Měnit nebo neměnit FV panely?
Již mnoho let prakticky všichni provozovatelé FVE řeší otázku, zda je možné vyměnit FV panel či nikoliv. Tato na první pohled triviální otázka prorostla z důvodu různého výkladu zákona až v častokrát absurdní situace, kdy majitelé nechávají na konstrukcích zapojené FV panely, které nejenom že nesplňují předpokládané výkonové standardy, ale dokonce mohou být i hrozbou pro osoby pohybující se v blízkosti takovéto instalace.
Opálený JB
Současný stav výměn FV panelů
Zodpovědný provozovatel FVE se stará o to, aby jeho zařízení dosahovalo nejenom maximální možný výkon, ale zároveň aby zařízení bylo bezpečné, a proto v případě nefunkčního FV panelu logicky uvažuje o výměně.
Když dojde na střeše domu k rozbití tašky a začne do domu téct při dešti voda, tak nikdo nepolemizuje nad tím, zda rozbitou tašku vyměnit, nebo ne a automaticky ji správný majitel vymění, aby zabránil vzniku větších škod v domě. Nikdo tento akt nepovažuje za modernizaci, nebo zhodnocení objektu. Když však dojde k rozbití FV panelu, tak mnoho provozovatelů neví, zda může nebo nemůže takovýto panel vyměnit v obavě o licenci. A přitom jeden rozbitý panel může časem způsobit na FVE obdobné problémy jako jedna rozbitá taška na střeše domu nebo i větší.
Rozbité sklo na FV panelu je místem, kde se snadno dostává vlhkost až k vodivé části pod sklem. Následně dochází k snížení izolačního stavu, který se v lepším případě projeví vypnutím měniče, který hodnotu izolačního stavu hlídá. V horším případě, u FVE s nedostatečnými ochrannými prvky, se může objevit napětí několika stovek voltů přímo na hliníkovém rámu. Dalším rizikem je možnost propálení poškozeného FV panelu a následně vznik požáru části FV pole a u střešní instalace i vznícení střešního pláště.
Rozbité FV panely
Co říká o výměnách legislativa
Legislativní rámec výměn FV panelů byl mnohokrát diskutován na odborných seminářích za účasti předních právních kanceláří.
Tento příspěvek se nebude věnovat právnímu výkladu, ale pouze technickým a ekonomickým aspektům výměn FV panelů. Uvádím zdě několik podstatných paragrafů souvisejících s licencovaným provozem FVE. Finální rozhodnutí, zda výměnu poškozených FV panelů vykonat, či nikoliv ponechám na zdravém uvážení každého provozovatele.
§12, odst. 1 písm. b) Zákona č. 165/2012 Sb.
Výše výkupní ceny a zelených bonusů na elektřinu … za uvedení výrobny elektřiny do provozu se považuje též ukončení rekonstrukce technologické části stávající výrobny elektřiny, nebo ukončení modernizace, zvyšující technickou a ekologickou úroveň stávající výrobny elektřiny na úroveň srovnatelnou s nově zřizovanými výrobnami elektřiny; za rekonstrukci nebo modernizaci se nepovažuje oprava nebo údržba výrobny elektřiny dle požadavků na úpravy výrobny vyvolaných právními předpisy.
§ 47, odst. 2 písm. a) vyhlášky č. 500/2002 Sb.
- Opravou se odstraňují účinky částečného fyzického opotřebení nebo poškození za účelem uvedení do předchozího nebo provozuschopného stavu. Uvedením do provozuschopného stavu se rozumí provedení opravy i s použitím jiných než původních materiálů, dílů, součástí nebo technologií, pokud tím nedojde k technickému zhodnocení.
- Údržbou se rozumí soustavná činnost, kterou se zpomaluje fyzické opotřebení a předchází poruchám a odstraňují se drobnější závady.
Typy vad u FV panelů
1. Hot spoty
Hotspot nebo také horké místo na panelu je buňka, nebo několik buněk na FV panelu, které mají vyšší teplotu než zbylá část panelu. Hotspot může být způsobený mikrotrhlinami v článku vzniklými mechanický namáháním během montáže, přepravy, případně nadměrným zatěžováním, příčina však může být i ve výrobním procesu FV panelu. V poškozeném místě dochází přeměně elektrické energie na tepelnou. U těchto panelů je vhodné provést výkonové měření, přístrojem pro měření UI charakteristik, za účelem zjištění výkonových parametrů a skutečného poklesu výkonu. U FV panelu, kde teplota chybného článku přesahuje 110 °C, je pravděpodobné i propálení zadní izolační fólie. Delší provozování takovéhoto FV panelu je již záležitostí nejenom neekonomickou, ale i bezpečnostním rizikem.
