Mikroinwertery – wszystko co powinieneś wiedzieć

Inwertery są niezbędnymi elementami instalacji fotowoltaicznych. Przekształcają wytwarzany w panelach fotowoltaicznych prąd stały w prąd zmienny używany w domu. Jeśli chodzi o wybór rodzaju inwertera, na rynku dostępnych jest kilka opcji. Tutaj omówimy jedną z nich: mikroinwertery.

1. Co to jest mikroinweretr
2. Zalety mikroinwerterów
3. Wady inwerterów
4. Producenci mikrofalowników
5. Czy w ogóle potrzebujesz mikrofalowników?
6. Podsumowanie

Co to jest mikroinwerter?

Mikroinwertery, nazywane również mikrofalownikami, są montowane bezpośrednio pod poszczególnymi panelami fotowoltaicznymi lub w ich pobliżu – jest to cecha, która je odróżnia od klasycznych inwerterów, w przypadku których montuje się na ogół jeden inwerter np. w garażu. Mikroinwertery montuje się po jednym na moduł solarny, ale dostępne są również warianty obsługujące dwa lub cztery, a ostatnio nawet sześć modułów solarnych. Mikroinwertery mogą pracować z również panelami PV typu half-cut czy PERC.

Ponieważ każdy mikroinwerter w instalacji fotowoltaicznej pracuje niezależnie od pozostałych, zostały one sklasyfikowane jako tzw. urządzenia MLPE – urządzenia pracujące na modułach fotowoltaicznych (MLPE – module-level power electronics). Urządzenia kategorii MLPE, czyli mikroinwertery oraz optymalizatory mocy są dobrym rozwiązaniem w skomplikowanych instalacjach, na dachach o wielu płaszczyznach oraz znaczącym zacienieniu.

W klasycznych falownikach łańcuchowych, panele połączone ze sobą generują teoretycznie tyle prądu, ile najsłabszy z nich. Dlatego pojawiły się mikroinwertery – pozwalają na pracę poszczególnych modułów fotowoltaicznych niezależnie od pozostałych. A skąd się wzięło słowo teoretycznie? A stąd, że moduły fotowoltaiczne posiadają elektronikę (diody bocznikujące) pozwalającą ograniczać wpływ zacienienia na pracę pozostałych modułów, nawet jeżeli są podłączone do klasycznego falownika łańcuchowego.

Z badań wynika, iż w instalacjach fotowoltaicznych, gdzie jest niewiele cienia, oraz moduły są rozmieszczone na jednej, dwóch (lub trzech połaciach), różnice produkcji prądu pomiędzy mikroinwerterami (lub optymalizatorami mocy) a instalacjami z klasycznym falownikiem łańcuchowym są minimalne. Czasami nawet falowniki łańcuchowe są wydajniejsze od urządzeń MLPE.

Jak funkcjonuje mikroinwerter?

W Polsce mikroinwertery są dość rzadko spotykane. Podobnie jak w Niemczech, gdzie często wykorzystuje się je do instalacji balkonowych. Bardzo popularne są za to w USA i do pewnego stopnia również we Francji.

Moduł fotowoltaiczny jest podłączany bezpośrednio do mikrofalownika, dzięki czemu unika się łączenia szeregowego paneli fotowoltaicznych, co z kolei ogranicza maksymalne napięcie prądu stałego w instalacji fotowoltaicznej (prąd stały może doprowadzić do powstania łuku elektrycznego i w konsekwencji ognia).

Producenci mikroinwerterów reklamują swoje produkty, twierdząc, że ich mikrofalowniki potrafią uzyskać większą produkcję prądu niż klasyczne falowniki, gdy panel lub panele fotowoltaiczne są częściowo zacienione – jak to pokazano na powyższym obrazku. Jednak z badań wynika, iż to tak nie działa. Diody bocznikujące w modułach solarnych oraz nowoczesne algorytmy MPPT (wyszukiwania punktu mocy maksymalnej) w falownikach łańcuchowych powodują, iż falowniki łańcuchowe świetnie sobie radzą z zacienieniem i produkcja prądu w takich sytuacjach jest na ogół porównywalna.

Zalety mikroinwerterów

Mikroinwertery posiadają kilka zalet, które czynią je popularnymi w niektórych sytuacjach.

Mikroinwertery bardzo dobrze się sprawdzają na skomplikowanych dachach – szczególnie, gdy występuje spore zacienienie. Gdy jeden mikrofalownik ulegnie uszkodzeniu, pozostałe pracują nadal. Jeśli któryś panel PV pracuje mniej wydajnie, można go zlokalizować za pomocą monitoringu oraz ustalić przyczynę szybciej niż w przypadku centralnego inwertera.

