Cienie i blaski mikroinwerterów

Czy wiesz jaką rolę pełnią mikroinwertery w instalacjach solarnych i jakie mają wady oraz zalety?

Czym różnią się w porównaniu do inwerterów / falowników sieciowych?

Jakie są główne różnice między inwerterami stringowymi i mikroinwerterami?

Inwertery stringowe i mikroinwertery to dwa podstawowe typy inwerterów stosowanych w systemach energii słonecznej do przekształcania prądu stałego (DC) generowanego przez panele słoneczne w prąd przemienny (AC), który może być wykorzystywany w domach i firmach.

Mikrofotowoltaiczny inwerter funkcjonuje na podobnej zasadzie jak tradycyjny inwertor sieciowy. Jego głównym celem jest zamiana prądu stałego (DC) generowanego przez panele fotowoltaiczne na prąd przemienny (AC). Tylko prąd przemienny jest w stanie zasilić urządzenia elektryczne używane w domu.

Urządzenia mikroinwerterowe są bardziej wydajne w przypadku instalacji o zmiennych warunkach nasłonecznienia i lepiej nadają się do dachów o złożonym zacienieniu lub wielu orientacjach. Falowniki łańcuchowe są bardziej opłacalne i nadają się do prostych instalacji o stałym nasłonecznieniu.

Mikroinwertery są również dobrze przystosowane do małych instalacji fotowoltaicznych, w których liczba paneli słonecznych jest niewielka. Z kolei tradycyjne falowniki łańcuchowe są zoptymalizowane pod kątem większych systemów i nie są tak elastyczne ani skalowalne jak mikroinwertery.

Funkcje bezpieczeństwa sprawiają, że mikroinwertery są bezpieczniejszym wyborem dla systemów energii słonecznej, zarówno dla instalatora, jak i użytkownika końcowego. Pomagają one również zmniejszyć ryzyko pożaru i zagrożeń elektrycznych, czyniąc je bardziej niezawodną i bezpieczną opcją dla zastosowań związanych z energią słoneczną.

Wady oraz zalety przy wykorzystaniu mikroinwerterów w instalacjach solarnych:

1. Lokalizacja i montaż.

Falowniki łańcuchowe są instalowane są wewnątrz lub na zewnątrz budynku, podczas gdy mikroinwertery montowane są bezpośrednio pod każdym panelem słonecznym. Istnieją również rozwiązania do których można podłączyć 2, 4 czy nawet 6 paneli fotowoltaicznych.

Wyzwania związane z konserwacją mikroinwerterów obejmują kwestie związane z niekorzystnymi warunkami pogodowymi, takimi jak burze i wysokie temperatury, a także potrzebę regularnego monitorowania i konserwacji systemu. Przykładowo, burze z piorunami mogą utrudniać konserwację na miejscu ze względu na śliskie podłoże i ograniczoną widoczność, podczas gdy wysokie temperatury mogą prowadzić do obniżenia wartości znamionowych lub wyłączenia mikroinwerterów, powodując straty w wytwarzaniu energii.
Ponadto zanurzone moduły fotowoltaiczne mogą stwarzać problemy z izolacją i występować może ryzyko porażenia prądem, co wymaga dokładnego monitorowania i procedur konserwacyjnych.
Aby sprostać tym wyzwaniom wyposażone są one w takie funkcje, jak systemy monitorowania na poziomie modułu, zdalna diagnostyka błędów i możliwości analizy, a także zaawansowane poziomy ochrony w celu zapewnienia trwałości i bezpieczeństwa

2. Konwersja na poziomie panelu.

Przekształcanie prądu stałego w prąd przemienny odbywa się na poziomie panelu, podczas gdy falowniki łańcuchowe przekształcają prąd stały z wielu paneli połączonych szeregowo.

3. Maksymalizacja produkcji energii.

Mikroinwertery mogą zmaksymalizować produkcję energii poprzez zapewnienie, że każdy panel działa z optymalną wydajnością, co skutkuje wyższą ogólną wydajnością systemu.
Niektóre konkretne sposoby zwiększania produkcji energii obejmują:

• Tolerancja na zacienienie: mogą kontynuować produkcję energii nawet wtedy, gdy część panelu jest zacieniona, ponieważ optymalizują moc wyjściową każdego panelu niezależnie
• Niedopasowanie paneli: są w stanie kompensować różnice w wydajności paneli, zapewniając, że każdy panel przyczynia się do ogólnej produkcji energii w systemie.
• Nagromadzenie zanieczyszczeń: potrafią zminimalizować wpływ gromadzenia się brudu na wydajność paneli, ponieważ optymalizują moc wyjściową każdego panelu indywidualnie.

