Invertor pre solárne panely: typy zariadení, prehľad modelov, zvláštnosti zapojenia

Heliosystémy po celom svete sa rozvíjajú obrovským tempom. Medzinárodná energetická agentúra vo svojej výročnej správe uviedla, že v roku 2016 počet uvedených solárnych elektrární prvýkrát prekonal počet uhoľných.

Srdcom systému solárnej energetiky je invertor pre solárne batérie, ktorého úlohou je transformovať jednosmerný prúd na striedavý. Povieme vám, ako vybrať optimálnu variantu zariadenia a ako ho správne nainštalovať. S našimi odporúčaniami dokážete zostaviť bezchybne fungujúcu mini elektráreň.

Druhy invertorov pre solárne panely

Bez invertora by energia vyrobená heliosystémom bola pre domáce potreby úplne neužitočná. Existujú 3 druhy invertorov podľa typu použitia:

• autonómne;
• sieťové;
• multifunkčné.

Invertory prvého typu majú označenie „off grid“. Sú pripojené k solárnemu modulu, sú súčasťou izolovaného fotovoltického systému a nijako nie sú v kontakte s externou elektrickou sieťou. Ich výkon sa pohybuje v rozmedzí 100 – 8 000 W.

Synchrónne alebo sieťové invertory fungujú synchrónne s centralizovaným systémom zásobovania elektrickou energiou. Meniče s označením „on grid“ nielen plnia úlohu meniča, ale aj korigujú parametre siete, ako sú amplitúdové výkyvy, ukazovatele frekvencie a ďalšie.

Ak sa vo vonkajšej sieti vyskytnú poruchy, invertor sa automaticky vypne. Takéto invertory akumulujú elektrickú energiu v akumulátorových batériách.

Ak je celkový výkon spotrebičov používaných v dome menší ako potenciálne možnosti solárnej elektrárne, prebytočná vyrobená elektrická energia putuje do vonkajších elektrických sietí. Ak výkon nestačí na normálnu prevádzku domácich spotrebičov, vykonáva sa externé napájanie.

Parametre invertora zo strany striedavého napätia sa určujú na základe celkového príkonu všetkých spotrebičov pripojených k elektrickej sieti spotrebiteľa. Zo strany jednosmerného prúdu sa invertor vyberá na základe menovitého výkonu solárnych panelov.

Pri absencii napätia sa napájanie dodáva z nabitého akumulátora. V prípade, že v systéme nie sú zahrnuté akumulátorové batérie, energia vyrobená solárnou elektrárňou odchádza do spoločnej siete.

Sieťové fotovoltaické invertory s veľkou účinnosťou využívajú energiu získanú zo solárnych panelov. Sú zárukou stability dodávky elektriny a vyznačujú sa vysokou účinnosťou presahujúcou 90%.

Hybridný alebo multifunkčný invertor je spoľahlivé zariadenie. Kombinuje vlastnosti prvých dvoch meničov a má veľký počet nastavení. Je to najlepšia možnosť pre zriadenie domácej solárnej stanice, ale aj najdrahšia.

Všetky existujúce solárne invertory sa delia na typy aj podľa výstupného napätia. V závislosti od tohto parametra sú sínusové a obdĺžnikové (meander). Keďže prvý typ má výstupné napätie takmer rovnaké ako napájacia elektrická sieť, je to dobrá voľba, ak sa v dome nachádza vysoko citlivá technika.

Konštantná hodnota napätia je zárukou bezpečnosti pre domáce elektrotechnické zariadenia. Graficky je tvar výstupného signálu takéhoto sínusového invertora znázornený ako čistá sínusovka.

Pri prevádzke zariadenia je najlepšia forma obdĺžnikového signálu ideálny sínus. To je dôležité najmä pre telekomunikačnú techniku, medicínsku techniku, vysoko presné meracie prístroje, preto aj napriek vysokej cene zložitých invertorov v tomto prípade iné možnosti nie sú. Informácie o tvare výstupného signálu uvádzajú výrobcovia v jeho charakteristikách.