Hotspot
Propálený FV panel
2. Třetinové vady
Častým typem poruchy u FV panelu je třetinová vada. Tento typ vady je snadno prokazatelný termovizním snímkem a znamená snížení výkonu FV panelu o 1, 2 nebo 3/3 původního výkonu FV panelu.
Na termovizním snímku se vada projevuje jako teplejší část FV panelu, jejíž velikost odpovídá nefunkční části FV panelu. Mezi hlavní příčiny vzniku třetinových poruch patří:
- Uvolněné kontakty v přípojných krabicích FV modulů (junction boxy). Tyto kontakty můžou být viditelně opálené, z důvodu vysokého přechodového odporu. Tento problém se vyskytuje hlavně u FV panelů s nástrčnými spoji, ale může se vyskytnout i u pájených spojů.
- Druhou možnou příčinou je poškození pájených kontaktů mezi FV články. FV články jsou spojeny dvěma nebo i třemi sběrnicemi a k úplnému rozpojení obvodu by se musely přerušit oba pásky. Ovšem při vyšší zátěži již porucha i jedné ze sběrnic vyvolává takové zvýšení odporu a nárůst napětí, že nakonec dojde k otevření by-pass diody a panel vyrábí o 1/3 méně. Postupem času se tento přechodný stav překlopí do stavu trvalého
Existuje přímý vztah mezi mechanickým namáháním FV panelů a životností pájených styků FV článků. Záleží na velikosti namáhání a frekvenci. Hlavními faktory mechanického namáhání je vítr, teplotní namáhání, sníh atd.. - Vadná by-pass dioda.
- Výrazně poškozený článek, který má tak vysoký odpor, že většina proudu bude protékat přes by-pass diodu a postižená 1/3 se bude jevit jako zapojená naprázdno.
- Jednou z možných příčin výpadku části FV panelu může být i kompletní zatečení vodou uvnitř junction boxu z důvodu chybné izolace a následně výrazná oxidace přípojnicové části.
Třetinové vady
Utopený JB
V případě, že budeme FV panelů s třetinovou vadou měřit Voc (napětí naprázdno) na konektorech panelu, pak u typu 1 a někdy i 2 (při neúplném přerušení) a 4, nemusíme vůbec naměřit pokles napětí. Je to dané tím, že odpor se projevuje až při průtoku proudu.
U typu 1 a 2 (v případě plného přerušení) naměříme snížené Voc napětí o 1/3, 2/3 atd. dle míry poškození. Snížení výkonu u typu 2, 4 naměříme při připojené zátěži, tedy UI analyzátorem, nebo přímo v kontaktech JB při zátěži.
Mnohým výrobcům FV panelů stačí pro reklamaci pouze IR snímek třetinové vady, protože se prokazatelně jedná o snížení výroby o 1/3, 2/3, atd. výkonu. V některých případech se ovšem snížení projeví až po dosažení určitého výkonu, po jehož dosažení dojde k nárůstu napětí ve vadném substringu článků a aktivizaci by-pass diody.
Ekonomická stránka výměn FV panelů
Ztráta výkonu 33 % u panelu 240 Wp znamená ztrátu 80 Wp. V případě, že je takový panel na FVE celý rok, tak dochází ke ztrátě ve výši:
0,080 kWp x 1000 kWh/kWp/rok = 80 kWh x 13 Kč/kWh = 1 040 Kč ztráta/panel/rok
Nefunkčnost 1/3 panelu znamená také snížení napětí o 1/3 a to v paralelním zapojení stringů není dobrý stav. V paralelním zapojení stringů dochází k vyrovnání napětí u všech stringů připojených k jednomu měniči. String, který obsahuje panely s 1/3 vadami se pak celý posune, na pracovní křivce, mimo bodu maximálního výkonu a funguje tedy se ztrátami.
Vliv rozdílného napětí u stringů zapojených na jeden MPPT je vidět na obrázku:
Díky paralelnímu zapojení stringů na měniči s jedním MPPT bude ztráta způsobená jednou 1/3 vadou na jednom měniči větší, než jenom výše uváděných 1 040 Kč.
