Fotovoltaický ohřev vody

Podařilo se mi sehnat vyřazené panely ze solární elektrárny a tak jsem se rozhodl z nich poskládat sestavu na ohřev vody. Panely mají cca rozměr 1,9x0,9m a jsou složené ze 72 článků. Těchto 72 článků je rozděleno na 4 sekce po 18ti článcích spojených paralelně. Abych zjistil co je na panelech špatně, připojil jsem na každý panel odporovou zátěž, voltmetr a ampérmetr. Z kartonu jsem vystřihl pruh široký tak, aby zakrýval vždy ¼ panelu a postupně jimi zakrýval při slunečném počasí jednotlivé sekce 18ti článků. Zjistil jsem, že na každém panelu je vždy poškozená jedna sekce a panel dával tak pouze ¾ výkon.

Závady byly následovné:

1. vypálený jeden článek v sekci. Panel měl snížený výkon, většinou se jednalo o mechanicky poškozený článek, který nedokázal dát stejně velký proud jako ostatní články v řetězu. Díky tomu se ten článek přehřívá a postupně vypaluje. To se projevuje zpředu změnou barvy článku do hnědé, zezadu pak poškozenou plastovou izolací.

2. přerušení pásků vodičů z posledního článku sekce, v rohu panelu, díky zatečení vody – pod sklem byla vidět voda a zarosení, u posledního článku vždy v rohu panelu pak modrá barva z oxidace vodičů. Panel dával pouze ¾ výkon.

Původně jsem se domníval, že budu měnit jednotlivé články z jiného panelu, ale zjistil jsem, že se jedná v podstatě o nerozebíratelný sendvič několika vzájemně slepených vrstev. Rozhodl jsem se proto ty poškozené články neřešit a pouze je překlenováním obejít a zbylé články v sekci propojit. Není to zřejmě ideální řešení, ale v praxi se zatím ukázalo jako zcela přijatelné a panely dávají opět takřka svůj maximální výkon, viz dále.

Oprava vypáleného článku spočívala v přerušení přívodního pásku z horní části článku (proškrábáním článku) a napojení pásků ze spodní části na článek následující.

Oprava zatečení vody do panelu spočívala v odstranění krycí fólie nad hlavním sběrným napěťovým páskem a napojením předcházejícího článku na toto vedení.

Panel jsem následně přetěsnil zvenku, mezi sklem a hliníkovým rámem, silikonovým tmelem a po vyschnutí vnitřní kondenzace „zatlapal“ panel i z druhé strany u krycí fólie.

Při požadovaném napětí MPPT měniče do 400V mi vyšel počet panelů na 9. Vzhledem k tomu, že panely zřejmě budou i v budoucnu vyžadovat „údržbu“, rozhodl jsem se je, z důvodu lepšího přístupu, umístit na zem. Za tímto účelem vznikla jednoduchá ocelová konstrukce se zabetonovanými patkami, doplněná hromosvodem.

Vývod do měniče je jištěn pojistkami 10A a bleskojistkami na 500V.

Jak jsem se zmínil v úvodu, záměrem byl ohřev teplé užitkové vody. Abych z panelů získal co největší výtěžnost, zapojil jsem mezi panely a bojler MPPT měnič SITON 210. Ten převádí stejnosměrný proud z panelů na střídavý s proměnnou střídou. Při automatickém provozu pak měří proud s napětím a vypočítává výkon panelů. Změnou střídy se pak snaží neustále dosáhnout co nejvyššího výkonu na topných spirálách.