Te cechy sprawiają, że są bardziej wydajnym i niezawodnym wyborem dla systemów energii słonecznej, pozwalając właścicielom domów czy firmom zmaksymalizować produkcję energii i zmniejszyć ich zależność od tradycyjnych źródeł energii.
Wadą falowników łańcuchowych jest ograniczenie produkcji prądu przez panel o najniższej wydajności w łańcuchu.

4. Monitorowanie.

Mikroinwertery zapewniają monitorowanie na poziomie panelu, podczas gdy falowniki łańcuchowe zapewniają monitorowanie na poziomie systemu.

Monitorowanie na poziomie modułu oferowane przez mikroinwertery, umożliwia monitorowanie mocy wyjściowej każdego pojedynczego panelu słonecznego. Funkcja ta umożliwia precyzyjne wykrywanie usterek i innych problemów z wydajnością, pozwalając na zdalne rozwiązywanie problemów i eliminując potrzebę czasochłonnego ręcznego testowania każdego panelu słonecznego.

Potencjalny pojedynczy punkt awarii w systemie energii słonecznej odnosi się do ryzyka, że awaria pojedynczego komponentu, takiego jak falownik centralny lub łańcuchowy, może doprowadzić do znacznego spadku ogólnej wydajności systemu. Kwestia ta była przedmiotem troski w branży solarnej, szczególnie w instalacjach solarnych na skalę użytkową. Zastosowanie mikroinwerterów i wielomodułowych mikroinwerterów (MMMI) może jednak zmniejszyć to ryzyko, eliminując pojedynczy punkt awarii. W przeciwieństwie do falowników centralnych lub łańcuchowych, mikroinwertery są podłączone bezpośrednio do wyjścia każdego panelu słonecznego i działają niezależnie. W związku z tym awaria jednego mikroinwertera ma znikomy wpływ na ogólną produkcję energii i nie ma potrzeby pilnej naprawy lub wymiany uszkodzonej jednostki. Takie podejście, znane jako “odporność systemów operacyjnych”, przyczynia się do trwałości i ekonomicznej opłacalności systemów energii słonecznej. Dodatkowo, zastosowanie monitorowania wydajności o wysokiej ziarnistości pozwala na świadome podejmowanie decyzji dotyczących konserwacji i napraw, co dodatkowo zwiększa niezawodność systemu. Ogólnie rzecz biorąc, zastosowanie mikroinwerterów pomaga uniknąć potencjalnego pojedynczego punktu awarii, zapewniając ciągłą produkcję energii i chroniąc inwestycje w energię słoneczną oraz zapewniając szybszy zwrot nakładów poniesionych na inwestycję.

5. Rozbudowa systemu lub zmiana konfiguracji.

Mikroinwertery ułatwiają rozbudowę systemu solarnego poprzez dołączanie dodatkowych paneli w dowolnej konfiguracji do już istniejącej instalacji, podczas gdy falowniki łańcuchowe mogą być ograniczone przez swoją moc maksymalną lub wymagać dodatkowych zmian przy zwiększaniu ilości paneli.

Zwiększona elastyczność projektu jest ich kluczową zaletą, oferując możliwość instalacji paneli słonecznych w różnych orientacjach lub obszarach zacienionych, maksymalizując w ten sposób ogólną wydajność systemu.
Ta elastyczność pozwala na bardziej dostosowany układ systemu i ułatwia rozbudowę lub modyfikację instalacji solarnych, zapewniając skalowalność dla przyszłych potrzeb energetycznych.
Skalowalność jest ich istotną przewagą nad inwerterami stringowymi, ponieważ są one wysoce elastyczne w konfiguracji oraz można je łatwo dodawać lub usuwać w razie potrzeby, co ułatwia rozbudowę lub modyfikację istniejącego już systemu solarnego.
Ta cecha zapewnia elastyczność w zakresie przyszłych potrzeb energetycznych i pozwala właścicielom instalacji fotowoltaicznych zacząć produkcję własnej energii ze źródeł odnawialnych nawet od kilku paneli i stwarza możliwość rozbudowy w razie potrzeby bez potrzeby większych modyfikacji i z minimalnym nakładem kosztów.

