години, за да знае какво приблизително може да очаква в бъдеще. Наред с това историческите данни са безценни за диагностика в случай на проблем със системата. В същото време на хоризонта се задава ерата на свободния енергиен пазар. Ще има все повече оператори и все повече тарифи, от които да избираме. За тези, които продават генерираната електроенергия от фотоволтаичния си покрив на енергийни търговци, добрата система за мониторинг на соларния масив може да даде добра насока към кои търговци да се насочи. 

Навременно предупреждение

С фотоволтаичните покриви нещата на пръв поглед изглеждат прости - поглеждаме нагоре и соларните панели са там, на покрива, слънце грее с все сила, значи работят, тогава какво не е наред? Но ако спрат работа, ще бъде консумирана електроенергия от мрежата или пък батерията ще остане празна. Дори никога собственикът да не погледне таблото за мониторинг, повечето системи за наблюдение могат да предупреждават веднага, ако нещо се обърка с функционирането на слънчевата система. Това е особено важно за инсталациите, свързани към електропреносната мрежа, защото обичайно плащаме сметките си веднъж месечно: ако соларният инвертор изключи и няма кой да ни извести, че не работи, надали бихме забелязали проблема цял месец - докато не дойде сметката и не започнем да се чудим какво става. С добра система за наблюдение на слънчевите панели собственикът ще получи известие скоро след спирането на системата. Той може да провери какво се случва. Може бързо да изпрати квалифициран специалист по поддръжката, който да поправи системата възможно най-скоро. 

Поддръжка и гаранции

Работата по поддръжката на фотоволтаичния масив е друг фактор, към който мониторингът има пряко отношение. Глобалната тенденция е сервизната дейност да е скъп труд. Колкото по-детайлно се знае какво не е наред със системата, толкова по-лесно и по-бързо отговорникът по поддръжката ще може да отстрани повредата. При наличието на оптимизатори, ако в конкретен слънчев панел се появи технически проблем - например пукната клетка - то в мониторинговия софтуер веднага ще се забележи кой точно от панелите има „смущаващо поведение“ - по-ниска производителност при равни условия с останалите панели. Това ще спести време на сервизния техник, поддържаш системата. Накратко, добрият мониторинг на практика означава спестени пари. 

Слънчевите панели обичайно се предлагат с гаранция за производителност от 25 години, но собственикът трябва да е наясно, ако се появи нещо нередно в производителността на даден панел. Някои мониторингови системи дори могат да дадат препоръки какво следва да се направи при индикации за технически проблем.  Ако плащаме за система, която има за цел да облекчи бюджета, то има смисъл да бъдем предупредени, в случай че не получаваме производителността, за която сме платили, нали? 

Безопасност

Тъй като домовете ни се превръщат в малки електроцентрали, последиците от всякакви електрически повреди могат да бъдат тежки. Големите фотоволтаични електроцентрали разполагат с високоспециализирани системи за наблюдение, за да предупреждават операторите за неизправности, които биха могли да са ранни индикатори за опасна или скъпа повреда на оборудването. Сградата с нейния фотоволтаичен покрив също трябва да има подобна защита. 

Добрата система за наблюдение може да открие състояния на неизправности, използвайки собствени алгоритми. Подобни състояния могат да бъдат предупреждения, че нещо е близо до срив. Например, колеблива производителност на даден слънчев панел може да бъде предшественик на повреда на панела, която, ако се остави без поправка, може да доведе до волтова дъга и до пожар на покрива. С други думи, добрата система за мониторинг прави слънчевата енергия по-безопасна. 

На база мониторинга производителите разработват и други, допълнителни софтуерни програми и средства, които имат пряко отношение към производителността, но и към безопасността. Така например някои разработчици въвеждат функция при регистриране на пренапрежение системата да се изключи, за да се предотвратят щети. Също така е възможно при установен технически проблем системата да свали напрежението на целия соларен масив до минимум, за да се намали рискът от пожар. 

Пожарите са един от най-сериозните проблеми при соларните масиви, а генерираното от фотоволтаиците напрежение може да попречи на пожарникарите да се справят с огъня бързо и с минимум щети. 

Постоянна свързаност и ефективност

Все повече системите за мониторинг дават възможност за следене на параметрите дистанционно. Една от все по-често прилаганите техники е приложението, което регистрира данните, да има и своя смартфон-версия. Най-често това означава, че данните минават през интернет, през даден „облак“. В данните може да има известно времево закъснение, но то е приемливо, като се има предвид, че става дума за соларен покрив, а не за голяма електроцентрала с огромен капацитет. 

За тези, които се интересуват от подобряване на енергийната ефективност на сградата, тенденциите, които може да разкрие системата за наблюдение на PV покрива, наистина могат да помогнат значително. Мониторингът е в състояние да даде ориентир кои електроуреди би могло да започнат да се използват само през деня, така че да използват слънчева електроенергия вместо ток от електрическата мрежа - например пералня, миялна - увеличавайки дела на самопотребление. 

Перспективи

Макар да е най-познатият от всички видове възобновяема енергия, соларното електричество тепърва ще става популярно. Изследователите не спират разработките си в търсене на нови и по-ефективни материали. Междувременно учени и дизайнери намират все повече и по-приемливи начини да интегрират фотоволтаичните системи в сградите - не само в покривите, но и във фасадите, по приятен за окото начин и дори като интегрална част от уникалния дизайн на сградите. 

С популяризирането на възобновяемата енергия системите за мониторинг ще стават все по-усъвършенствани. Една от посоките, в които се експериментира в научните лаборатории, е следенето на фотоволтаичните системи в тяхната цялост - не само измерване на произвежданата електроенергия, но и постоянно измерване на количеството на падащата светлина, на работната температура на клетките и на „генерируемата“ енергия (тази, която би могла да бъде генерирана при наличните външни условия). Но и преди тези разработки да са се превърнали в готов пазарен продукт експертите са единодушни, че всеки собственик на сграда - малка или голяма, жилищна или сервизна - има основание да оборудва покрива с фотоволтаична система. Така вместо да пустее, той ще върши нещо полезно, и вместо покритието му да прогаря от безпощадните UV лъчи, той ще генерира приходи.