Mikroinwerter

Przeglądając oferty oferowanych przez producentów inwerterów naszą uwagę może przykuć ich nieco mniejszy odpowiednik - mikroinwerter. W rzeczywistości zasada jego działania nie różni się niczym od zwykłego falownika - jego rozmiar jest po prostu znacznie mniejszy. Różnica pojawia się dopiero na etapie montażu. Zamiast jednego, dużego inwertera obsługującego całą instalację, każdy panel fotowoltaiczny otrzymuje swój inwerter mniejszego rozmiaru. Kiedy opłaca się stosować mikroinwerter?

Zasada działania mikroinwertera

Standardowe inwertery to urządzenia które zmieniają prąd stały generowany w procesie fotowoltaicznym na prąd zmienny, który możemy wykorzystywać do zasilania urządzeń. Mikroinwertery realizują identyczne zadanie, z tą różnicą że każdy panel obsługiwany jest przez nie pojedynczo. W przypadku zwykłego falownika, obsługiwana jest cała instalacja. Kiedy opłaca się zainwestować w mikroinwertery, skoro wykonują tę samą pracę? Wpływ na decyzje może mieć wzajemne oddziaływanie na siebie paneli solarnych. Gdy decydujemy się na zakup dużego falownika, moduły łączone są szeregowo i generowany przez nie prąd stały jest przemieniany w całości przez jedno urządzenie. Konsekwencją tego rozwiązania jest fakt, że wszystkie panele muszą osiągać tę samą moc, w innym przypadku zawsze dostosują się do najsłabszego ogniwa. Szczególny wpływ na tę przypadłość ma cień padający na panele.

Odporność na cień

Często powtarzaną frazą jest, że w przypadku zacienienia jednego panelu wszystkie inne będą działać gorzej i rozwiązaniem jest jedynie mikroinwerter. W rzeczywistości panele są od siebie zależne ale w ograniczonym stopniu. Dzięki diodom bocznikowym potrafią sobie radzić z wpływem cienia i instalacja może działać sprawniej nawet w warunkach gorszego oświetlenia. Jak dokładnie działają diody bocznikowe? W praktyce dzielą one panel na trzy części - z punktu widzenia układu każdy moduł składa się więc z trzech pętli. Gdy jedna z nich zostanie przerwana, to znaczy panel ulega uszkodzeniu lub zakrywa go większa ilość cienia, zadaniem diody bocznikowej jest odcięcie jej od układu. Dzięki temu reszta instalacji może działać dalej z identyczną mocą. Obecność tego typu systemu udowadnia, że panele fotowoltaiczne bez inwerterów nie są bezbronne wobec zacienienia. Faktem jest natomiast, że ich wydajność w tym systemie spada odpowiednio o 33%, 66% i 100% w zależności od ilości wyłączonych pętli. W przypadku gdy panel jest tylko odrobinę bardziej zacieniony, to znaczy osiąga wydajność na poziomie 85%, dioda bocznikowa jeszcze nie zadziała - a cała instalacja będzie się musiała dopasować do najniższego poziomu. Zastosowanie mikroinwertera eliminuje ten problem - z obniżoną mocą działa jedynie jeden panel. To właśnie w takich sytuacjach możemy zauważyć ich przewagę nad diodami bocznikowymi, dla których stany pośrednie są zbyt skomplikowane.

Mikroinwerter - dodatkowe przeszkody

Drugim po cieniu najważniejszym czynnikiem mającym wpływ na pracę układu jest obecność zabrudzeń. Towarzystwo poruszających się samochodów wzniecających pyły, dymy z komina i różnego rodzaju liście stanowią zagrożenie dla wydajności naszej elektrowni. Najczęściej zakładamy, że wszystkie panele brudzą się równomiernie, ale to nie zawsze jest zgodne z prawdą. Ptasie odchody są szczególnie niebezpieczne - są nie tylko zabrudzeniem ograniczającym dostęp światła do panelu, ale też mogą wpływać na korozję metalowych elementów. W przypadku punktowych zabrudzeń cała instalacja będzie miała taką samą sprawność jak najsłabsze ogniwo. Rozwiązaniem jest instalacja mikrofalowników które zminimalizują straty do usunięcia zabrudzenia.

Kupując panele o określonej mocy, sugerujemy się podanym przez producenta wskaźnikiem Wp. Zazwyczaj podawane są one z zawyżoną tolerancją. Posłużmy się przykładem. Panel o mocy 400Wp wygeneruje w optymalnych warunkach minimum 400Wp, jednak możemy spodziewać nieco lepszych osiągów. W instalacji która nie wykorzystuje mikroinwerterów, wszystkie panele - nawet te które teoretycznie mogłyby wygenerować więcej prądu - dostosują swój poziom mocy do elementu o najniższej wydajności - tracimy więc cenne watopiki.

