Co to jest MPPT w falownikach fotowoltaicznych

Śledzenie punktu mocy maksymalnej MPPT (Maximum Power Point Tracker) to funkcja inwertera, która ma zwiększać produkcję prądu z instalacji fotowoltaicznej, szczególnie, gdy panele PV są częściowo zacienione. Niektóre inwertery posiadają jeden MPPT, inne dwa MPPT, a jeszcze inne nawet trzy MPPT.

Co to oznacza i jakie ma to znaczenie dla użytkownika instalacji fotowoltaicznej?

1. MPPT – Algorytm Śledzenia Mocy Maksymalnej
2. MPPT a zacienienie paneli fotowoltaicznych
3. Falownik z jednym czy dwoma MPPT?
4. Zakres pracy MPPT
5. Podsumowanie

MPPT – Algorytm Śledzenia Mocy Maksymalnej

Każdy moduł lub łańcuch modułów fotowoltaicznych (moduły są najczęściej łączone szeregowo, tworząc łańcuch, niekiedy nazywany stringiem) charakteryzuje się indywidualnym punktem, w którym dostarcza największą ilość prądu. Punkt te określany jest skrótem MPP, co oznacza punkt mocy maksymalnej (Maximum Power Point).

Ilość uzyskiwanego prądu zależy przede wszystkim od natężenia promieniowania słonecznego. Zależy jednak również od napięcia modułów solarnych – w takich samych warunkach pogodowych moduł może wyprodukować mniejszą lub większą ilość prądu w zależności od napięcia.

Na wykresie pokazano przykładową charakterystykę pracy modułu. Jak ją czytać? Otóż, jeżeli moduł będzie pracował z napięciem 35V to wytworzy 35V x 6A = 210W. Natomiast, pracując z napięciem 20V wygeneruje 20V x 7,6A = 152W. Punkt, w którym moc jest największa, nazywa się punktem mocy maksymalnej, MPP.

Zadaniem algorytmu śledzenia Punktu Mocy Maksymalnej (MPPT – Maximum Power Point Tracker) jest takie dopasowanie napięcia i prądu płynącego przez panele fotowoltaiczne, aby uzyskać jak największą ilość energii z falownika w każdym momencie pracy, a w szczególności przy częściowym zacienieniu modułów fotowoltaicznych.

Algorytm MPPT ma zmusić inwerter do pracy, w powyższym przypadku z napięciem 35V, poprzez zmianę parametrów pracy.

MPPT a zacienienie paneli fotowoltaicznych

Jeśli pojedyncze moduły w łańcuchu (albo część ogniw fotowoltaicznych w module) są zacienione , ich właściwości elektryczne ulegają istotnym zmianom: łańcuch paneli może posiadać teraz kilka punktów o różnej mocy.

Zadaniem algorytmu MPPT jest wyszukanie globalnego maksymalnego punktu pracy i wyprodukowanie jak największej ilości energii z modułów solarnych w każdej sytuacji. Na powyższym wykresie, linią czerwoną pokazano charakterystykę pracy modułów PV o pewnej porze dnia. Jak widać, występują dwa punkty wskazujące na moc maksymalną: LMPP – lokalny punkt, oraz GMPP – globalny punkt. Dobry algorytm MPPT powinien znaleźć punkt GMPP. Słabszy algorytm MPPT może zakończyć skanowanie krzywej na lokalnym LMPP, a tym samym produkować mniejszą ilość prądu.

Algorytm pochłania niewielką ilość energii wykonując swoją pracę. Aby niepotrzebnie jej nie tracić, inwertery zazwyczaj uruchamiają algorytm raz jakiś czas. Na przykład Fronius skanuje krzywą co 10 minut, wówczas algorytm MPPT dopasowuje napięcie falownika aby uzyskać jak najwięcej mocy z modułów. Jeśli nastąpiło przemieszczenie cienia od ostatniego skanowania (i pojawił się nowy punkt mocy maksymalnej), dobry MPPT umożliwi istotne zwiększenie produkcji prądu.

Każdy dobry falownik posiada algorytm MPPT. Fronius nazwał swój algorytm „Dynamic Peak Manager”, SMA nazywa swój „ShadeFix” a GoodWe „Shadow Scan”.

Producenci inwerterów fabrycznie ustawiają różne częstotliwości skanowania w poszukiwaniu MPPT. Na ogół interwał wynosi od 10 minut do nawet 1,5 godziny.

Zacienienie pojedynczych modułów w łańcuchu powoduje powstanie różnych punktów mocy. W takiej sytuacji inwerter musi wybrać, w którym punkcie będzie pracował: LMPP, lokalnym punkcie mocy maksymalnej, czy GMPP, globalnym punkcie mocy maksymalnej.

Dobry algorytm MPPT przeskanuje całą krzywą i znajdzie punkt globalnej mocy maksymalnej. Gorszej jakości MPPT przeskanuje jedynie fragment krzywej i wybierze lokalny MPP.

Falownik z jednym czy dwoma MPPT?

Inwerter z jednym MPPT umożliwia podłączenie jednego łańcucha modułów solarnych, natomiast do inwertera z dwoma wejściami MPPT można podłączyć dwa łańcuchy paneli. Dwa MPPT pozwalają na większą elastyczność w projektowaniu rozmieszczenia paneli na dachu, np. można część paneli ułożyć w kierunku południowym, a część w kierunku zachodnim.

Jednak jeżeli wszystkie moduły PV są zamontowane w tym samym kierunku, to czasami lepiej wykorzystać jedno wejście MPPT, zamiast dzielić instalację na dwa łańcuchy. Inwertery uzyskują największą sprawność w określonym zakresie napięć i czasami można w ten sposób uzyskać nawet kilka procent prądu więcej z jednego łańcucha paneli, niż rozdzielając moduły na dwa łańcuchy.

Zakres pracy MPPT

Algorytm MPPT pracuje w określonym zakresie napięć, który na ogół jest węższy, niż dopuszczalny zakres pracy falownika. Dlatego, aby MPPT mogło spełniać swoje zadanie, należy zwrócić uwagę na parametry pracy algorytmu.

Poniżej pokazujemy zakresy napięć MPPT przykładowych inwerterów:

Fronius Symo 6.0-3-M: 150 – 800V

SMA Sunny Tripower 6000TL: 295 – 800V

Sofar Solar 6,6KTLX-G3: 290 – 850V

Sungrow SH6.0RT: 250 – 850V

Podsumowanie

• Algorytm MPPT ma za zadanie maksymalizować ilość uzyskiwanej energii z podłączonych do falownika modułów w każdym momencie pracy.
• MPPT potrzebuje energii aby wyszukać punkt pracy maksymalnej, dlatego uruchamiany jest co jakiś czas.
• W niektórych falownikach można zmieniać częstotliwość załączania MPPT.