Megjelent az Épületgépész folyóirat 2016/1. számában
A mai korszerű napelemes rendszerek egyik igen hasznos és látványos szolgáltatása az online rendszerfelügyelet, a monitoring. Segítségével a napelemes rendszer működése ellenőrizhető és nyomon követhető, a pillanatnyi és a múltbéli halmozott adatok az interneten keresztül bárhonnan, akár egy okostelefon segítségével is egyszerűen elérhetők.
Napelemes rendszerekben az inverter szinte minden esetben méri és regisztrálja a napelemek energiahozamát. A pillanatnyi teljesítmény és a halmozott energiatermelési adatok az inverter kijelzőjéről leolvashatók. A tapasztalatok szerint egy új napelemes rendszer boldog tulajdonosa az üzembe helyezést követő napokban rendszeresen figyeli az inverteren a termelési adatokat. Az újdonság varázsa azonban gyorsan elmúlik, és egy idő után a tulajdonos egyre ritkábban néz rá az inverterére. Így egy esetleges hiba, vagy beállítási probléma miatt bekövetkező hozamveszteség, vagy időszakos leállás jó eséllyel ki sem derül, esetleg csak az áramszolgáltatótól megkapott éves szaldós elszámolás mutatja majd ki, hogy a napelemes rendszer hozama elmarad a várttól.
Manapság egy napelemes rendszer megvalósulási helyszínén - legyen az családi ház, intézmény, vagy vállalkozás - szinte biztos, hogy van internetelérési lehetőség. Az internet pedig lehetőséget teremt arra, hogy az inverter által regisztrált adatok ne csak helyben, hanem távolról is elérhetőek legyenek. A korszerű inverterek kommunikációs modullal is rendelkeznek, Wifi, vagy LAN segítségével rá tudnak csatlakozni az internetre, és adataikat az invertergyártó által üzemeltetett szerverre tudják továbbítani. Az adatok megjelenítésére pedig az invertergyártók online monitoring portált üzemeltetnek, melynek a használata általában az inverter teljes élettartamára szólóan ingyenes. A korszerű napelemes rendszerek tehát többletköltség nélkül, vagy a kommunikációs modul minimális többletköltségével képesek biztosítani a napelemes rendszer online rendszerfelügyeletét, monitoringját.
Az online monitoring lehetőségét célszerű mindenképp igénybe venni, nem csak azért, hogy a tulajdonos a mobilján tudja mutogatni ismerőseinek a napelemei termelését, hanem azért is, mert ez valóban komoly segítséget jelent a rendszer felügyeletében, az esetleges kisebb-nagyobb hozamcsökkenést okozó hibák időben történő felderítésében. A rendszerfelügyelet a telepítőnek még hasznosabb, mint a tulajdonosnak, hiszen az esetleges hibákról ő azonnal email hibaüzenetet kap, és a felderítés, sőt a sokszor csak szoftveres beavatkozást igénylő módosítás, javítás akár távolról is elvégezhető.
Inverterszintű monitoring
Inverter szintű rendszerfelügyeletre példaként az 1. ábrán az osztrák Fronius invertergyártó online monitoring portálja látható (www.solarweb.com). A portál nyitóoldalán a napelemes rendszer fontosabb működési adatai jelennek meg, mint az aktuális teljesítmény, napi energiahozam, valamint a napi, havi, éves, és egész élettartamra számított megtakarítás pénzértékben. A zöld lelkületű felhasználók kedvéért a CO2 kibocsátás megtakarítás, valamint ez átszámítva megtett autó kilométerre és elültetett fa darabszámra is kijelzésre kerül.
1. ábra
A Fronius monitoring portál nyitó képernyője
A monitoring portálon az archívum menüpontra kattintva megtekinthetők a korábbi adatok napi, havi, vagy éves felbontásban. Az archív adatokkal a napelemes rendszer működése egyszerűen áttekinthető, így felderíthető, hogy vannak-e energiahozam kiesést okozó hibák. Ha a napelemes rendszer üzemelt már legalább egy naptári évet, akkor az éves energiahozam adat jó tájékoztatást ad arról, hogy a rendszerrel nagyjából minden rendben van-e. Az éves grafikon megjelenítésénél célszerű a kWh/kWp fajlagos energiahozam kijelzést választani. Viszonyítási alapul vehető, hogy Magyarországon közel optimális dőlésszögű és tájolású napelem elhelyezés esetén 1 kWp névleges napelem teljesítménnyel földrajzi elhelyezkedéstől függően 1-1,2 MWh éves energiahozam érhető el. A 2. ábrán latható, hogy a vizsgált rendszer 2015-ben 1,23 MWh/kWp energiát termelt, ráadásul úgy, hogy az január hónapban még nem is üzemelt. Az éves adatok alapján megállapítható, hogy ennél a rendszernél nagy baj nem lehet.
