Współpraca fotowoltaiki z agregatem prądotwórczym - czy to możliwe?

Brak prądu i niedziałająca fotowoltaika - agregat prądotwórczy to alternatywa?

Wiele osób inwestujących w systemy solarne myśli, że po założeniu paneli fotowoltaicznych będą mieli prąd, bez względu na działanie sieci elektroenergetycznej. Niestety, znakomita część systemów PV w Polsce działa na zasadzie on-grid, co oznacza, że całość wyłączy się, gdy sieć ulegnie awarii. Dzieje się to za sprawą tzw. zabezpieczenia wyspowego po to, by chronić osoby pracujące przy naprawach infrastruktury elektroenergetycznej. Zabezpieczenie to jest wymagane m.in. przez Rozporządzenie Ministra Klimatu i Środowiska z dnia 30 listopada 2021 r. w sprawie wymagań technicznych, warunków przyłączania oraz współpracy mikroinstalacji z systemem elektroenergetycznym.

By zapewnić sobie dostęp do prądu, musimy zatem dysponować jakimś rozwiązaniem awaryjnym. W obiektach wyposażonych w instalacje fotowoltaiczne najczęściej stosuje się magazyny energii. Te niestety, są dość drogie (koszt urządzenia dla domu to ok. 15.000 zł wzwyż). By fotowoltaika z magazynem energii działała jako zasilanie awaryjne, w jej skład musi wchodzić inwerter hybrydowy, który również do najtańszych nie należy. Oczywiście z magazynów energii można korzystać również bez instalacji solarnej, ale ten fakt akurat niewiele zmienia w kwestii kosztów.

Ze względu na opłacalność, jako zasilanie awaryjne, najczęściej stosuje się agregaty prądotwórcze zasilane np. benzyną, gazem czy dieslem. Są one stosunkowo tanie (sprzęt o małej mocy kupimy już od kilkuset złotych) i proste w obsłudze (w najprostszym wariancie wystarczy podpiąć do niego urządzenia, które chcemy zasilać).

Jeśli posiadacie PV, możecie jednak zadawać sobie pytanie, po co spalać paliwo np. w słoneczny dzień, gdy na dachu wiszą panele fotowoltaiczne? Czy możliwa jest współpraca fotowoltaiki z agregatem prądotwórczym?

Współpraca fotowoltaiki z agregatem prądotwórczym - czy to możliwe?

Dobra wiadomość jest taka, że współpraca fotowoltaiki z agregatem prądotwórczym technicznie jest możliwa. Zła wiadomość jest taka, że nie w każdym przypadku będzie można stworzyć funkcjonalne i co najważniejsze, bezpieczne rozwiązanie.

Inwertery fotowoltaiczne i towarzyszące im urządzenia komplementarne (np. podliczniki do fotowoltaiki czy bramki komunikacyjne) bardzo rzadko są pomyślane pod kątem współpracy z agregatem prądotwórczym. Jeśli będzie chcieli skonstruować podobny układ na standardowych podzespołach on-gridowych najprawdopodobniej staniecie przed dwoma kluczowymi problemami:

• jak skutecznie i bezpiecznie zagospodarować nadwyżki energii, które mogą pojawić się w takim systemie,
• jak zadbać o właściwe parametry napięcia, pozwalające na podtrzymanie pracy falownika fotowoltaicznego.

Innymi słowy, podłączenie agregatu do fotowoltaiki jest możliwe, ale nie da się tego zrobić amatorskim sposobem. Potrzebna jest do tego szeroka wiedza na temat charakterystyki pracy falowników fotowoltaicznych, a także sieci elektroenergetycznych. Połączenie fotowoltaika - agregat może też nie zadziałać na każdym inwerterze.

Jak może wyglądać współpraca fotowoltaiki z agregatem?

Instalacja PV z agregatem, gdy sieć działa, zachowuje się jak standardowy system on-grid: część energii zużywana jest na bieżąco, reszta zostaje odesłana od sieci.

Gdy prądu w sieci zabraknie, całość odłącza się od infrastruktury publicznej, a pracę rozpoczyna generator prądu. Urządzenie dostarcza w sieci lokalnej parametry prądu pozwalające na uruchomienie falowników, które rozpoczynają pracę. By bilansować zapotrzebowanie na energię i produkcję, automatyka sterująca może zwiększać lub zmniejszać moc fotowoltaiki oraz agregatu.