Obdĺžnikové alebo nesínusové meniče majú na rozdiel od sínusových tvar výstupného signálu vo forme pravouhlých impulzov, tzv. modifikovaný sínus. Invertory tohto typu nemožno použiť pre určité druhy záťaže, ale pre prístroje využívajúce aktívnu zložku výkonu sú celkom vhodné.

Kritériá výberu meniča

Pri výbere takého prvku solárneho systému, akým je invertor, je dôležitá nielen geometria výstupného signálu, ale aj jeho výkon. Odborníci odporúčajú vybaviť solárne batérie meničmi, ktorých menovitý výkon je o 25 – 30 % vyšší ako celkový výkon techniky v domácnosti.

Je potrebné zohľadniť aj zaťaženie vznikajúce pri súčasnom zapnutí niekoľkých prístrojov s veľkým štartovacím výkonom.

Ďalším kritériom pri výbere invertora je jeho účinnosť, ktorá určuje straty energie na sprievodné procesy. V závislosti od modelu má rôznu hodnotu v rozmedzí 85 – 95 %. Optimálny výber je účinnosť nie nižšia ako 90 %.

Invertory sú jednofázové aj trojfázové. Prvé sa vyznačujú nižšou cenou, ale ich výber je opodstatnený, keď spotrebovaný výkon je menej ako 10 kW. Hodnota napätia u nich je 220 V a frekvencia 50 Hz. Trojfázové invertory majú širší rozsah napätí – 315, 400, 690 V.

Výrobcovia kvalitných zariadení vybavujú svoje výrobky výstupnými transformátormi. Existuje závislosť medzi hmotnosťou invertora a jeho technickými parametrami – ak na každý kg jeho hmotnosti pripadá 100 W výkonu, znamená to, že transformátor je zahrnutý v jeho schéme.

Rôzny môže byť aj počet invertorov v systéme. V tejto otázke by ste sa mali riadiť nasledujúcimi odporúčaniami: ak výkon solárnych batérií nepresahuje 5 kW, potom pre takýto systém stačí jeden invertor. Pre batérie s väčším výkonom môžu byť potrebné 2 alebo viac invertorov. Optimálne je, keď jeden invertor pripadá na každých 5 kW.

Pre prácu v sieti, ktorá kombinuje používanie štandardnej elektrickej energie a energie dodávanej solárnymi batériami, sa používajú hybridné invertory. S osobitosťami zariadenia a pravidlami ich výberu vás oboznámi nami odporúčaný článok.

Meniče sa môžu líšiť schémami, geometriou výstupného signálu, ďalšími určujúcimi veličinami. Niektoré meniče sú vybavené nabíjačkami. Ak zlyhá jeden z invertorov, systém nepreruší svoju činnosť.

Zvláštnosti pripojenia invertora

Od správneho pripojenia solárneho invertora závisí účinnosť celej solárnej sústavy. Hlavné je dodržať pravidlo: kábel prenášajúci jednosmerný prúd musí mať minimálnu prípustnú dĺžku a maximálny prierez.

Ak je spotrebiteľ ďaleko od solárnych článkov, treba predĺžiť elektrický kábel prenášajúci striedavý prúd 220 V. Dĺžka vodiča medzi invertorom a solárnym panelom by sa mala pohybovať v rozmedzí 3 m a v žiadnom prípade nie viac.

Najlepší variant je, keď je invertor umiestnený v blízkosti solárnej batérie. Obzvlášť prísne podmienky je potrebné dodržať pri pripájaní invertorov s výkonom presahujúcim 0,5 kW.

Pripojenie vodičov musí byť pevné, pretože nedostatočne tesné spojenie spôsobuje iskrenie, čo môže byť zdrojom požiaru. Pri montáži autonómneho invertora na zabezpečenie neprerušovaného napájania objektu musí byť jednosmerný obvod vybavený automatickými vypínačmi.