Łatwiej jest również rozbudować system fotowoltaiczny zbudowany na mikroinwerterach. Nie trzeba się wówczas przejmować mocą falownika centralnego

Dzięki podłączeniu modułów fotowoltaicznych do osobnych wejść MPPT (układów wyszukiwania mocy maksymalnej), mikrofalowniki posiadają możliwość monitoringu pracy pojedynczych modułów solarnych.

Gdy któryś z modułów fotowoltaicznych będzie gorzej funkcjonował, dzięki monitoringowi na poziomie modułu, łatwo zidentyfikować taki moduł. Warto jednak wziąć pod uwagę, iż usterkowość modułów PV (szczególnie pochodzących od renomowanych producentów) jest stosunkowo niska, więc prawdopodobieństwo, iż któryś z modułów ulegnie usterce jest niewielkie.

Dlatego większość producentów paneli fotowoltaicznych wyłącza działanie gwarancji, gdy moduły są zamontowane w miejscach zacienionych.

Wady mikrofalowników

Wadą instalacji fotowoltaicznych zbudowanych na mikrofalownikach jest ich cena – na ogół znacznie większa niż w przypadku instalacji z klasycznym falownikiem. Warto więc przeliczyć czy to się opłaca. Różnica w wydajności produkcji prądu pomiędzy instalacją PV zbudowaną z mikrofalownikami a instalacją z klasycznym falownikiem na ogół jest niewielka i nie przekracza 2 – 3%, w niektórych sytuacjach inwerter łańcuchowy może nawet produkować więcej prądu.

Inwertery łańcuchowe są na ogół montowane np. w garażu, natomiast mikroinwertery są montowane na dachu. Dlatego, gdy któryś z nich się zepsuje, jego wymiana może być pracochłonna i kosztowna.

Wybierając mikrofalowniki nie będzie można podłączyć magazynu energii bezpośrednio do inwertera. Gdyby jednak ktoś chciał jednak zainstalować baterie, można to zrobić wybierając magazyn energii na prąd zmienny (z wbudowanym mikroinwerterem). Jest to nieco droższe rozwiązanie od coraz powszechniej spotykanych baterii podłączanych do inwerterów hybrydowych. Dodatkowo, należy zwrócić uwagę jaką mamy w domu moc przyłączeniową w domu. Akumulatory podłączane bezpośrednio do falowników, nie wpływają łączną moc instalacji i nie ma problemu z ich przyłączeniem. Natomiast moc akumulatorów zasilanych bezpośrednio z sieci energetycznej sumuje się z mocą mikroinwerterów na dachu i może przekroczyć moc przyłączeniową budynku. Innymi słowy montując falownik hybrydowy, można mieć dużą moc instalacji PV oraz dużą moc magazynu energii. Natomiast w przypadku mikrofalowników nie jest to na ogół możliwe. Magazyny energii nabierają szczególnego znaczenia w systemie rozliczeń zwanym net-billing, ponieważ umożliwiają znaczne zwiększenie autokonsumpcji.

Montując klasyczny falownik, np. Fronius, instaluje się go na ogół w pobliżu rozdzielnicy elektrycznej. Dzięki temu wzrost napięcia jest minimalny. Natomiast wybierając mikroinwertery, kable je łączące z rozdzielnicą są znacznie dłuższe i mogą wpływać na wzrost napięcia, skutkując wyłączaniem mikroinwerterów w okresie największej produkcji prądu.

Producenci mikrofalowników

Na rynku można znaleźć mikrofalowniki takich firm jak: Enphase, Hoymiles, APSystems czy Evertech.

Sprawności mikrofalowników są na ogół niższe niż sprawność inwerterów łańcuchowych, i wynoszą ok. 96% – 97% (inwertery łańcuchowe ok. 98% – 99%).

Czy w ogóle potrzebujesz mikrofalowników?

Mikroinwertery są bardzo dobrym rozwiązaniem dla instalacji o bardzo dużym zacienieniu, gdyż umożliwiają niezależną pracę modułów fotowoltaicznych. Instalacje niezacienione lub umiarkowanie zacienione uzyskają znacznie mniejsze korzyści z zastosowania mikrofalowników.

Mikrofalowniki zamontowane na dachu pewnego dnia ulegną awarii. Ich wymiana może okazać się kosztowna, dlatego warto uwzględnić ten fakt w swoich kalkulacjach.

Trzeba również wziąć pod uwagę ewentualne wzrosty napięcia na mikrofalownikach z powodu długich kabli prądu zmiennego. Może to powodować wyłączanie się mikroinwerterów w ciągu dnia, gdy pogoda jest najlepsza.

Podsumowanie

• Mikroinwertery montowane są do paneli fotowoltaicznych na dachu;
• Mikrofalowniki ograniczają do minimum możliwość powstania łuku elektrycznego w obwodach prądu stałego;
• Mikroinwertery umożliwiają monitoring pracy poszczególnych paneli fotowoltaicznych.