Protože dosavadní ohřev vody se prováděl nepřímo pomocí plynového kotle, rozhodl jsem se tento způsob zachovat, ale vyměnil jsem původní akumulační nádrž za Dražický bojler OKC 300 NTRR/SOL. Tento bojler má dva trubkové tepelné výměníky, na horní je zapojený ten plynový kotel a ohřívá vodu v případě špatného počasí. Na dolní je v plánu zapojit kotel na pevné palivo. Dále se dají do tohoto bojleru namontovat dvě topné jednotky na 230V, které využívám právě na ohřev vody solárními panely. Funguje mi to následovně: horní jednotka, která je cca uprostřed výšky bojleru, dostala termostat s přepínacím kontaktem a nahřívá jako první vodu na 65 stupňů. V okamžiku kdy nahřeje „horní“ vodu na tuto teplotu, přepne termostat na spodní jednotku u dna a ta ohřívá pak celý bojler na 80 stupňů. Tím je zajištěno, že i při horším počasí je nahřátá část vody na použitelnou teplotu, v případě kdy svítí slunko celý den, je pak nahřáto večer 300l vody na 80 stupňů v celém objemu :-)

Pokud nesvítí slunce vůbec a teplota v bojleru cca ve střední části nemá 50 stupňů, sepne se díky dalšímu termostatu ohřev plynovým kotlem.

Sestavu oživuji postupně cca 2 měsíce. Za tu dobu bojler odebral z panelů cca 390kWh, plynem se nahříval za tu dobu při špatném počasí jen párkrát :-) Maximální napětí na panelech bylo podle údajů z MPPT regulátoru 387V, proud 9,5A. Celých 300l horké vody se samozřejmě za den nespotřebuje a tak následující den, při slunečném počasí, dochází k ukončení ohřevu už po poledni. Bojler musel být vzhledem k vysoké teplotě vody doplněn na výstupu termostatickou jednotkou, která udržuje teplou vodu do kohoutků na přijatelné výši.

Je prosinec, solární ohřev má za sebou necelých 6 měsíců provozu a za tu dobu do bojleru dodal přes 900kWh energie. Poslední dobou je to už bohužel hodně slabé, samé mlhy a navíc dvě nově postavené budovy u sousedů mi stíní slunce, které je už nízko nad obzorem. Podařilo se mi sehnat další panely, tak ty už půjdou po opravě v létě na střechu.

Konec února, za cca ¾ roku mám „natočeno“ ze solárů přes 1000kWh. Momentálně mi to při slunečném dni kolem poledne dává cca 1,5kW a bojler se nahřívá na 70 st.

S podzimem kotelna zvolna přešla na další plánované ohřívání vody a to plynem a dřevem.

Nakonec jsem to provedl následovně: Na kohout, který je u kotle na dřevo jsem nainstaloval servo k1, na trubku od kotle pak teplotní čidlo t1. Oběh teplé vody z kotle na dřevo zajišťuje čerpadlo č2. Další servo s kohoutem je u kotle na plyn k2 a v kotli pak čidlo t2. Oběh vody zajišťuje čerpadlo č1. Na bojler jsem nainstaloval jedno čidlo teploty do horní části t3 a další do spodní části t4. U bojleru je pak třetí servo, které připíná mezi přívodem vody pro ohřívání horní a spodní části. Aby teplá voda z bojleru neutíkala a bojler nechladnul, jsou na vstupech teplé vody od kotlů přidané zpětné klapky. Celé to řídí procesor PICAXE a přehledně zobrazuje na LCD.

Provoz se dá vybírat přepínačem buď ručně, nebo vše nechat na automatice. V tomto provozu, pokud se zatopí dřevem, začne bojler přednostně nahřívat horní část, pokud teplota v kotli poklesne pod teplotu vody v bojleru nahoře, přepne se na dohřev části spodní. Když se netopí dřevem, slunce nesvítí a teplota v bojleru poklesne nahoře pod 45 stupňů, zapne se plyn, nahřeje vršek na 55 stupňů a horkou vodou co zbyla v kotli, se pak dohřívá opět spodní část bojleru, dokud se teploty takřka nevyrovnají. Tím je zajištěno, že se zužitkuje všechna horká voda nahřátá dřevem, nebo plynem. Pokud se sepne prostorový termostat v obýváku, celý systém se přepne na topení plynem s přednostním dohřevem vody v bojleru. Paměť procesoru není veliká, ale zbylo tam ještě trochu místa, tak jsem naprogramoval cca jednou za měsíc i automatické protočení obou čerpadel a otevření/zavření všech ventilů.

Návrat do menu