Pastatas gali būti ne tik pasyvus energijos vartotojas, bet ir jos gamintojas – pats sau pasigaminti reikalingą energijos kiekį arba bent dalį jos. Energijai gaminti visų pirma stengiamasi naudoti vietinius ir atsinaujinančius energijos išteklius. Šiltam vandeniui ruošti vis dažniau naudojami fotovoltiniai saulės moduliai.

Pagaminta energija dažniausiai naudojama tame pačiame pastate, kur ji pagaminama, t. y. sunaudojama įvairiose vietinėse elektrą ar šilumą gaminančiose sistemose, aplenkiant energetikos sistemos elektros tinklą. Taip išvengiama nuostolių, susijusių su energijos perdavimu dideliais atstumais. Taupumo sumetimais, tik vietoje nepanaudoti energijos likučiai galėtų būti tiekiami į elektros tinklą. Tokių galimybių yra gana daug. Ypač geras perspektyvas naudoti kur kas daugiau atsinaujinančios energijos turi pastatai, kuriuose energijos poreikiai sudaro apie 40 proc. visos šalyje sunaudojamos energijos.

Saulės energiją panaudoti tiesiogiai sunku tiek dėl metų, tiek ir paros netolygaus saulės energijos intensyvumo pasiskirstymo. Todėl labai svarbu šią energiją pasiimti kuo efektyviau. Šilto vandens ruošimas naudojant saulės energiją – vienas iš patraukliausių ir dažniausiai individualių vartotojų taikomų alternatyvios energijos panaudojimo būdų. Modernizuojant esamas šildymo sistemas, naujos sistemos pasirinkimui įtakos turi tokie veiksniai, kaip sistemos bei jos įdiegimo kaina, sistemos ilgaamžiškumas, efektyvumas, montavimo ir priežiūros paprastumas, modernizavimo galimybės.

Pasirinkus fotovoltinius saulės modulius, prie atsinaujinančių energijos šaltinių galima pereiti minimaliai pertvarkant jau esamą sistemą. Tai patrauklu daugeliui vartotojų, nes įdiegimas nereikalauja jokių papildomų santechninių įrenginių (vamzdynų, siurblių ar net paties šildytuvo) keitimo. Taip pat nėra sunku šią sistemą prižiūrėti.

Valdiklio svarba

Fotoelektriniai moduliai gali atiduoti maksimalią galią į apkrovą tuomet, kai jų vidinė varža bei apkrovos varža yra vienodos. Šiam uždaviniui spręsti yra naudojami valdikliai, kuriuose realizuoti maksimalios galios taško (MGT) paieškos algoritmai leidžia, reguliuojant išėjimo įtampą, keisti ekvivalentinės apkrovos dydį.

Aleksandro Stulginskio universiteto mokslininkai, glaudžiai bendradarbiaudami su verslu, jau kelerius metus bando prietaisą Nektar Sun, kurio pagrindinė funkcija yra perduoti maksimalią saulės modulio generuojamą galią vandens šildytuvo kaitinimo elementams. Nuo pat šio prietaiso sukūrimo pradžios juo valdoma apie 250 įrengtų saulės elektrinių, iš kurių beveik pusė – užsienyje. Tai skatina šį prietaisą nuolat tobulinti, naudojant pažangesnes technologijas bei medžiagas.

Nectar Sun – tai specializuotas valdiklis, skirtas jau buityje esamam karšto vandens šildytuvui prijungti prie fotovoltinių modulių. Valdiklyje realizuotas efektyvus maksimalios galios taško paieškos algoritmas ir patogus valdymas. Nectar Sun pagrindas – DC/ DC nuolatinės srovės keitiklis. Impulsų trukmės (PWM) reguliavimas leidžia maksimaliai efektyviai suderinti apkrovą (elektrinį kaitinimo elementą, įmontuotą šildytuve) su prijungtais PV moduliais.

Būtent toks reguliavimo principas realizuotas Nectar Sun valdiklyje. Nors valdiklis labai efektyvus, bet turi vieną trūkumą, į kurį privaloma atsižvelgti. Tai – prietaiso atiduodama apkrovai nuolatinė srovė.

Nors nuolatinė srovė neriboja prietaiso techninių galimybių, tačiau kelia papildomų reikalavimų, instaliuojant į jau esamą vandens šildymo sistemą. Esmė ta, kad nuolatinė srovė sudaro sąlygas elektros lankui atsirasti elektrinės grandinės komutacinėje dalyje.

Elektros lankas (kartais vadinamas Voltos lanku) yra elektros išlydis, atsirandantis veikiant žemai (40 V ir daugiau) įtampai, tačiau esant gana didelei srovei grandinėje (dešimtys ir šimtai amperų).

Dėl to Nectar Sun valdiklis buvo patobulintas, realizuojant DC/AC nuolatinės į kintamą srovės keitiklį. Kadangi valdiklis specializuotas šildytuvui, galima apsiriboti minimaliais reikalavimais kintamai srovei. Šiuo atveju buvo pritaikyta dvipusė H tiltelio schema.

Šioje schemoje realizuotas stačiakampės moduliacijos veikimo principas. Gaunama DC/AC keitiklio įtampos išėjimo kreivė yra vadinama modifikuota sinusoide ir yra pritaikoma keičiant nuolatinę įtampą į kintamąją.

Pagerintos eksploatacinės savybės

Valdiklyje Nectar Sun esantį DC/DC keitiklį patobulinus į DC/AC kartu su esamu impulsų trukmės (PWM) reguliavimu ir maksimalios galios taško (MGT) paieškos algoritmu, ženkliai pagerintos prietaiso eksploatacinės charakteristikos.

Modifikuotos sinusoidės keitikliai yra gerokai ekonomiškesni nei produktai su taisyklingu sinusu, kadangi nereikalauja papildomų schematinių sprendimų, būtinų sinusinio signalo formai sukurti LC filtrų elektros grandinėje. Tad modifikuotos sinusoidės turi didelį pranašumą, kai apkrova yra elektrinis variklis, lemputė ar elektrinis kaitinimo elementas. Šie keitikliai naudoja DC srovę daug efektyviau, t. y. su gerokai mažesniais nuostoliais.

Kitas svarbus prietaiso patikimumo parametras – srovės komutavimo schema, kontaktų atjungimo (sujungimo) galia. Nectar Sun su kintamos srovės DC/AC keitikliu yra ekonomiškesnis, kadangi jam nereikia brangių nuolatinės srovės komutavimo įrenginių. Palyginimui: tos pačios relės kontaktinės grupės galia techninėse sąlygose nurodyta kaip ribinė leistinoji parametro vertė kintamai ir nuolatinei srovei yra 5 A – 220 VAC įtampai ir 5 A – 24 VDC nuolatinei įtampai.

Šio valdiklio eksploatavimo trukmei labai svarbu ribinė leistinoji parametro vertė (didžiausia ar mažiausia), kuriai esant dar galima elektros įrenginio eksploatacija bei resursas. Jam artėjant prie ribinio, elektros įrenginio patikimo darbo eksploatacija toliau yra pavojinga arba netikslinga. Be to, eksploatuojant įrenginį arti didžiausios ribinės leistinos parametro vertės, jo patikimo darbo resursas trumpėja.

***

Kodėl verta rinktis patobulintą Nectar Sun valdiklį su kintamos srovės DC/AC keitikliu:

• nereikalauja nuolatinės srovės komutavimo įrenginių;
• paprasta gamyba;
• maža kaina;
• didelis patikimumas;
• ypač paprastas, neinvazinis fotovoltinės PV sistemos prijungimas prie jau sumontuotos vandens kaitinimo sistemos.