Najlepším riešením pri pripájaní invertora je použitie hybridného zapojenia pre jednosmerný aj striedavý prúd. Základom princípu je osobitný poradie zapínania meniča. Zapína ho regulátor pre solárne batérie potom, ako sa nabijú akumulátory.

Takéto riešenie zvyšuje kvalitu práce zariadenia. V regiónoch, kde často vypínajú elektrinu, alebo v domoch nachádzajúcich sa v oblastiach s prevládajúcim zamračeným počasím, tento variant funguje veľmi efektívne.

Prehľad modelov invertorov

Meniče pre solárne panely vyrába mnoho výrobcov, domácich aj zahraničných. Všetky zariadenia majú rôzne charakteristiky, úrovne kvality, vlastnú sadu funkcií a technické možnosti.

Invertory od domáceho výrobcu

Široký sortiment týchto výrobkov s výkonom 800 – 1200 W vyrába ruský výrobca MAP „Energia“.

Spoločnosť vyrába niekoľko radov invertorov:

1. Sínusové invertory s tvarom signálu v podobe čistého sínusu — MAP SIN.
2. Sínusové meniče s funkciou odberu dodatočného množstva energie z batérií — MAP HYBRID.
3. Trojfázové invertory — MAP HYBRID 3 fázy.

Invertory vyrábané touto firmou dokážu nabíjať batérie všetkých typov. Na tento účel majú nabíjačku s veľkým výkonom.

Úspechom spoločnosti je invertor rekordného výkonu — 20 kW, ktorý zvláda najväčšie zaťaženie 25 kW. Tento model dokáže spoľahlivo napájať veľký obytný dom s množstvom techniky.

Invertory MAP «Energia» sa používajú nielen v súkromných domácnostiach, ale aj v mnohých priemyselných odvetviach. Používajú sa v medicíne, stavebníctve, na meteorologických staniciach

Meniče Conext od spoločnosti Schneider Electric

Francúzska spoločnosť Schneider Electric vyrába invertory s vysokými prevádzkovými vlastnosťami, ktoré umožňujú ich použitie v rôznych klimatických podmienkach.

Povrchová úprava krytu s vysokou odolnosťou proti korózii umožňuje úspešne absolvovať test so soľnou hmlou. Sú určené pre solárne batérie inštalované na strechách súkromných chát aj bytových domov.

Výrobca overuje spoľahlivosť svojho zariadenia pomocou rôznych metód a testov. V konštrukcii invertorov Conext chýbajú elektrochemické kondenzátory, čo je zárukou dlhej životnosti.

Invertory Conext majú aj pri maximálnom zaťažení účinnosť 97,5%. Niektoré modely sú vybavené rozvodným blokom, takže odpadá potreba montáže vonkajšieho elektrického rozvádzača.

Veľký sortiment výrobkov umožňuje vybrať vhodný model pre solárne systémy s výkonom 3 – 20 kW.

Invertory od spoločnosti TBS Electronics

Táto holandská spoločnosť, pôsobiaca na trhu od roku 1996, vyrába ako nízkovýkonové, tak aj výkonnejšie sínusové meniče pre solárne panely Powersine s menovitým výkonom od 175 do 3500 W.

Na fotografii je model profesionálneho invertora Powersine PS3500-24. Dá sa použiť na zabezpečenie nepretržitého napájania vykurovacích kotlov, čerpadiel, počítačov a iných malých záťaží. Je vybavený spoľahlivou elektronikou a vysoko odolným kovovým krytom.

Línia Powersine sa vyznačuje veľmi čistou sínusoidou na výstupe, preto použitie týchto invertorov zaručuje správnu a dlhodobú prevádzku vysoko citlivých zariadení. Zariadenie je vybavené ochranou proti skratu, teplotným výkyvom a preťaženiu. S týmito invertormi je možné spúšťať záťaže do 500 V s nábehovým prúdom, ktorý presahuje menovitý desaťnásobne.