Kiedy dokładnie współpraca fotowoltaiki z agregatem prądotwórczym będzie do osiągnięcia w stosunkowo prosty sposób?

Podłączenie agregatu do fotowoltaiki - jakie są opcje?

Na chwilę obecną, dedykowane rozwiązania pozwalające na pracę fotowoltaiki z agregatem oferuje jedynie kilku producentów falowników fotowoltaicznych.

Fotowoltaika i agregat, dzięki PV Genset od Froniusa

O możliwości wykorzystania generatora diesla jako uzupełnienia dla prądu z fotowoltaiki pomyślał m.in. Fronius. Dla odbiorców indywidualnych przygotował on rozwiązanie Fronius PV-Genset Easy, który pozwala spiąć ze sobą instalację PV z dieslowym agregatem prądotwórczym. Cały układ składa się z kilku elementów:

• falownika Fronius z serii Symo czy ECO,
• centrali komunikacyjnej Fronius Datamanager,
• sterownika Fronius PV System Controller, służącego do pomiaru przepływów w systemie i sterowania mocą fotowoltaiki,
• rozszerzenia mierniczego,
• czujników prądu podpiętych do PV System Controller,
• przełącznika rezerwy Fronius.

Jak to działa w praktyce? Instalacja fotowoltaiczna i agregat prądotwórczy współpracują ze sobą, dostarczając do odbiorników wymaganą ilość energii. Wykorzystane w systemie sterowniki (PV System Controller) monitorują produkcję i sterują pracą źródeł tak, by z jednej strony zapewnić stały dostęp do prądu, z drugiej - ograniczyć koszty eksploatacji agregatu.

Źródło: Ulotka informacyjna Fronius PV-Genset

Rozwiązanie PV Genset jest przewidziane w głównej mierze dla podmiotów biznesowych, które nie mogą sobie pozwolić na przerwy w dostawach energii, ale nie chcą też ponosić ogromnych kosztów związanych z paliwem do agregatów. Nie ma jednak przeciwwskazań, by wykorzystać je również w gospodarstwach domowych.

Jeśli jesteście zainteresowani tego typu rozwiązaniem, pamiętajcie, że musi ono być wykonane przez odpowiednio wykwalifikowane osoby, akredytowane przez firmę Fronius. Dlatego przed rozpoczęciem projektu warto skonsultować się z producentem. Konstrukcje przeprowadzane na własną rękę mogą skutkować ograniczeniem gwarancji.

SMA i Solar Diesel Hybrid System

Podobne rozwiązanie opracował już blisko dekadę temu jeden z konkurentów Fronius, a mianowicie firma SMA. W dużym uproszczeniu, SMA Solar Diesel Hybrid System to połączenie instalacji fotowoltaicznej, agregatów prądotwórczych i inteligentnego zarządzania. Ma ono na celu idealne zbilansowanie produkcji i zapotrzebowania energetycznego w obsługiwanym obiekcie.

Podobnie, jak w rozwiązaniu firmy Fronius, głównym źródłem energii jest agregat. Instalacja PV pełni funkcję źródła dodatkowego, a celem jest minimalizacja kosztów paliwa.

W Solar Diesel Hybrid System kluczowe są dwa elementy:

• falownik fotowoltaiczny z serii Sunny Tripower, pozwalający na przetworzenie energii słonecznej na energię elektryczną,
• SMA Fuel Save Controller, czyli sterownik integrujący pracę agregatu i falownika.

Niestety, w Polsce rozwiązanie to może nie być łatwo dostępne (na stronie producenta brak informacji o możliwości jego zastosowania).

Agregat prądotwórczy i falownik GoodWe

Jak wynika z informacji opublikowanych przez GoodWe, również ta firma pomyślała o rozwiązaniach pozwalających na współpracę falownika z agregatem prądotwórczym. W przypadku awarii, generator diesla będzie źródłem energii, które wybudzi instalację i jednocześnie dostarczy prąd w razie zwiększonego zapotrzebowania energetycznego.

