Malo o solarnim inverterima

Najčešće pitanje u posljednje vrijeme je ono o solarnim inverterima. S obzirom da u današnje vrijeme svatko ima pristup internetu, a samim time i milijunima informacija, vrlo je jednostavno prosječnoj osobi dobiti sve relevantne informacije koje ju zanimaju. Međutim, isto tako je vrlo lako dezinformirati se, s obzirom da je dio tih informacija na internetu napisano od strane poluupućenih osoba koje često izostave neke bitne informacije ili šturo objasne određene osnovne informacije kojih se prosječni kupac onda uhvati kao pijan plota - jer misli da je sve što je napisano na internetu istina.

U ovom članku pokušat ćemo objasniti vrste solarnih invertera, njihove prednosti i nedostatke kao i zablude s kojima se često susrećemo.

Prvo ćemo malo o solarnim panelima.

Solarni paneli su uređaji koji prikupljaju sunčevu energiju i pretvaraju ju u električnu. Solarni panel se sastoji od solarnih ćelija. Svaka solarna ćelija ima određeni izlazni napon. Moderni solarni paneli imaju između 120 i 144 solarne ćelije koje su uglavnom vezane u seriju kako bi panel imao određeni izlazni napon koji je upotrebljiv modernim solarnim inverterima. Kao primjer navodimo sljedeći solarni panel:

Uzet ćemo zadnji stupac kao primjer. Navedeni solarni panel je snage 550W, izlaznog napona 42,28 V i maksimalne struje 13,02 A.

Sad možemo krenuti o inverterima

Da bismo električnu energiju iz solarnih panela učinili upotrebljivom u kućanstvima i industriji, ključna komponenta koja nam je potrebna je solarni pretvarač (inverter). Solarni pretvarači igraju ključnu ulogu u pretvaranju istosmjerne struje (DC) koju generiraju solarni paneli u izmjeničnu struju (AC) koja se koristi u našim domovima i industriji.

Solarne invertere možemo podijeliti na sljedeće:

1. Mrežni inverter:
   a. Centralni (string) inverter
   b. Mikroinverter
   c. Centralni (string) inverter s optimizatorima
2. Hibridni inverter
3. Samostalni inverter

Centralni mrežni inverter

Centralni mrežni inverter je najčešće korištena vrsta mrežnog solarnog invertera. Navesti ćemo primjer jednog centralnog mrežnog invertera:

U tehničkom opisu invertera možete vidjeti određene ključne podatke, a uzet ćemo kao primjer zadnji stupac:

• Snaga invertera - 15 kW (15.000W)
• Maksimalna snaga panela koja se može spojiti na inverter - 22,5 kW (22.500 W)
• MPPT voltage range - 140V-1000V. To je radni napon sa solarnih panela koji inverter podržava.
• No. of MPP trackers - MPP tracker ili skraćeno MPPT je ključni dio centralnog invertera koji preuzima istosmjerni DC napon sa solarnih panela.
• No. of PV strings per MPP tracker - maksimalni broj tzv. "stringova", nizova ili skupina panela koje svaki MPPT podržava. Za inverter MOD 15KTL3-X možemo vidjeti da ima 2 MPPT-a, te da svaki MPPT podržava dva stringa. Što znači da na ovaj inverter možemo spojiti maksimalno 4 skupine panela povezane u seriju.

Recimo da želimo spojiti gore navedeni solarni panel na ovaj inverter. Navedeni solarni panel je snage 550W i izlaznog napona 42,28V. Vidjeli smo da ovaj inverter podržava maksimalno 1000V od strane panela. Što znači 1000V/42,28V = 23,65. Odn. možemo spojiti maksimalno 23 navedena solarna panela u jedan niz na navedeni solarni inverter. Nadalje, s obzirom da je minimalni ulazni napon koji inverter podržava 140V, istom računicom računamo koliko minimalno panela moramo spojiti u niz (string) kako bi inverter uopće mogao funkcionirati. Pa - 140V/42,28V = 3,31, odn. moramo spojiti najmanje 4 solarna panela koji će nam davati 169,12 V. Zaključujemo da u jedan niz moramo spojiti između 4 i 23 solarna panela.

Ako razmjeravanjem krova zaključimo da nam na krov može stati recimo 32 navedenih solarnih panela snage 550W, zaključujemo da je maksimalna snaga koju možemo montirati na naš krov 17,6 kW. Vraćamo se na dosad prikupljene informacije - inverter ima 2 MPPT-a i dva ulaza po svakom MPPT-u, odn. podržava ukupno 4 niza panela. Na svaki ulaz na inverteru možemo bez problema spojiti 8 panela. Svaki niz od 8 panela će davati 338,24V i 4,4 kW.