6. Koszt.

Inwertery stringowe są generalnie tańsze niż mikroinwertery.

Wyższy koszt początkowy jest istotną wadą mikroinwerterów w porównaniu z tradycyjnymi falownikami łańcuchowymi.
Jednakże wyższy koszt początkowy za watogodzinę niekoniecznie oznacza, że mikroinwertery będą ostatecznie kosztować więcej, ponieważ należy wziąć pod uwagę kilka innych czynników, takich jak prostsza i mniej czasochłonna instalacja, lepsza trwałość i dłuższa żywotność.
W związku z tym wyższy koszt początkowy mikroinwerterów może zostać zrównoważony przez ich długoterminowe korzyści i oszczędności kosztów

7. Gwarancja na mikroinwertery.

Mikroinwertery mają zazwyczaj dłuższe gwarancje niż falowniki łańcuchowe. Solidne falowniki sieciowe mają podstawową gwarancję na 5 do 10 lat podczas gdy mikroinwertery mogą pochwalić się gwarancją podstawową nawet na 12 lat i więcej.

8. Zwiększone bezpieczeństwo.

Zwiększone bezpieczeństwo jest istotną zaletą mikroinwerterów w porównaniu z tradycyjnymi falownikami łańcuchowymi. Oferują one kilka korzyści w zakresie bezpieczeństwa a mianowicie:

• Niższe napięcie DC: przekształcają prąd stały generowany przez panele słoneczne w prąd przemienny na poziomie panelu, co skutkuje niższym napięciem stałym (zazwyczaj poniżej 60 V) w porównaniu z falownikami łańcuchowymi, które mogą mieć napięcie stałe do 600 V w systemach mieszkalnych i 1000 V w systemach komercyjnych.
• Niższe napięcie DC zmniejsza ryzyko porażenia prądem i pożaru.
• Natychmiastowa konwersja na prąd przemienny: konwertują prąd stały na prąd przemienny na poziomie panelu, co oznacza, że nie ma potrzeby prowadzenia kabli wysokiego napięcia prądu stałego z paneli do inwertera. Eliminuje to ryzyko wyładowań łukowych i pożarów spowodowanych przez kable wysokiego napięcia prądu stałego.
• Funkcja szybkiego wyłączania (RSD): Wiele z tych urządzeń jest wyposażonych w funkcję RSD, która umożliwia szybkie wyłączenie systemu w przypadku sytuacji awaryjnej, takiej jak pożar lub awaria sieci. Funkcja ta jest wymagana przez prawo w Stanach Zjednoczonych i oczekuje się, że zostanie również przyjęta w Unii Europejskiej.
• Zastosowanie wysokiej jakości krytycznych komponentów i wdrożenie funkcji szybkiego wyłączania (RSD) przyczynia się do ogólnego bezpieczeństwa i niezawodności systemów mikroinwerterów.
• Bezpieczna instalacja: są łatwiejsze w instalacji, co zmniejsza ryzyko obrażeń podczas instalacji. Ponieważ prąd w systemie energii słonecznej gromadzi się już podczas instalacji, nawet przed podłączeniem, mikroinwertery minimalizują ryzyko porażenia prądem.
• Bezpieczeństwo pożarowe: są bezpieczniejsze dla strażaków, ponieważ przestają wytwarzać energię w ciągu 30 sekund w przypadku awarii sieci elektrycznej lub wyłączenia. Zmniejsza to ryzyko pożaru i porażenia prądem.
• Standardy jakości i bezpieczeństwa: Rosnąca uwaga poświęcana jakości i bezpieczeństwu w branży solarnej, w tym szkoleniom i certyfikacji instalatorów oraz kontroli instalacji solarnych, pomaga zapewnić, że urządzenia te są instalowane bezpiecznie i prawidłowo.

Wybór między inwerterem a mikroinwerterem w przypadku systemów fotowoltaicznych zależy od wielu czynników. Mikroinwertery posiadają wiele zalet, takich jak zapewnienie wysokich uzysków energetycznych nawet przy trudnych warunkach montażowych.

Ostateczną decyzję, mikroinwertery czy falownik, najlepiej jest powierzyć specjaliście, który dobierze odpowiednie rozwiązania dostosowane do konkretnych potrzeb klienta.