Jeszcze do niedawna, rozwiązanie to współpracowało jedynie z serią falowników dla podmiotów komercyjnych (o mocy kilkudziesięciu kilowatopików) - GoodWe MT Solar. Jednak już w 2022 roku GoodWe opracował nową serię falowników hybrydowych, która pozwoli na wykorzystanie tego rozwiązania w warunkach domowych. Najnowsze falowniki z serii ES G2, są w stanie uruchamiać/zatrzymywać generator diesla w zależności od potrzeb, a także:

• redukować szczyty produkcji,
• przełączać się w tryb UPS w czasie krótszym niż 10 ms.

Na koniec warto jednak podkreślić, że powyższe opcje, jako unikalne rozwiązania, mogą nie być tanie. Oprogramowanie i urządzenia sterujące są zwykle sporym wydatkiem, ze względu na swoje wyspecjalizowanie. To sprawia, że argument za ekonomiką podłączenia agregatu do fotowoltaiki może okazać się nieaktualny - przynajmniej w domowych warunkach.w

Współpraca falownika z agregatem - o czym trzeba pamiętać?

Badając temat współpracy falownika z agregatem z pewnością natkniecie się na szereg porad i pomysłów, w jaki sposób “chałupniczo” skonstruować tego typu hybrydowy system. Pamiętajcie, że nie zawsze te “inspiracje” są podparte rzetelną wiedzą merytoryczną lub praktyczną. Podejmując się jakichkolwiek przeróbek elektrycznych w instalacji fotowoltaicznej z agregatem, bez odpowiednich kompetencji i uprawnień ryzykujecie - bezpieczeństwem własnym i innych. Zarówno instalacja PV, jak i agregat to źródła prądu, które powinny być zamontowany w taki sposób, by nie stwarzały ryzyka porażenia osób lub uszkodzenia mienia.

Szczególną uwagę należy poświęcić agregatom prądotwórczym, posiadającym układ SZR (Samoczynnego Załączania Rezerwy), które będą stanowić integralny element domowej instalacji elektrycznej, mogący ingerować w pracę sieci elektroenergetycznej. Takie generatory należy bowiem zgodnie z prawem zgłosić do zakładu energetycznego (szczegółowe zasady zależą już od OSD - np. Tauron dostarcza specjalny druk, natomiast Enea nie posiada dedykowanych wniosków). Aby uzyskać zgodę na podłączenie, prace muszą być wykonane przez elektryka z uprawnieniami, który potwierdzi na dokumencie zgłoszeniowym poprawność przyłączenia. Konieczne może być też przygotowanie dokumentacji technicznej (schematów połączeń). Jednak konkretne wymogi określa operator sieci.

Fotowoltaika + agregat prądotwórczy czy magazyn energii?

Jak widzicie, sprawa z podłączeniem agregatu prądotwórczego do fotowoltaiki nie jest prosta. W przypadku większości falowników fotowoltaicznych może być również bardzo trudna do wykonania, a niekiedy nawet niemożliwa. Bez względu jednak na możliwości techniczne, konieczne należy pamiętać o zachowaniu bezpieczeństwa - szczególnie, gdy agregat ma służyć do “wybudzania” instalacji PV podczas awarii w sieci. W takim przypadku, podłączenia wykonane niezgodnie ze sztuką mogą grozić wypadkami (np. porażeniem osób pracujących przy naprawie sieci).

I choć istnieją rozwiązania fotowoltaiczne dedykowane do połączenia pracy fotowoltaiki z agregatem, nie są one szeroko dostępne, co bez wątpienia będzie przekładać się na koszt realizacji przedsięwzięcia.

A zatem, skoro współpraca fotowoltaiki z agregatem jest albo trudna do zrealizowania, albo droga, być może warto jednak zastanowić się nad alternatywą w postaci magazynu energii. Co wybrać magazyn energii czy agregat prądotwórczy? Szerzej o zaletach obu rozwiązań pisaliśmy w naszym artykule: Magazyn energii czy agregat prądotwórczy – co wybrać?

W kontekście fotowoltaiki, lepszym rozwiązaniem może okazać się jednak magazyn energii. Głównie ze względu na to, że sprzężenie z nim mikroinstalacji będzie zdecydowanie prostsze (niemal każdy producent falowników posiada rozwiązania dedykowane takiemu połączeniu). Dostępność przetestowanych rozwiązań to również większe bezpieczeństwo. Problem wysokich kosztów magazynów energii można natomiast zniwelować korzystając z dofinansowania do magazynu energii.