Druhy regulátorů pro FVE systémy

Úvod

V tomto článku vám přiblížím základní rozdělení regulátorů pro FV systémy. V dnešní době se nabízí ke koupi  dostatečné množství FV regulátorů, každý se vhodný pro jiný systém. Neplést si regulátory (slouží k úpravě napětí a proudu z panelů pro nabíjení baterie) se střídači (vyrábí ze stejnosměrného proudu baterie střídavé napětí 230V AC pro domovní rozvody).

Rozdělení

Fotovoltaické elektrárny (FVE) využívají různé typy regulátorů, které jsou klíčové pro optimální řízení a efektivní využití solární energie. Základní rozdělení regulátorů pro FVE zahrnuje:

1. PWM regulátory (Pulse Width Modulation):

   • Princip: Tyto regulátory fungují na principu pulzní šířkové modulace, kde se regulace výstupního napětí provádí pomocí rychlého přepínání (pulzování) na výstupních tranzistorech.
   • Výhody: Jsou levnější a jednodušší konstrukce, což je činí vhodnými pro menší solární systémy. Na nízkých výkonech se může projevit v některých případech účinější než MPPT regulátor, protože má menší provozní ztráty jako MPPT, který bývá složitější.
   • Nevýhody: Mají nižší účinnost při vysokých teplotách a nevyužívají plně potenciál solárních panelů. Pokud nastane situace, že na solárním panelu vzroste díky lepším spunečním podmínkám napětí, které je vyšší, než má nabíjená baterie, PWM regulátor ho uřízne a nezpracuje. Vyhněte se v dnešní době levným čínským PWM regulátorúm pro FVE.

2. MPPT regulátory (Maximum Power Point Tracking):

   • Princip: Tyto regulátory optimalizují výkon solárních panelů tím, že neustále sledují a nastavují pracovní bod na maximum výkonu (Maximum Power Point, MPP). 
   • Výhody: Vysoká účinnost, schopnost pracovat s vyšším napětím solárního panelu než je nabíjecí napětí baterie, což vede k lepšímu využití energie. MPPT regulátor se chová jako proměnlivý transformátor, který přizpůsobuje napětí a proud panelů nabíjecímu napětí a proudu nabíjené baterie. Některé dražší mají technologii buck boost - dokáží pracovat s nižším napětím na panelech, než je nabíjecí napětí baterie.
   • Nevýhody: O vyšší cena a složitější konstrukce oproti PWM regulátorům.

3. Hybridní regulátory:

   • Princip: Kombinují vlastnosti PWM a MPPT regulátorů, aby poskytovaly flexibilitu a vyšší účinnost v různých podmínkách.
   • Výhody: Poskytují lepší výkon v proměnlivých podmínkách a mohou být ekonomicky výhodné při určitých typech instalací.
   • Nevýhody: Komplexnost a cena mohou být vyšší než u čistě PWM regulátorů.

Další klíčové aspekty regulátorů:

• Funkce ochrany: Regulátory často obsahují různé ochranné funkce, jako je ochrana proti přetížení, přepětí, přehřátí a zkratu.
• Kompatibilita: Některé regulátory jsou specificky navrženy pro práci s určitými typy baterií (např. olověné, lithium-iontové).
• Komunikace a monitoring: Moderní regulátory často podporují komunikaci přes různé protokoly (např. RS485, CAN bus) a umožňují vzdálený monitoring a řízení přes aplikace.

Volba regulátoru závisí na specifických požadavcích a podmínkách daného FVE systému, včetně velikosti instalace, požadované účinnosti, dostupného rozpočtu a typu použité baterie.

Typy regulátorů pro FV ohřev vody

Regulátory pro fotovoltaický ohřev vody jsou speciální zařízení, která optimalizují využití energie z fotovoltaických panelů pro účely ohřevu vody. Typicky vám nebudou vyrábět kvalitní sinusový proud, protože topná spirála v bojleru to nevyžaduje a ušetří se tak výrobní náklady. Dále mají rozsah 180V AC až 260V AC. Existují různé typy regulátorů navržených k tomuto účelu, které se liší svou funkcionalitou a schopnostmi. Je to zase buď PWM, MPPT, Hybrid ale také :

1. Jednoduché termostatické regulátory:

   • Princip: Tyto regulátory kontrolují teplotu vody a podle nastavené teploty zapínají nebo vypínají přívod elektřiny do topného tělesa.
   • Výhody: Jednoduchost a nízká cena.
   • Nevýhody: Nemají pokročilé funkce pro optimalizaci využití solární energie a nejsou schopny efektivně řídit přebytky solární energie.

2. Inteligentní regulátory s funkcí přesměrování přebytků:

   • Princip: Tyto regulátory jsou schopné detekovat přebytky solární energie, které by jinak nebyly využity, a přesměrovávají je do ohřevu vody.
   • Výhody: Maximální využití solární energie, integrace s inteligentními domácími systémy, možnost nastavení priorit a časování.
   • Nevýhody: Vyšší cena, komplexní nastavení a konfigurace.

3. Hybridní regulátory:

   • Princip: Kombinují vlastnosti MPPT a PWM regulátorů a mohou také obsahovat funkce pro řízení přebytků.
   • Výhody: Flexibilita a schopnost adaptovat se na různé podmínky.
   • Nevýhody: Komplexnost a potenciálně vyšší cena.  

Závěr

Výběr správného regulátoru pro fotovoltaický systém je klíčový pro zajištění maximální účinnosti a spolehlivosti celé instalace. Zatímco PWM regulátory představují cenově dostupné řešení pro menší a jednodušší systémy, MPPT regulátory nabízejí vyšší efektivitu a lepší využití energie, což je zvláště důležité u větších a sofistikovanějších instalací. Pro specifické aplikace, jako je fotovoltaický ohřev vody, jsou k dispozici i specializované regulátory, které optimalizují využití solární energie a zajišťují efektivní přesměrování přebytků. Bez ohledu na typ regulátoru je důležité pečlivě zvážit specifické potřeby vašeho systému, aby byl zajištěn dlouhodobý a bezproblémový provoz instalace solárního systému. 

22.5.2024 Martin Juráš