2. ábra
Éves fajlagos termelési adatok
Ha az éves adatok elmaradást mutatnak a várttól, akkor célszerű tovább vizsgálni a havi és napi bontású adatokat. Hozamveszteség leggyakrabban a napelemek részleges beárnyékolása miatt áll elő, amit pl. környező fák, kémény, tetőablak, antennarúd, villanyvezeték, vagy egyéb kábel… stb. okozhat. Az árnyékolás hatása a napi hozamgörbéken jól kimutatható. Egy nap vizsgálata nem elég, hiszen a hozamcsökkenést felhősödés is okozhatja, de ha a megközelítőleg derült napokon a hozamgörbe minden nap ugyanabban az időpontban mutat törést, akkor megállapítható, hogy ezt nagy valószínűséggel árnyékolás okozza.
3. ábra
Árnyékolás, vagy felhősödés hatása a napi hozamgörbén
Napelemszintű monitoring
Az épületgépész előző számában megjelent „Teljesítményoptimalizálók napelemes rendszerekben” című cikkben részletesen ismertetésre került a napelem szintű teljesítményoptimalizálás technológiája, melynek legismertebb fejlesztője és gyártója a SolarEdge nevű vállalat. A napelem szintű optimalizálás magában foglalja a napelemszintű monitoring lehetőségét is. Az inverterszintű monitoring az egy inverterre kapcsolt, vagy jobb esetben az egy stringre kapcsolt napelemek csoportjának csak az együttes termelési adatait tudja megjeleníteni. Ezzel szemben a napelemszintű monitoring minden egyes napelem teljesítményét és halmozott energiahozamát külön-külön is képes megmutatni. Így beárnyékolt, elszennyeződött, sérült, hibás, vagy bármilyen okból gyengébb teljesítményű napelem nem maradhat észrevétlen többé. Sőt, a monitoring részét képező napelem elrendezési vázlat segítségével az is pontosan meghatározható, hogy a napelemmezőn belül hol található a gyengébb napelem.
A 4. ábrán egy SolarEdge optimalizálókkal megvalósított rendszer napelemszintű monitoring képernyője látható. A napelemek elrendezési vázlatán színárnyalat eltérés mutatja az egyes napelemek adott időszakra vonatkozó energiahozamát. A világosabb napelemek hozama magasabb, a sötétebbeké gyengébb, a konkrét napelem hozamok pedig számszerűen is láthatók.
4. ábra
Napelemszintű monitoring Layout (elrendezés) ablaka
Amikor már nem csak az energiahozam számít
Magyarországon a villamosenergia törvény szerint a villamosenergia hálózat üzemeltetőjének korlátozás nélkül át kell vennie a háztartási méretű napelemes rendszerekkel termelt energiát. A betáplált és vételezett energia elszámolása szaldóképzéssel történik, ez pedig tulajdonképpen azt jelenti, hogy a betáplált energiáért kapott ár megegyezik a vételezési árral. Ezért a hálózatra kapcsolt napelemes rendszerek üzemeltetőinek jelenleg nem kell azzal foglalkozniuk, hogy a napelemek által termelt energia mekkora részaránya kerül közvetlenül felhasználásra az épületben, és mekkora részaránya kerül betáplálásra a hálózatba.
Ez az állapot kedvező hazai specialitás, azokban az országokban, ahol már lényegesen nagyobb a megvalósult napelemes rendszerek kapacitása, a betáplálható energia mennyisége általában nem korlátlan, és az érte kapott ár is alacsonyabb, mint a vételezési ár. Ilyen feltételek mellet viszont már célszerű arra törekedni, hogy a napelemekkel előállított energia minél nagyobb részarányban a saját fogyasztás fedezésére kerüljön elhasználásra. Ezt egyrészt bizonyos fogyasztók (pl. mosó-, és mosogatógép, villanybojler… stb.) bekapcsolásának szabályozásával, másrészt napi tárolási kapacitású (7-10 kWh) akkumulátorok alkalmazásával lehet elérni. Az akkumulátorral és okos szabályozással megvalósuló rendszereknél különösen fontos az online rendszerfelügyelet, melynek már nem csak a napelemek hozamára kell figyelnie, hanem arra is, hogy a megtermelt energia mikor és mire fordítódik.
5. ábra
Akkumulátoros, „okos” szabályozással ellátott rendszer monitoringja
