Vědci v Německu hodnotili výkon balkónových solárních modulů připojených k baterii elektrokola a zjistili, že tato kombinace poskytuje stabilní a nepřetržitý provoz po dobu tří dnů. Testovali dvě systémové architektury založené na pasivní a aktivní hybridizaci a uvedli, že oba systémy nabízejí uspokojivé výsledky.
Vědci z Offenburg University of Applied Sciences v Německu se snažili integrovat komerčně dostupnou lithium-iontovou baterii pro elektrokola s balkonovým fotovoltaickým systémem. A to s cílem posoudit potenciální úspory a zlepšení míry vlastní spotřeby.
Jejich přístup spočíval ve spojení baterie se systémem s minimálním množstvím přídavných komponent a to bez jakýchkoliv úprav. Což podle nich udrželo nízké náklady. Upřesnili také, že v navrhované konfiguraci systému mikroinvertor „neví“, že je připojen k baterii. Což přimělo výzkumníky, aby prozkoumali použití pasivních nebo aktivních opatření, aby se zabránilo sledování maximálního bodu výkonu (MPP) baterie.
Z tohoto důvodu výzkumná skupina navrhla dvě různé systémové architektury. Ta nazvala pasivní hybridizace nebo přímá vazba a aktivní hybridizace nebo aktivní vazba.
U prvního z nich se baterie připojuje k panelu bez jakéhokoli mikroinvertoru nebo regulátoru nabíjení mezi nimi. ,,To se zakládá na přizpůsobení chování FV a baterie příslušnému proudu a napětí,“ uvedli vědci s tím, že systém je samoregulační a není potřeba žádný systém správy baterií. „Během nabíjení baterie se systémové napětí zvyšuje a po úplném nabití baterie pohání FV směrem k nulovému proudu. Během vybíjení chrání dioda FV před příliš nízkými úrovněmi napětí.“
Posilovací balkonová solární energie
Aktivní architektura předpokládá propojení mikroinvertoru a regulátoru mezi baterií a FV systémem. Což umožňuje aktivní řízení napětí a proudů při regulaci interakce mezi komponenty. „Tady se jedna strana ovladače umístí v paralelním spojení mezi FV moduly a střídačem,“ uvedli akademici. ,,Baterie se připojí na druhé straně ovladače.“
Pasivní design je levnější než aktivní, ale je také méně účinný než nastavení MPP, poznamenala skupina.
Akademici použili skutečná data o počasí a profily syntetického zatížení s vysokým rozlišením k provedení řady simulací prostřednictvím Simulink (MATLAB) k posouzení výkonu těchto dvou systémů po dobu jednoho roku. Předpokládali, že se systém skládá ze tří sériově zapojených fotovoltaických modulů, každý o výkonu 100 W, 36 V elektrokolo lithium-iontové baterie s nominální energií 555 Wh a jmenovitou kapacitou 15,5 Ah a 250 W mikroměniče se sledovačem MPP.
Porovnali výkon obou architektur s výkonem balkónového FV systému se stejnými charakteristikami, ale bez úložiště. ,,Tyto tři systémy byly testovány v různých dnech s různými meteorologickými podmínkami,“ vysvětlili také. „U měření střídavého i stejnosměrného proudu se data zaznamenávála v jednosekundových krocích. Údaje o počasí se zaznamenávály v desetiminutových krocích.“
Aktivní a pasivní systém
Německý tým prostřednictvím své analýzy dospěl k závěru, že aktivní i pasivní systémy jsou technicky životaschopné. Protože mají schopnost zajistit nepřetržitý a stabilní provoz po dobu tří dnů. „Pasivní hybridní systém je koncepčně jednoduchý. A umožňuje nepřetržitý invertorový provoz, což je výhodné pro pokrytí základního zatížení domácnosti,“ uvedl. ,,Aktivní systém vykazuje přerušovaný provoz měniče, ale má vyšší účinnost systému.“
Vědci uvedli, že finanční životaschopnost obou návrhů projektu se má dále prozkoumat, protože cena baterie může stále představovat překážku. Tu lze nakonec odstranit zvětšením velikosti balkonového fotovoltaického systému. „Pro širokou použitelnost se musí nastavení systému přizpůsobit pro větší flexibilitu. Což pravděpodobně musí zahrnovat komunikaci s baterií,“ uzavřeli.
Jejich zjištění se prezentovala v článku „Integrace lithium-iontové baterie do mikrofotovoltaického systému: pasivní versus aktivní spojovací architektury“. Ten se publikoval v Solar Energy.
Zdroj: pv-magazine, Vapol