Navedena 32 panela možemo podijeliti i samo u dva niza po 16 panela. Tad će svaki niz davati 676,48V i 8,8 kW.

Prednosti centralnih invertera su:

• Jednostavna montaža,
• Jednostavno spajanje solarnih panela,
• Jednostavno održavanje,
• Povoljnija su opcija nego drugi inverteri,
• Jednostavno spajanje na internet i daljinsko praćenje jer se u pravilu montiraju negdje unutar kuće gdje je pokrivenost WiFi signalom kućnog rutera jako dobra, za razliku od mikroinvertera koji se montiraju na krov i kod kojih je potrebno često koristiti pojačivače signala,

Nedostaci centralnih invertera su:

• Veća osjetljivost na eventualna zasjenjenja solarnih panela. Ako jedan panel u nizu bude pod sjenom, on u pravilu remeti sve ostale solarne panele u nizu. Iako, s modernim half-cell solarnim panelima, taj efekt je minimaliziran.
• Nemogućnost praćenja svakog pojedinog panela kao što je to slučaj s mikroinverterima.
• Bilo kakav kvar na centralnom inverteru dovodi do nefukncioniranja cijele solarne elektrane.

Centralne invertere bez optimizatora je najbolje montirati na krovove s jednom ili dvije orijentacije, s minimalno sjena koje bi mogle prikrivati solarne panele u određenim dijelovima dana.

Centralni inverteri s optimizatorima

Centralni inverteri s optimizatorima su identični kao i klasični centralni inverteri, samo što je kod ovakvog sustava dodan po jedan optimizator na svaki solarni panel na krovu.

Spomenuli smo ranije da se solarni paneli kod centralnih invertera spajaju u seriju i da često zasjenjenost jednog solarnog panela može smanjiti proizvodnju cijelog niza u kojem se taj solarni panel nalazi. Optimizatori rješavaju ovaj problem korištenjem MPPT tehnologije na svakom pojedinom panelu. Montiraju se na stražnju stranu svakog pojedinačnog solarnog panela, prate njihovu maksimalnu izlaznu snagu i reguliraju njihov napon prije nego pošalju struju centralnom inverteru.

Rezultat toga su optimizirane performanse svakog pojedinog solarnog panela bez obzira na orijentaciju, sjenu ili čak oštećenje ploče.

Prednosti optimizatora su:

• Veća efikasnost cijele solarne elektrane u oblačnim uvjetima,
• Mogućnost daljinskog praćenja svakog solarnog panela na krovu,

Nedostaci optimizatora su:

• Povećavaju ukupnu investiciju. Ako imate 20 solarnih panela na krovu, potrebno je staviti 20 optimizatora. Prosječna cijena optimizatora je 50 eura, što povećava ukupnu investiciju za 500 eura.
• Složenija montaža što povećava cijenu montaže izvođača,
• Složenije puštanje u pogon. Ako želite mogućnost daljinskog praćenja, potrebno je svaki optimizator povezati na internet, što za sobom vuče dodatne troškove kao što su trošak dodatnog "Cloud connect" paketa opreme za povezivanje svih optimizatora. Što povećava investiciju za dodatnih 200-300 eura.
• Složeniji popravak u slučaju kvara. S obzirom da se optimizatori nalaze na krovu ispod panela, ako dođe do njihovog kvara potrebno je demontirati solarne panele kako bi došli do pokvarenog optimizatora.

Mikroinverteri

Mikroinverteri su uređaji kao i centralni inverteri, samo što su manje snage i montiraju se na krovu ispod solarnih panela. Ako je ukupna snaga solarnih panela 10 kW, umjesto jednog centralnog invertera odabrat ćete 5 mikroinvertera po 2 kW, ili čak 10 mikroinvertera snage 1 kW. Mikroinverteri se odabiru kad je krov na kojem se montiraju solarni paneli kompliciran:

• Ako postoji dvije ili više orijentacija krova,
• Ako postoje određena zasjenjenja krova,

U slučaju odabira mikroinvertera, konverzija iz istosmjerne u izmjeničnu električnu energiju obavlja se direktno na krovu. S krova se vuku izmjenični kabeli i spajaju direktno na elektrodistribucijsku mrežu. Tako da nije potrebno osigurati prostor za dodatne uređaje unutar kuće, osim za zaštitni ormar solarne elektrane.

Prednosti mikroinvertera su slične kao i one optimizatora:

• Veća efikasnost cijele solarne elektrane u oblačnim uvjetima i uvjetima kad postoje zasjenjenja solarnih panela,
• Mogućnost daljinskog praćenja svakog solarnog panela na krovu.

