Kaj je razsmernik?
Razsmernik je naprava, ki pretvarja enosmerni električni tok, ki ga proizvajajo solarni moduli v dvosmernega. Spremeni se tudi karakteristika toka, tako da lahko električno energijo oddajamo v omrežje ali pa jo uporabimo za oskrbo lastnih električnih strojev in naprav. Čeprav strošek razsmernika v primerjavi z celotno sončno elektrarno ni visok, je izbira pravega inverterja ključna za učinkovito delovanje sončne elektrarne.
Katere so najpomembnejše lastnosti solarnih razsmernikov?
Najpomembnejši lastnosti solarnega razsmernika sta gotovo zanesljivost in učinkovitost. Garancija in uveljavljenost podjetja na področju solarne industrije sta glavna aduta za zanesljiv razsmernik. Učinkovitost razsmernika neposredno vpliva na učinkovitost celotne sončne elektrarne, saj skozenj prehaja vsa razpoložljiva energija. Iz navedenega lahko sklenemo, da je visoka učinkovitost inverterja (v čim širšem območju delovanja), vsaj tako pomembna kot učinkovitost fotonapetostnih modulov.
Zakaj je pomembno, da je razsmernik kakovosten?
Vsa energija, ki jo proizvedejo fotonapetosti moduli gre skozi razsmernik. Če je ta slab in je učinkovitost pretvorbe nizka, bo elektrarna imela slab donos ne glede na izbiro modulov. Drug razlog za izbiro kakovostnega solarnega inverterja je dejstvo, da je izmed vseh gradnikov sončne elektrarne največja verjetnost, da nam odpove razsmernik. Vodilna podjetja tako poleg garancije na delovanje (navadno 10 let), ponujajo tudi opcijo podaljšanja garancije (do 25 let), kar je gotovo pametna poteza.
Kaj je Euro-učinkovitost?
Vsi proizvajalci razsmernikov skušajo prikazati svoje izdelke v najboljši luči, zato so meritve učinkovitosti izvedene pri idealnih pogojih. Vodilni svetovni proizvajalci zato navajajo poleg maksimalne tudi Euro-učinkovitost, ki ponazarja neko povprečno učinkovitost v širšem območju delovanja. Vrednost Euro-učinkovitosti je pomembnejša od maksimalne, saj bolj nazorno kaže kako dobro bo delovanje inverterja toku dneva.
Razsmerniki, ki imajo vrednosti Euro in maksimalne učinkovitosti čim bolj podobne so prava izbira, saj mora biti razsmernik učinkovit v širokem območju delovanja, da so dnevni donosi elektrarne čim višji. Če vzamemo za primer razsmernik Diehl Ako 6300 TL, iz kataloga lahko razberemo, da je maksimalna učinkovitost enaka 98 %, Euro-učinkovitost pa je nižja za samo 0,5%. Podatke o merjenih Euro-učinkovitostih in mnogo drugih parametrih najdete na tej povezavi.
Kaj vpliva na učinkovitost delovanja razsmernika?
Na učinkovitost razsmernika v manjši meri vpliva temperatura okoliškega zraka in napetost, ki jo generirajo muduli. Daleč največji vpliv na učinkovitost pa ima trenutna električna moč, ki jo razsmernik dovaja v omrežje zato je ta prikazana v krivulji učinkovitosti.
Kaj nam prikazujejo krivulje učinkovitosti razsmernika in na kaj moramo biti pozorni?
Krivulja učinkovitosti prikazuje učinkovitost razsmernika pri različnih obremenitvah in nam daje še bolj natančen vpogled v delovanje razsmernika kot Euro-učinkovitost. Obremenitev je razmerje med trenutno močjo delovanja in deklaririrano maksimalno močjo. Na spodnji sliki vidimo krivuljo učinkovitosti za razsmernik Diehl Ako Platinum TL. Iz krivulje je razvidno, da omenjen razsmernik doseže učinkovitost nad 94 % že pri 5 % obremenitvi, kar nam omogoča učinkovito delovanje elektrarne tudi pri oblačnem vremenu ter v večernih in jutranjih urah, ko so solarni dobitki nizki. Prva pomembna lastnost je torej, da krivulja učinkovitosti čim hitreje doseže visoko učinkovitost. Od 5 % naprej učinkovitost narašča in pri 30 % obremenitvi doseže maksimalno moč. Druga pomembna lastnost, ki jo lahko razberemo iz krivulje učinkovitosti je padanje učinkovitosti, ko doseže maksimum. Vidimo da pri omenjenem razsmerniku učinkovitost pade le za en procent. Za učinkovit razsmernik je ključnega pomena, da je padanje učinkovitosti s povečevenjem nazivne moči čim manjše, saj imamo ravno pri visoki obremenitvi razsmernika najvišje donose sončne elektrarne.
