Избор на соларен инвертор

• В епохата на соларната революция пазарът предлага огромно разнообразие от варианти по отношение на основните компоненти на фотоволтаичните централи
  
  
• Инверторите са ключови елементи на всяка битова, търговска и индустриална PV инсталация
  
  
• Първата стъпка в процеса по избор на оптимално решение обикновено е свързана с проучване на различните типове предлагани на пазара инвертори 

В епохата на соларната революция пазарът предлага огромно разнообразие от варианти по отношение на основните компоненти на фотоволтаичните централи. Инверторът е ключов елемент на всяка битова, търговска и индустриална PV инсталация, но е трудно да се открие решение с абсолютно универсална приложимост. При планирането на инвестиция в подходящ модел соларен инвертор за конкретен сценарий е необходимо да се вземат предвид редица ключови фактори и характеристики на системата, като основните сред тях ще разгледаме в настоящия материал.

Селектиране на подходящия тип инвертор

Първата стъпка в процеса обикновено е свързана с проучване на различните типове системи в каталозите на популярните производители, които варират в широки граници по капацитет, ефективност, технически параметри и функции. И макар водещата функция на двата основни вида решения – стринговите инвертори и микроинверторите, да е една и съща – преобразуване на генерирания постоянен ток в променлив, те значително се отличават помежду си по работния си принцип, размерите, конструкцията и монтажните изисквания. Стринговите варианти функционират като централни устройства, които обслужват масиви от десетки или стотици соларни панели, серийно свързани във вериги или низове. Микроинверторите се инсталират на всеки отделен панел, като извършват преобразуването локално.

Стринговите инвертори се предпочитат в редица разнообразни по мащаб индустриални приложения поради тяхната разходна ефективност. Недостатък при тях е, че третират целия обслужван масив като едно цяло, което означава, че проблем или спад в производителността дори при един отделен панел би могъл да повлияе цялостната ефективност на системата. Инверторите от този тип се препоръчват за соларни паркове, при които типично е налице постоянно слънцегреене върху всички модули. Рисковете от засенчване, замърсяване или дефекти в соларните клетки до известна степен се преодоляват чрез добавяне към инсталацията на т. нар. оптимизатори на мощността.

Микроинверторите са иновативно решение за PV централи, за които е характерно засенчване или отделните панели са ориентирани в различни посоки. Тези системи се монтират на всеки слънчев модул, а ефективността на отделните панели не влияе на тази на останалите. Макар такава децентрализирана архитектура да означава повече инсталационни усилия и време, индивидуалният подход към производството на електроенергия е изключително ценен поради по-високата гъвкавост и надеждност на системата.

При избор на соларен инвертор за конкретно приложение е важно да се вземе предвид дали той ще бъде монтиран към наземна или покривна инсталация, дали ще е свързан към мрежата или ще се използва извън нея, както и дали е предвидено съхранение на генерираната енергия. За мрежово присъединени масиви се залага на стандартни мрежови или on-grid инвертори, които подават излишъците обратно към мрежата. Специализираните off-grid варианти са предназначени за соларни централи в отдалечени локации, при които произведената енергия се съхранява в батерии. Възможен е и смесен подход чрез хибридни инвертори, които позволяват както връщане към мрежата на неизползваните количества енергия, така и съхранението им в батерийни системи.

Технически параметри

След селектиране на подходящия тип инвертор е добре да се обърне внимание на техническите характеристики на различните модели, както и на някои допълнителни фактори във връзка с бюджета и експлоатацията. На първо място експертите препоръчват прецизно да се съобрази размерът на инвертора с габаритите на соларните панели и/или масива в цялост (особено при модули с различни големини), за да се гарантира оптимално преобразуване на уловената слънчева енергия в електричество. Следва оценка на номиналната ефективност на отделните варианти, като по-висок капацитет на преобразуване би означавал по-висока производителност.

От ключово значение е да се избере модел, който предлага максимално дълъг гаранционен период (системите на пазара обикновено са с гаранция от 10 до 15 години), за да се обезпечи дългогодишната му безпроблемна експлоатация.

