Expert: Díky sofistikované analýze jsme schopni odhalit pozměněnou křivku účinnosti fotovoltaikých panelů

U řady fotovoltaických elektráren provádíme monitoring, ale také speciální analýzy a management elektráren. Díky analýzám umíme dnes například poměrně rychle odhalit pozměněnou křivku účinnosti panelů, což se jinak provádí nákladným manuálním proměřováním, říká expert na monitoring a analýzu poruch FVE Ing. Michal Skřépek, Ph. D. z Vysoké školy báňské - TU v Ostravě.Během své přednášky na konferenci o fotovoltaice dne 7. listopadu 2018 v Praze na Smart Energy Forum bude Michal Skřépek popisovat zkušenosti s novým typem pokročilého monitoringu několika desítek MW fotovoltaických elektráren v ČR, na kterých dochází k řadě poruch.SN:  V rámci VEC na TU VŠB monitorujete desítky FVE po celé České republice. K jakým nejčastějším poruchám dochází na tuzemských FVE po cca 8 letech od konce solárního boomu?Na našem dispečinku monitorujeme desítky MWp instalovaných fotovoltaických elektráren a musím zdůraznit, že naše zkušenosti a poznatky pochází z praxe, přestože jsme pracoviště vysoké školy. Naše Výzkumné energetické centrum je unikátní právě propojováním praktických služeb a vědecko - výzkumných činností. Jen krátce doplním, že máme vlastní energetické auditory, projektanty a měřící skupinu emisí, kteří pracují pro významné zákazníky. V případě fotovoltaiky provádíme monitoring, ale také speciální analýzy a management elektráren. Díky analýzám umíme dnes například poměrně rychle odhalit pozměněnou křivku účinnosti panelů, což se jinak provádí nákladným manuálním proměřováním. Vysoká škola funguje tak trochu jako magnet, který na sebe přitahuje problémy, které se následně řeší. A přesně tomu odpovídá portfolio námi sledovaných elektráren. Pro představu uvedu, že monitorujeme velké elektrárny s decentrálními i velkými centrálními měniči. Velkými elektrárnami myslím elektrárny o instalovaných výkonech 1, 2 a 3 MWp.Zároveň sledujeme i menší elektrárny, nebo střešní elektrárny, jejichž azimuty a sklony panelů na střechách rozhodně neodpovídají ideálním orientacím a sklonů.  Monitorujeme polykrystalické panely i amorfní panely. Sledujeme elektrárny, jejichž panely vyrábí vše dle předpokladů, ale i panely s degradacemi.Degradace pocházející buď z výroby, nebo vzniknou časem jako u velmi diskutovaného PIDu. U PIDu máme vyhodnocenou regeneraci, elektrárna pak obnovila svůj výkon. Máme elektrárny s jedním typem panelů na centrální měnič, nebo mixem typů panelů. Těch variant je více. Stejně tak máme elektrárny s jedním typem měničů, nebo jejich kombinace. Zajímavé bylo sledovat spuštění a následný monitoring elektrárny, která byla několik let odstavena. Co se týká naší organizace, tak vlastníme jednu z nejstarších elektráren v ČR, jedná se o 20 kWp elektrárnu postavenou v roce 2002. Elektrárna je umístěna na střeše VŠB-TUO a v roce 2010 jsme k ní přistavěli dalších 350 kWp. Na této elektrárně máme 4 výrobce měničů a 2 typy panelů. Nově na ní testujeme Power line, jedná se o monitoring a řízení po elektrické síti s měničem Huawei.  SN: Jaké nejčastější poruchy FVE nacházíte u jednotlivých investorů?Kdybychom se zeptali investorů na nejčastější poruchy, tak bychom se dozvěděli různé odpovědi, ale převážně by se jednalo o ty finančně významné. Někdo by zmínil poruchy transformátorů, někdo by si postěžoval, že v jeho oblasti neustále vypadává VN a také bychom se dozvěděli příhodu, jak traktorista vyoral přívodní kabel k elektrárně, nebo o poddimenzovaných rozvaděčích, z nichž jeden vyhořel. Nebo, jak blesk uhodil dvakrát do stejného místa. K tomu opravdu došlo na stejné elektrárně po několika letech a výsledkem bylo poškození zhruba poloviny měničů včetně monitoringu. Tyto velké poruchy si pamatuje každý majitel ještě několik let.Skutečných poruch je samozřejmě více a z naší statistiky vyplývá, že se nejčastěji jedná o poruchy na měničích. Některé typy poruch lze přiřadit ke konkrétnímu výrobci, některé souvisí přímo s výrobním typem měniče. U konkrétních typů měničů se jedná o konstrukční chyby, které byly časem opraveny. Řada poruch, je dána provozní statistikou. Náhodné poruchy neovlivníme, ale můžeme ovlivnit ztráty způsobené poruchami. Například poruchy ventilátorů je možné včas identifikovat důsledným monitoringem výkonů a teplot v celoročním období a ne jen při vysokých osvitech. Tím pádem jsou eliminovány ztráty na výkonech, kdy měnič nevyrábí, tak jak by měl kvůli přehřátí.SN: Jako novinku od konce roku 2017 testujete pokročilou metodu monitoringu FVE pomocí PowerLines. V čem je odlišná od tradičního monitoringu a jaké jsou její přednosti?Ano, je to mu tak, k měničům Danfoss, SMA a AEG přibyl na naší střeše nový měnič Huawei. Tento měnič nám svými elektrickými parametry pasuje a výkonově nahrazuje 2 stávající měniče Danfoss. Pokud chcete vyměnit měnič, nastává problém s jeho následným monitoringem, který je nutno vyřešit. Monitoring se skládá z části