Kaj pomeni kratica MPPT?
S pomočjo algoritma MPPT (ang. Maximum Power Point Tracker), razsmernik pridobi maksimalno moč iz fotonapetostnih modulov, kar toku dneva pomeni maksimalno količino energije. V katalogih fotonapetostnih modulov so objavljene krivulje odvisnosti med tokom in napetostjo (ang. I-U Curve). Te krivulje so navadno prikazane za sončne celice, iz katerih so sestavljeni fotonapetostni moduli. Ker je električna moč definirana kot produkt med tokom in napetostjo (P = U*I), bomo iz sončne celice dobili največ moči, ko bo ta vrednost največja. Za obravnavo vzamemimo fotonapetostni modul Talesun TP572M, katerega I-U krivulje (polna črta) so prikazane na spodnji sliki. Krivulje so konstruirane za različne moči sončnega obsevanja. Črtkane črte pa nam prikazujejejo pripadajoče maksimalne moči. Za gostoto sevalnega toka 1000 W/m2 (zelena krivulja), imamo maksimalno moč pri približno 5 amperih in 37 voltih (ang. Maximum Power Point). MPPT tako razsmerniku omogoča, da sproti prilagaja napetost in tok in išče točko maksimalno moč sistema, ki se spreminja in je odvisna od I-U krivulje celice, temperature in moči sončnega obsevanja.
Ali potrebujem inverter z več MPPT?
Večina razsmernikov manjših moči ima en MPPT, ki išče skupno maksimalno točko moči vseh fotonapetostnih modulov kot celote. Danes so sončne celice in moduli že tako dovršeni, da se točke maksimalne moči sončnih celice in modulov pri enakih zunanjih pogojih med seboj le malo razlikujejo. Razsmerniki z več MPPT (ang. Multi String Inverters), tako pridejo v poštev le v primerih, kjer je sončna elektrarna nameščena na več strehah z različno orientacijo in pri nadgradnji elektrarne z drugačnimi fotonapetostnimi moduli od že montiranih.
Ali se tudi inverterju zmanjšuje učinkovitost s naraščanjem temperature?
Vsi stroji in naprave dosežejo različne maksimalne moči pri različnih pogojih okolice (temperatura, vlažnost, zračni tlak...). To velja tudi za elemente sončne elektrarne. Na srečo razsmerniki niso tako odvisni od spremembe zunanje temperatre, kot fotonapetostni moduli. Kljub temu, pa obstaja za vsak inverter temperatura pri kateri se začne nazivna moč zmanjševati. Inverterji Diehl Ako Platinum TL imajo to temperaturo pri 45 °C. V Sloveniji je bila maksimalna dosežena temperatura v zadnjih 70 letih enaka 40,6 °C, zato bo omenjeni razsmernik deloval z nazivno močjo vse dni v letu, če bo le nameščen v senci.
Kakšne so prednosti breztransformatosrskih razsmernikov?
Breztransformatorski razsmerniki so lažji, manjši, učinkovitejši in bolj okolju prijazni od transformatorskih, zahtevajo pa nekatere modifikacije pri montaži sistema.
Ali se splača vgraditi močnejši razsmernik, kot je nazivna moč sončne elektrarne?
Dimenzioniranje razsmernika je vsaj tako pomembno kot njegova prava izbira. Nakup močnejšega razsmernika je upravičen le v primeru nadgradnje sončne elektrarne v kratkoročnem obdobju. Predimenzioniran razsmernik bo več časa deloval v območju majhnih moči, kjer so učinkovitosti pretvorbe manjše. Po drugi strani večina solarnih inverterjev brez težav deluje v območju moči, ki so do 15 % višje od deklariranih. Če imamo torej vgrajene solarne panele z nazivno močjo 5 kW, je večinoma pametneje izbrati razsmernik moči 4,5 kW kot 10 kW.