Sieťové invertory Kostal

Firma vyrába inovatívne vysokokvalitné invertory s výkonom od 1,5 do 20 kW, jednofázové aj trojfázové. Konštrukcia zahŕňa automaticky spínaný striedavý vypínač, MPP trackery, monitor, merač S0 a mnoho ďalších možností v základnej výbave. To všetko umožňuje integráciu invertora do systému „inteligentný dom“.

Invertory Kostal sú jednoduché na obsluhu aj inštaláciu. Vstavaný panel je informatívny a prehľadný, umožňuje monitorovať jeho činnosť.

Vďaka vysokej kvalite materiálu skrine sa menič inštaluje vonku aj vnútri domu. Montáž sa vykonáva v Európe, preto kvalita zodpovedá európskym normám. Záruka výrobcu je 5 rokov.

Invertory ABi-Solar z Taiwanu

Tieto invertory, vyrobené na Taiwane, sú na našom trhu zastúpené sériou samostatných meničov SL/SLP, samostatno-sieťových hybridných invertorov (HTP) a radou hybridov HT.

Samostatné meniče sú vybavené regulátormi nabíjania zo solárnych batérií. Toto zariadenie má trojitú funkcionalitu – funguje ako invertor, regulátor a nabíjačka.

Konštrukcia zahŕňa displej z tekutých kryštálov, ktorý umožňuje sledovať základné parametre solárneho systému. Účinnosť invertorov SL/SLP je približne 93%. Modely SLP majú ochranu proti prachu.

K rozpočtovej variante patrí invertor z novej série ABi-Solar HTP. Pracuje len s prítomnosťou batérie. Osobitnou popularitou sa teší séria HT, ktorá zahŕňa hybridné invertory jednofázové aj trojfázové, vynikajúce kvalitou spracovania.

Meniče SL0912 a SL1524 tiež patria k rozpočtovým. Pracujú v 2 režimoch – ako domáci záložný zdroj a so solárnymi batériami. Majú 2 režimy udržiavania napätia: od 180 do 260 V a od 100 do 300 V.

Druhý režim umožňuje predĺžiť čas prevádzky batérií vďaka ich menšiemu využitiu, ale môže napájať len zariadenia, ktoré nie sú veľmi citlivé na kvalitu elektriny.

Invertor ABi-Solar SL 1012 PWM má výkon 800 W. Výstupný prúd má nemodifikovanú sínusoidu. Môže sa použiť na realizáciu elektrickej energie vyrobenej solárnymi panelmi podľa „zeleného“ tarifu.

Invertory ABi-Solar umožňujú rozšíriť pracovný teplotný rozsah batérií a automatizovať proces nabíjania a vybíjania.

Sieťové invertory od spoločnosti GoodWE

Táto čínska spoločnosť vyrába sieťové invertory rôzneho výkonu a dodáva ich na trh za nízku cenu. K invertoru je priložený špeciálny program, ktorý umožňuje vykonať výpočet solárneho systému s ohľadom na umiestnenie solárnych panelov voči svetovým stranám a iným orientačným bodom.

Existuje možnosť sledovať prácu meniča cez tablet alebo smartfón, ale vopred bude potrebné nainštalovať špeciálne určenú aplikáciu na báze operačného systému Android.

Závery a užitočné video k téme

Tu manažér predajnej spoločnosti hovorí o princípoch výberu invertora:

V tomto videu je osvetlená otázka pripojenia invertora:

Fotovoltický sieťový invertor, ako neoddeliteľná súčasť solárneho systému, umožňuje získať úplnú nezávislosť od centralizovaného napájania elektrickou energiou a rastu cien za nosiče energie.

„Inteligentné systémy“ zahŕňajúce sieťový menič robia proces spotreby energie dostupným, spoľahlivým a riaditeľným. Pritom sa nijako nenarúša komfort v dome.

Chcete porozprávať, ako ste si postavili vlastnú mini-elektráreň s invertorom pre solárne batérie? Disponujete cennými informáciami k téme, ktoré by mohli byť užitočné pre návštevníkov stránky? Napíšte, prosím, komentáre do bloku nižšie, uverejnite fotografie a pýtajte sa otázky.