Efektivita výměny vadných panelů je dána cenou nových panelů, náklady spojenými s demontáží a montáží, měřením, vytvářením reklamačního protokolu, režií, výkonovou ztrátou FV panelu a výší výkupní ceny.
Pro lepší pochopení vzájemných vztahů je zde vložen modelový příklad.
| Roční výroba FV panelu | |||
|---|---|---|---|
| Výkon FV panelu | Výroba 1 kWp/rok | Výkupní cena | Výroba v penězích |
| Wp | kWh | Kč/kWh | Kč/rok |
| 240 | 1000 | 13 | 3120 |
| Náklady spojené s výměnou panelu | ||
|---|---|---|
| Nový panel | 3500 | Kč |
| Montáž/demontáž s dopravou | 1000 | Kč |
| Měření a reklamační protokol | 400 | Kč |
| Režie | 300 | Kč |
| SUMA | 5200 | Kč |
| Ztráty panelu vlivem poškození | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ztráta výkonu 1 samostatně měřeného panelu | 5% | 10% | 15% | 20% | 25% | 30% | 33% | 50% | |
| Ztráta výkonu vlivem serio paralelního zapojení | |||||||||
| Koeficient vzájemného ovlivňování | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,6 | 1,8 | 2 | 2 | 2 | |
| Výsledná ztráta výkonu panelů v serio paralelním zapojení | 7,5% | 15,0% | 22,5% | 32,0% | 45,0% | 60,0% | 66,0% | 100,0% | |
| Finanční ztráta za rok | 234 | 468 | 702 | 998 | 1404 | 1872 | 2059 | 3120 | |
| Cena výměna panelu (opravy) | Prostá návratnost | ||||||||
| Kč | Roky | ||||||||
| 5500 | 23,5 | 11,8 | 7,8 | 5,5 | 3,9 | 2,9 | 2,7 | 1,8 | |
| 5000 | 21,4 | 10,7 | 7,1 | 5,0 | 3,6 | 2,7 | 2,4 | 1,6 | |
| 4500 | 19,2 | 9,6 | 6,4 | 4,5 | 3,2 | 2,4 | 2,2 | 1,4 | |
| 4000 | 17,1 | 8,5 | 5,7 | 4,0 | 2,8 | 2,1 | 1,9 | 1,3 | |
| 3500 | 15,0 | 7,5 | 5,0 | 3,5 | 2,5 | 1,9 | 1,7 | 1,1 | |
| 3000 | 12,8 | 6,4 | 4,3 | 3,0 | 2,1 | 1,6 | 1,5 | 1,0 | |
| 2500 | 10,7 | 5,3 | 3,6 | 2,5 | 1,8 | 1,3 | 1,2 | 0,8 | |
| 2000 | 8,5 | 4,3 | 2,8 | 2,0 | 1,4 | 1,1 | 1,0 | 0,6 | |
| 1500 | 6,4 | 3,2 | 2,1 | 1,5 | 1,1 | 0,8 | 0,7 | 0,5 | |
| 1000 | 4,3 | 2,1 | 1,4 | 1,0 | 0,7 | 0,5 | 0,5 | 0,3 | |
| 500 | 2,1 | 1,1 | 0,7 | 0,5 | 0,4 | 0,3 | 0,2 | 0,2 | |
Měnit nebo neměnit?
Z finančního modelu je vidět, že je potřeba rozlišovat přístup k FV panelům podle rozsahu jejich postižení a také podle toho, zda je možné panel reklamovat, případně jaká je nákupní cena nového panelu.
Finanční model ukazuje vysokou efektivitu oprav FV panelů, v případě, že jsou opravy možné a jsou vykonány na místě.
Nejdůležitějším faktorem pro rozhodnutí o výměně FV panelu však musí být bezpečnost provozu FVE a osob pohybujících se v jejich blízkosti. Proto doporučujeme pravidelné provádění kontrol a zajištění správné údržby.
Problematice jak ověřovat funkčnost FV panelů a zjistit, které FV panely jsou pro další provoz nevhodné, se bude věnovat další článek.
Specializujeme se na výstavbu ostrovních FVE, microgrid, e-nabíjecí stanice a řízení spotřeby. Provádíme komplexní servis fotovoltaických elektráren a eliminaci jevu PID. Našim cílem je produkce zelené elektřiny, maximalizace produkce z FVE, dlouhodobá ...
