Jak obniżyć napięcie w sieci z fotowoltaiką?

Przyczyny podwyższonego napięcia w sieci z fotowoltaiką

Problem z napięciem w sieciach, gdzie zainstalowano mikroinstalacje fotowoltaiczne, może być powodowany przez decentralizację produkcji energii. W tradycyjnym modelu energetycznym prąd jest przesyłany przez elektrownię do odbiorców końcowych przez infrastrukturę zaprojektowaną do pracy w jednym kierunku.

Natomiast w przypadku instalacji PV, energia jest wytwarzana lokalnie, nierzadko w ilości przewyższającej zapotrzebowanie w danym obszarze. Ten nadmiar energii wprowadzany jest do sieci, co powoduje wzrost napięcia, zwłaszcza na końcowych odcinkach linii.

Warunki atmosferyczne dodatkowo pogłębiają ten problem. Przy dużym nasłonecznieniu, gdy produkcja z paneli PV jest najwyższa, zapotrzebowanie na energię elektryczną często pozostaje niskie, a to potęguje problem nadwyżki energii.

Sieci niskiego napięcia, nierzadko przestarzałe i niedostosowane do obsługi tak dużej ilości energii generowanej lokalnie, nie są w stanie skutecznie kompensować tego zjawiska. W efekcie rośnie napięcie, wpływając na pracę urządzeń elektrycznych oraz instalacji PV.

Skutki podwyższonego napięcia

Konsekwencje podwyższonego napięcia w sieci mogą być bardzo uciążliwe. W instalacjach fotowoltaicznych dochodzi najczęściej do wyłączania się falowników.

W celu ochrony sprzętu przed uszkodzeniem, gdy napięcie przekracza dopuszczalne wartości falowniki automatycznie przerywają pracę. Generuje to straty dla właściciela instalacji, ponieważ w tym czasie energia nie jest wytwarzana ani przesyłana.

Nadmierne napięcie może także skutkować obniżeniem wydajności instalacji PV. Falowniki pracujące w warunkach niestabilnego napięcia mogą nie osiągać swojej maksymalnej efektywności, powodując niższą produkcję energii. Problem ten dotyczy również urządzeń podłączonych do sieci – nadmiar napięcia skraca ich żywotność i zwiększa ryzyko awarii.

Wpływ na jakość energii również nie powinien być pomijany. Zbyt wysokie napięcie może prowadzić do zakłóceń w dostarczanej energii, co uwidacznia się między innymi migotaniem świateł lub nieprawidłowym działaniem urządzeń domowych.

W skali całego systemu elektroenergetycznego nadwyżki energii wprowadzane do sieci destabilizują jej pracę i zwiększają ryzyko zakłóceń.

Metody obniżania napięcia w sieci z fotowoltaiką

Istnieją różne sposoby na zredukowanie podwyższonego napięcia w sieci. Można tego dokonać zarówno przy pomocy nowoczesnych technologii, jak i za sprawą optymalizacji istniejących rozwiązań. Istotne jest przy tym zrozumienie, że stabilizacja napięcia wymaga działań zarówno po stronie operatorów sieci dystrybucyjnych, jak i właścicieli instalacji fotowoltaicznych.

Rozpocząć można od sprawdzenia i regulacji ustawień falownika. Dostępne na rynku falowniki oferują funkcje, pozwalające na bardziej precyzyjne dopasowanie ich pracy do warunków panujących w sieci.

Taką funkcją jest regulacja mocy biernej – falowniki mogą generować lub pochłaniać moc bierną, co pozwala stabilizować napięcie w lokalnej sieci. Natomiast opcja zmiennej charakterystyki pracy pozwala dostosować produkcję energii w taki sposób, aby unikać nadmiernego wzrostu napięcia.

Rozwiązaniem może być także modernizacja sieci dystrybucyjnej. Nierzadko problem podwyższonego napięcia wynika z niedostosowania infrastruktury do nowych wyzwań związanych z rozproszoną generacją energii.

Poprawę stabilności napięcia można w tym przypadku uzyskać na przykład poprzez wymianę przewodów na kable o większym przekroju, instalację dodatkowych transformatorów czy wdrożenie systemów monitorowania sieci. Oczywiście modernizacja sieci wiąże się z kosztami, ale jest konieczna, aby sprostać rosnącej liczbie mikroinstalacji PV.

Coraz bardziej popularnym rozwiązaniem nadwyżek energii jest jej magazynowanie. Domowe magazyny energii pozwalają na gromadzenie energii wytworzonej przez panele PV w godzinach szczytowej produkcji, a następnie jej wykorzystanie w późniejszym czasie.

Pozwala to na zmniejszenie ilości energii przesyłanej do sieci, co powoduje jednocześnie ograniczenie ryzyka wzrostu napięcia. Podobne rozwiązania można stosować na poziomie systemowym - operatorzy sieci mogą instalować magazyny energii w strategicznych punktach, wspierając tym samym zarządzanie przepływem energii w skali lokalnej.

Dynamiczne sterowanie obciążeniem to kolejna metoda, pozwalająca na lepsze zarządzanie energią w sieci. Chodzi tu o synchronizację pracy urządzeń elektrycznych z okresami największej produkcji energii z fotowoltaiki.

Przykładowo - włączenie pomp ciepła, pralek czy ładowarek samochodów elektrycznych w południe, gdy produkcja PV jest najwyższa, zwiększa lokalne zużycie energii, a tym samym redukuje ilość energii wprowadzonej do sieci.

I w końcu zastosowanie transformatorów z regulacją napięcia. To urządzenia z funkcją automatycznego dostosowywania napięcia, które mogą być skuteczną metodą stabilizacji sieci.

Takie transformatory pozwalają na dynamiczne zmiany parametrów pracy sieci, a tym samym mogą efektywnie kompensować wahania napięcia wynikające z nadprodukcji energii z instalacji PV.

Jakie działania może podjąć właściciel domowej instalacji PV?

Właściciele domowych systemów fotowoltaicznych również mają wachlarz możliwości pomocnych w utrzymaniu stabilność sieci i ograniczających problem podwyższonego napięcia.

Przede wszystkim powinni pamiętać o regularnym przeglądzie instalacji oraz właściwej konfiguracji falownika.

Nowoczesne urządzenia nierzadko oferują funkcje, które pozwalają na optymalizację pracy instalacji PV. Wymagają one jednak odpowiedniego ustawienia i dostosowania do warunków lokalnych.

Wspominaliśmy już o magazynach energii, które nie tylko wspierają stabilność sieci, ale także pozwalają na bardziej efektywne wykorzystanie energii wytworzonej przez panele fotowoltaiczne.

Właściciele instalacji mają możliwość przechowywania nadwyżki energii i wykorzystywania jej w godzinach wieczornych, kiedy zapotrzebowanie na prąd jest wyższe.

Innym sposobem na redukcję problemów z napięciem jest dostosowanie stylu zużycia energii do produkcji z fotowoltaiki. Przykładowo, przesunięcie użycia energochłonnych urządzeń na godziny największej produkcji (np. południe), powoduje zmniejszenie ilość energii wysyłanej do sieci i przyczynia się do jej stabilizacji.

Źródło i zdjęcia: Oem Enegy