Kao i nedostaci:

• Povećavaju ukupnu investiciju. Cijena centralnog solarnog invertera snage 10 kW je otprilike 2000 eura. Dok je prosječna cijena mikroinvertera snage 1 kW oko 300 eura. Što znači da Vam za 10 mikroinvertera treba otprilike 1000 eura više nego za jedan centralni inverter od 10 kW.
• Složenija montaža i puštanje u pogon. Što povećava cijenu montaže.
• Složeniji popravak u slučaju kvara. S obzirom da se mikroinverteri nalaze na krovu ispod panela, ako dođe do njihovog kvara potrebno je demontirati solarne panele kako bi došli do pokvarenog mikroinvertera.

Mikroinverteri izgledaju slično kao i optimizatori, samo što ih postoji različitih snaga, tako da je moguće spajati više solarnih panela na jedan mikroinverter ovisno o njegovoj snazi.

Hibridni inverteri

Hibridni inverteri su centralni inverteri s mogućnošću proširenja sustava sa baterijama. Postoji nekoliko razloga iz kojih biste htjeli odabrati hibridni inverter:

• Kuća se nalazi na području u kojem su česti nestanci električne energije, pa želite imati električnu energiju čak i kad ostatak područja nema,
• Otkupna cijena električne energije prema opskrbljivaču je jako niska, pa biste uz bateriju višak električne energije pohranjivali u nju umjesto u elektrodistribucijsku mrežu,
• Drugi razlozi - imate viška novca i ne znate gdje ćete s njim.

Moderni hibridni inverteri su iznimno napredni uređaji, koji osim standardnih osobina centralnog invertera posjeduju niz drugih osobina i prednosti (ovisno od proizvođača do proizvođača):

• Mogućnost spajanja baterija,
• Mogućnost izoliranog rada bez elektrodistribucijske mreže,
• Mogućnost spajanja agregata kao dodatnog izvora električne energije,
• Mogućnost spajanja mikroinvertera (ne nude svi proizvođači ovu opciju),
• Mogućnost spajanja optimizatora.

Glavni nedostatak hibridnih invertera je cijena. Skuplji su 2-3 puta nego klasični centralni inverteri. Osim toga, cijena invertera ne uključuje bateriju koja povećava investiciju za dodatnih nekoliko tisuća eura (ovisno o kapacitetu i količini baterija).

Hibridni inverter je izgledom sličan kao i centralni inverter. Razlika je u tome što dodatna zaštita hibridne solarne elektrane zahtijeva više mjesta nego kod centralnog invertera. Tako da u pravilu morate odvojiti cijeli jedan zid prostorije kako biste na njega mogli smjestiti sve komponente hibridnog sustava - inverter, baterije, zaštitni ormar invertera, zaštitni ormar baterija, mnogo više kabela itd.

Samostalni inverteri

Samostalni inverteri su gotovo isti kao i hibridni. Glavna razlika između dva je ta što samostalni inverter nema mogućnost slanja viška električne energije u mrežu. Zapravo mu ta mogućnost i ne treba jer se samostalni inverteri uglavnom montiraju na lokacijama na kojima uopće nema električne energije. Dodatne razlike između hibridnog i samostalnog invertera su:

• Samostalni inverter je često povoljniji nego hibridni,
• Samostalni inverteri (ovisno o modelu i proizvođaču) mogu raditi i na niskonaponskim baterijama od 12V, pa sve do visokonaponskih baterija od par stotina volti, dok hibridni inverteri uglavnom rade na 48V baterijama, a veći dio na visokonaponskim baterijama od nekoliko stotina volti i više.

Kao što vidite, postoje različite vrste invertera za različite uvjete rada i različite potrebe. U pravilu, ako želite investirati u vlastitu solarnu elektranu, ukratko ćemo nabrojati naše savjete koju opciju odabrati:

• Centralni inverter bez optimizatora - ako je krov kuće na maksimalno dvije orijentacije bez ikakvih zasjenjenja tijekom dana, onda je centralni inverter bez optimizatora najbolja i najbrže isplativa opcija za Vas.
• Centralni inverter s optimizatorima - ako jedan ili više objekata (dimnjak, drveće, susjedne kuće) baca sjenu na krov kuće, bez obzira na broj orijentacija krova.
• Mikroinverter - ako jedan ili više objekata (dimnjak, drveće, susjedne kuće) baca sjenu na krov kuće, bez obzira na broj orijentacija krova, te ne želite nikakve druge kompomente solarne elektrane unutar kuće.
• Hibridni inverter - Ako želite ostaviti mogućnost proširenja sustava s baterijama.
• Hibridni inverter s optimizatorima - Ako želite ostaviti mogućnost proširenja sustava s baterijama, a osim toga postoje određena zasjenjenja na krovu.
• Samostalni inverter - za vikendicu na kojoj uopće nemate struje.