Добре е инверторът да разполага с функции/платформа за мониторинг и диагностика на състоянието и производителността в реално време. Това би гарантирало високи добиви и възможност за незабавна, а в много случаи и превантивна реакция при настъпил или потенциален проблем.

След оценка на необходимия капацитет на производство (при промишлените системи номиналната пикова мощност варира в широки граници от 25 kWp до и над 1000 kWp), е добре да се калкулира съотношението между очакваната производителност и необходимите разходи за съответния брой инвертори и да се прецени дали избраната конфигурация влиза в заложения бюджет за проекта.

Специалистите препоръчват внимателно да се анализират моделите на засенчване на масива в рамките на денонощието и на сезонна/годишна база и въз основа на това да се подбере следяща система с подходящия брой точки (MPPT). Препоръчително е още да се избират инвертори с функции за подобряване на фактора на мощността, които биха допринесли за по-бързо възвръщане на инвестицията и по-висока производителност в дългосрочен план.

При планирането на системната архитектура е добре да се оптимизира дължината на DC кабелите. При наземните масиви традиционно са необходими кабелни линии с по-голяма обща дължина в сравнение с тези при покривните, което увеличава риска от загуби, както и от повреди и пожари. В този смисъл за наземни централи са препоръчителни по-малки инвертори с пикова мощност по около 25 kWp всеки.

На пазара се предлагат специализирани софтуерни продукти, които позволяват улеснено планиране и конфигуриране на соларни инсталации и техните ключови компоненти. Тези платформи могат да предложат различни цялостни решения в зависимост от заложените параметри на проекта, както и да симулират производителността, ефективността и поведението на дадена конфигурация при интегриране в нея на конкретен модел инвертор. При някои системи за симулация са налични и инструменти за прогнозиране на засенчването в зависимост от ситуационното разположение на масива, както и замърсяването с оглед на това дали централата е в урбанизиран или извънградски район, в близост до обработваеми земеделски площи, индустриални съоръжения и т. н.

Допълнителни съображения

След проучване на основните възможни варианти по отношение на типа инвертор, е добре да се провери ефективността, диапазонът на напрежението и функциите на кой конкретен модел отговарят най-адекватно на приложението. Важно е системата да разполага със съответните сертификати за приложимост спрямо действащите наредби и стандарти (UL, TUV, IEC и т. н.) Ако инверторът е предназначен за монтаж на открито (както е в общия случай) или за експлоатация при специфични условия, е от ключово значение да се подбере вариант с подходящ клас на защита (IP). С оглед на необходимостта от дългогодишна надеждност на системата е препоръчително да се заложи на доверен доставчик, който предлага следпродажбено обслужване и поддръжка.

Потребностите от енергия на приложението зависят до голяма степен от мащаба му, както и от модела на потреблението на денонощна/сезонна база. Ако са планирани промени и по-специално бъдещи разширявания, е добре да се селектира мащабируема инверторна система, която позволява увеличаване на капацитета, както и да се гарантира, че първоначално заложеният капацитет отговаря на моментните нужди. Преоразмеряване на системата не е препоръчително, тъй като при работа при недостатъчно натоварване инверторите генерират повече хармоници, което влошава качеството на произведената енергия. Съществува и негативен ефект, познат като “отрязване” или “ограничаване” (clipping), който възниква когато точката на максимална мощност на постоянния ток (MPP) на слънчевия масив (или точката, в която генерира най-голямо количество енергия) е по-голяма от номиналната мощност на инвертора. Тогава допълнителната мощност, генерирана от системата, е вероятно да бъде ограничена от инвертора, за да се гарантира, че устройството работи в рамките на капацитета си. Така на практика инверторът ефективно забранява достигане на максимална производителност, задавайки максимална мощност в съответствие със заложената от производителя номинална стойност.

За да бъде предотвратен този ефект, експертите препоръчват да се заложи на модел с коефициент на DC към AC преобразуване, по-висок от 1. Това важи в особена степен за региони, в които слънцегреенето традиционно е по-високо от стандартните тестови условия (1000 W/m2).