Słoneczny System Fotowoltaiczny

Kluczowym elementem systemu wytwarzania energii słonecznej jest falownik fotowoltaiczny, który przekształca prąd stały o wysokim napięciu generowany przez panele słoneczne na prąd przemienny. Falowniki fotowoltaiczne można ogólnie podzielić na trzy kategorie w zależności od mocy znamionowej: trójfazowe falowniki dużej mocy o mocy wyjściowej większej niż 6 kW, jednofazowe falowniki średniej mocy o mocy wyjściowej od 1 kW do 6 kW oraz mikroinwertery o mocy wyjściowej poniżej 1 kW. W ostatnich latach coraz większą uwagę na rynku fotowoltaiki zyskują falowniki średniej i małej mocy. Ze względu na stosunkowo niską moc wyjściową falowniki te są stosowane głównie w rozproszonych systemach wytwarzania energii słonecznej w mikrosieciach.

Jako węzły mikrosieci falowniki te są rozmieszczone w dużych ilościach na danym obszarze. Na przykład w regionach takich jak Europa i Stany Zjednoczone wiele gospodarstw domowych instaluje na dachach tego typu falowniki średniej i małej mocy. Podobnie stacje kolejowe lub dachy fabryk mogą wykorzystywać dużą liczbę tych falowników do tworzenia małych elektrowni. Ta powszechna dystrybucja wymaga skutecznego zarządzania falownikami na określonym obszarze, aby zapewnić wydajną, bezpieczną i stabilną pracę, umożliwiając jednocześnie terminową reakcję na zapotrzebowanie. Podejście do zarządzania polega na wyposażeniu falowników w moduły komunikacyjne, umożliwiające systemowi nadzoru monitorowanie stanu wszystkich falowników oraz wykonywanie funkcji sterowania i planowania w razie potrzeby.

Niezawodna, ekonomiczna i łatwa w utrzymaniu metoda komunikacji jest niezbędna do podłączenia falownika fotowoltaicznego. Obecnie najpowszechniejsze metody obejmują komunikację bezprzewodową (np. Wi-Fi, LoRa), RS485 i komunikację poprzez linię elektroenergetyczną (PLC). Komunikacja bezprzewodowa eliminuje potrzebę stosowania okablowania, oszczędzając na kablach komunikacyjnych i pracy instalacyjnej. Jest jednak w dużym stopniu zależny od warunków środowiskowych i jest podatny na zakłócenia powodowane przez przeszkody w panelach słonecznych i zakłócenia elektromagnetyczne.

RS485 zapewnia stabilną komunikację i silne możliwości przeciwzakłóceniowe, ale wiąże się ze znacznymi kosztami i potencjalnym ryzykiem zarówno podczas pierwszej instalacji, jak i późniejszej obsługi i konserwacji. Natomiast PLC wykorzystuje istniejące linie energetyczne do transmisji danych, eliminując potrzebę stosowania dodatkowego okablowania, redukując koszty pracy i materiałów oraz umożliwiając efektywną komunikację przy niższych kosztach, oferując jednocześnie większą niezawodność niż rozwiązania bezprzewodowe.

Dzięki zintegrowaniu modułu PLC system inwertera fotowoltaicznego staje się węzłem mikrosieci, zdolnym do odbioru wszelkich danych przesyłanych poprzez inteligentną sieć. Ułatwia to dalszą rozbudowę funkcjonalną w przyszłości.

Rysunek 1 przedstawia schemat blokowy regionalnego systemu urządzeń fotowoltaicznych do wytwarzania energii z funkcjonalnością PLC. W tej konfiguracji urządzenia nadawczo-odbiorcze PLC są instalowane na podłączonych do sieci falownikach fotowoltaicznych na określonym obszarze, tworząc topologię komunikacyjną wykorzystującą linie energetyczne jako magistralę komunikacyjną. Spośród określonej liczby urządzeń znajdujących się w danej odległości wymagany jest modem nadawczo-odbiorczy, który będzie przetwarzał dane na danym obszarze. Dodatkowo można dodać komputer nadzorujący w celu przesyłania danych przez sieć wyższej warstwy.