MPPT vstupy a rozdělení stringů při různé orientaci střechy

Při rozšiřování jsem měl na jihu deset panelů z roku 2013 a na garáži chtěl čtrnáct nových ve dvou pásech na východ a západ. Instalatér navrhoval spojit garážové panely do jedné větve. Odmítl jsem to a rozdíl byl v modelu 4 % ročního výnosu — přesně proto, že východní a západní pás mají špičku v jinou hodinu.

Co MPPT dělá

Panel má voltampérovou charakteristiku, na níž existuje jediný bod s maximálním součinem napětí a proudu. Jeho poloha se mění s ozářením i teplotou, tedy prakticky každou minutu. Sledovač bodu maximálního výkonu tenhle bod neustále hledá tím, že mírně mění zatížení a sleduje, kterým směrem výkon roste.

Klíčové omezení: jeden MPPT vstup nastaví jediný pracovní bod pro všechno, co je na něj připojené. Když do jedné větve dáte panely s různým osvitem, sledovač najde kompromis, který není optimální ani pro jednu skupinu.

Kdy je nutné rozdělit

Situace	Nutnost oddělit	Odhad ztráty při sloučení
Východ a západ v jedné větvi	ano	5–15 %
Jih a východ v jedné větvi	ano	4–10 %
Rozdíl sklonu do 10°, stejná orientace	ne	do 1 %
Rozdíl azimutu do 20°	ne	1–2 %
Různý počet panelů ve větvích	ano	zásadní, jde o napětí
Různý typ nebo stáří panelů	ano	3–10 %
Část plochy pravidelně ve stínu	ano, případně optimizéry	podle rozsahu stínu

Poslední řádek má alternativu. Když je stín jen na dvou panelech a všechny ostatní jsou ve stejné rovině, bývá levnější osadit optimizéry na dotčené kusy, než kupovat měnič s dalším vstupem. Srovnání obou cest je v článku o topologiích měničů, dopady stínu rozebírá text o zastínění a výnosu stringu.

Kolik panelů do jedné větve

Počet panelů ve stringu určuje napětí. To se musí vejít do dvou oken současně: do rozsahu, ve kterém MPPT vůbec pracuje, a pod absolutní maximum vstupního napětí měniče. Postup je následující.

1. Horní hranice. Napětí naprázdno panelu přepočtěte na nejnižší očekávanou teplotu. Na Vysočině počítám s −20 °C. Při koeficientu −0,27 %/°C to znamená nárůst o 12 %. Panel s Voc 41,5 V má tedy v mrazu asi 46,5 V. Maximální počet = maximální vstupní napětí měniče děleno touto hodnotou. U měniče s limitem 1 000 V vychází 21 panelů.
2. Dolní hranice. Napětí v bodě maxima přepočtěte na nejvyšší letní teplotu článku, tedy asi 65 °C. Panel s Vmpp 34,8 V klesne na zhruba 31 V. Minimální počet = spodní hranice MPPT okna děleno touto hodnotou. U okna začínajícího na 200 V vychází 7 panelů.
3. Proud. Zkontrolujte, že proud nakrátko panelu nepřekračuje maximální vstupní proud MPPT. U dnešních panelů s Isc kolem 14 A a měničů s limitem 16 A na vstup je to obvykle v pořádku pro jednu větev, ale ne pro dvě paralelní.

Výsledkem je rozsah, ne jedno číslo. V uvedeném příkladu 7 až 21 panelů na string. Prakticky se volí spíš k horní části rozsahu, protože vyšší napětí znamená nižší proud, tedy nižší ztráty v kabelech a tenčí vodiče.

Paralelní větve na jednom vstupu

Dvě větve se dají spojit paralelně na jeden MPPT, pokud mají stejný počet panelů stejného typu ve stejné orientaci. Napětí zůstane stejné, proudy se sečtou. Musíte ohlídat vstupní proud měniče a případně doplnit stringové pojistky.

Rozdílný počet panelů v paralelních větvích je hrubá chyba. Větev s nižším napětím bude tažena k pracovnímu bodu té vyšší a bude odevzdávat výrazně méně, než by mohla.

Kolik vstupů potřebujete

• Jedna střešní plocha → jeden vstup stačí, dva umožní rozšíření.
• Východ–západ → dva vstupy, jeden na každou stranu.
• Jih plus vedlejší plocha → dva vstupy.
• Tři a více ploch → tři vstupy, nebo dvouvstupový měnič a optimizéry na nejmenší ploše.
• Postupné rozšiřování o malé počty panelů → zvažte mikroměniče, u nichž otázka stringů odpadá.

Časté chyby, které jsem viděl

Nejčastěji se počítá napětí naprázdno při 25 °C místo při zimním minimu. Instalace pak běží tři roky bez problému a čtvrtou zimu při −18 °C měnič hlásí překročení vstupního napětí a odstaví se. Pokud vám v mrazivém ránu vypadává výroba, je tohle první podezřelý — souvisejícím postupem se zabývá text o hledání příčiny nulové výroby.

Druhá chyba je opomenutí budoucnosti. Když plánujete baterii nebo nabíjení elektromobilu, budete chtít později přidat panely. Měnič s volným třetím vstupem to umožní bez výměny elektroniky za desítky tisíc.

Jak si výpočet zkontrolovat v nabídce

Projektant vám nemusí ukázat celý výpočet, ale čtyři čísla by v nabídce být měla: počet panelů na string, napětí naprázdno panelu, maximální vstupní napětí měniče a rozsah MPPT okna. S nimi si kontrolu uděláte za pět minut.

1. Vynásobte počet panelů ve stringu napětím naprázdno a přičtěte 12 % na zimní chlad.
2. Výsledek porovnejte s maximálním vstupním napětím měniče. Musí být pod ním s rezervou.
3. Vynásobte počet panelů napětím v bodě maxima a odečtěte 12 % na letní horko.
4. Výsledek musí ležet uvnitř MPPT okna, ne pod jeho spodní hranicí.

Když čtvrtý krok nevyjde, měnič bude v horkých dnech pracovat na hraně a v extrémech se odstaví. Je to chyba, která se projeví až rok po instalaci a hůř se pak dokazuje.