sběru dat a také nesmíme zapomínat na řízení výkonů a účiníků, což je předepsáno legislativou. Na pozemní elektrárně to může znamenat zakoupení dalšího dataloggeru a natažení nové kabeláže. Pokud pomineme nákladnost, tak to znamená provést výkopové práce. Případně jiné zásahy ať již programátorské, nebo zakoupení dalších prvků do měničů apod. Výhodou Power line, kterou jsme si chtěli vyzkoušet, je přenos dat po elektrické síti. Celá instalace je jednoduchá - před transformátor nainstalujete programovatelný automat s dataloggerem. Programovatelný automat dekóduje signály, které posílají měniče po elektrické síti a datalogger zpřístupní data z měničů. Další měniče můžete postupně přidávat. Výhodou je, naprosto oddělená komunikace od stávající datové komunikace původních měničů. O svá data z měničů se nemusíte bát, protože je transformátor vyruší a nejsou tedy čitelná za elektrárnou. Data z měničů máme ucelená v našem monitoringu, což je dáno spoluprací s Huawei - poskytli nám interní komunikační protokol. Z celoročního vyhodnocení navíc vyplývá, že pasivní chlazení Huawei měniče funguje perfektně i na střeše VŠB, kde panují vyšší teploty, než je tomu u pozemních elektráren. Tím je dosaženo vyšší provozní spolehlivosti, než u měničů s ventilátory, které se kazí a dochází k omezování výkonů měničů. Omezování výkonů měničů nemusí být patrné na celodenní výrobě, je nutno prohlédnout podrobné trendy. K omezování výkonů dochází pouze při vyšších osvitech.SN: Pro mnohé provozovatele FVE je noční můrou PID efekt, díky kterému elektrárny ztrácí výtěžnost. Zaznamenali jste na Vámi monitorovaných elektrárnách přítomnost PID? Pokud ANO, lze podle Vás tento stavu nějak efektivně eliminovat?PID efekt jsme zaznamenali a máme s ním zkušenosti a to jak negativní, tak pozitivní. Řešení PIDu není jen o jeho technické stránce, ale také o zárukách a o velkých penězích. Představte si, že reklamujete ušlý zisk po firmě, která Vám postavila elektrárnu a ještě Vám provádí monitoring. Nejdříve musíte PID, či jiný problém zjistit, což není tak úplně jednoduché pro majitele. Majitel vidí jen měsíční výroby a je přesvědčován o správnosti těchto čísel. V tomto případě se jednalo o elektrárnu, která byla převedena pod náš monitoring až po několika letech, kdy postupně vznikalo podezření na nižší výnosy. K podrobným historickým datům jsme se nedostali a tak jsme nejdříve nějaký čas elektrárnu sledovali, abychom zjistili, jak se chová. Přitom probíhalo analyzování dat při různých výkonech a klimatických podmínkách, vyhodnocení dat a následně hledání příčin snížené výroby. Příčinou byl právě PID. Postupem času bylo dohodnuto odzkoušení regenerace na několika měničích. Po vyhodnocení pozitivních přínosů regenerace, byla použita na celé elektrárně a výnosy se vrátily k předpokládaným hodnotám.SN:  Při návštěvě Vašeho centra monitoringu na TU VŠB jsme si všimli, že kromě desítek FVE sledujete také průmyslové podniky a obchodní centra. Jaké výhody nabízí Váš monitoring pro tyto zákazníky?Fotovoltaika byla a je pro nás základem na kterém jsme se mnoho naučili. Neocenitelné jsou pro nás zkušenosti se sběrem tisíců nejrůznějších měření, kvalitou, statistikou, zpracováním a vyhodnocením dat, což využíváme v dalších aplikacích. Každý výrobní podnik, obchodní centrum, nebo municipalita má svůj systém měření a regulace napojený na vytápění, chlazení, nebo výrobu. Měří se elektrická energie, teplo, voda, pára, plyn a výrobní data. My na tato data navazujeme našim softwarovým řešením EnergoGuard. Jedná se o náš vlastní systém, který primárně umožňuje zpracovávat měřená data, aplikovat na ně vzorce, filtry a tvořit uživatelské výstupy. Systém umí průběžně počítat i složité provozy na podrobných datech, kterými jsou tepelné elektrárny včetně výpočtů entalpií a entropií. Výhodou je nezávislost naší organizace, odbornost, zkušenosti a komplexnost služeb. Pomáháme technikům a manažerům plnit jejich úkoly a globálně navrhovat úsporná řešení s využíváním dotačních titulů. Manažeři chtějí, aby technici včas odstraňovali poruchy, proto je o nich informujeme. Umíme vyhodnotit celou energetiku a provoz. Připravujeme periodické reportingy hospodaření s energiemi a vyhodnocení energetické náročnosti. Například potřebné energie na výrobek, objem budovy, nebo třeba podnájemníka. V případě aplikace energetického managementu se nastavené limity časem snižují a dochází k úsporám. Plánování investic je koordinováno s našimi energetickými auditory a projektanty, kteří navrhují optimální investiční varianty. Při výpočtech vycházejí ze znalosti provozu a historických dat. Optimalizují se varianty pro dosažení maximální efektivity získání dotačních titulů.Během své přednášky na konferenci o fotovoltaice dne 7. listopadu 2018 v Praze na Smart Energy Forum bude Michal Skřépek popisovat zkušenosti s novým typem pokročilého monitoringu několika desítek MW fotovoltaických elektráren v ČR, na kterých dochází k řadě poruch.