Pamiętajmy również, że panele fotowoltaiczne tracą moc z upływem czasu. Spodziewane straty opisane są przez producenta w gwarancji liniowej. Po 25 latach użytkowania możemy stracić nawet 20% początkowej mocy! Utrata nie przebiega jednak jednostajnie we wszystkich panelach. Po upływie 25 lat jeden moduł może osiągnąć 85%, inny 82%. Nawet tak drobne różnice mają wpływ na okres czasu zwrotu inwestycji. Rezygnując z mikrofalowników, ponownie skazujemy się na wydajność najsłabszego elementu.

Należy wspomnieć, że większe inwertery charakteryzują się większą sprawnością, czyli zdolnością do przemiany prądu stałego w zmienny. Porównując wydajność inwerterów pracujących na mniejszych instalacjach na przykład 1-3kW różnica nie jest znacząca, jednak w przypadku większych instalacji zaczyna być zauważalna. Przede wszystkim mikrofalowniki są opłacalne w przypadku gdy na naszym dachu często dochodzi do zmiennego zacienienia. W przypadku gdy posiadamy dach prosty, bez żadnych przeszkód, różnica nie będzie praktycznie zauważalna. Oznacza to, że mikrofalowniki umożliwiają lepsze uzyski w zależności od okoliczności.

Często słyszy się, że fotowoltaika na dachach skierowanych na wschód-zachód przestaje być opłacalna posiadając zwykły inwerter. Badania wykazują jednak, że standardowe falowniki radzą sobie bez problemu. Wybór mikrofalowników staje się wtedy jedynie naszym wyborem, nie koniecznością jak niektórzy próbują go przedstawić. Zaletą jest również, że panele stają się niezależne więc ich układ jest dowolny - wykorzystaj ten fakt do osiągnięcia idealnych uzysków. Warto się na nie zdecydować, gdy dach ma nietypową konstrukcję.

Zwiększenie rozmiaru instalacji

Tego typu przedsięwzięcie sprawia kłopot niemal na każdym kroku. Dobrane panele powinny mieć identyczny poziom mocy, co jest utrudnione okresowym spadkiem sprawności. Należy również wykorzystywać sprzęt tego samego producenta. Posiadany przez nas inwerter musi być też przygotowany do obsługi takiej ilości paneli. Każdy z tych problemów stanowi przeszkodę w rozbudowanie naszej elektrowni. Niezwykle pomocne w tej sytuacji okazują się być właśnie mikrofalowniki. Ich wykorzystanie sprawia, że możemy zapomnieć o dopasowywaniu mocowym, różnych markach paneli, falowników itd. Mamy też większą swobodę umieszczenia paneli na dachu, co gwarantuje osiągnięcie wymarzonego poziomu mocy bez względu na zajmowane miejsce. Dołożenie paneli staje się kwestią tylko i wyłącznie naszej chęci. To świetne rozwiązanie dzięki któremu nie musimy martwić się o wymiarowanie naszej instalacji. Decydując się na zakup jednego falownika, trzeba wziąć pod uwagę fakt okresowego spadku wydajności. Oznacza to, że na początku instalacja będzie generować więcej energii niż potrzebujemy, a po kilku latach użytkowania za mało. Rozbudowa staje się wtedy wyjątkowo problematyczna. Zamontowanie paneli z mikroinwerterami przedstawia możliwość późniejszej rozbudowy o wiele taniej i dogodniej.

Ryzyko pożarowe

W standardowej instalacji fotowoltaicznej po dachu, w drodze do inwertera przepływa prąd stały. Jest on zdecydowanie bardziej niebezpieczny od tego płynącego w gniazdku pod kątem wzniecania pożarów. Ryzyko jest niskie gdy przewody są odpowiednio zaizolowane, jednak korzystając z usług tańszych instalatorów mogą być wykonane niestarannie. W pewnym stopniu przed błędami monterów chronią nas właśnie mikrofalowniki - dzięki ich wykorzystaniu po dachu przepływa prąd przemienny. To dodatkowe zabezpieczenie szczególnie ważne dla dachów typu strzecha.

Niezawodność mikroinwertera

Decydując się na zakup tego typu urządzeń zyskujemy również dodatkową niezawodność pracy całej instalacji. Standardowy falownik obsługujący wszystkie panele może ulegać uszkodzeniu - tracimy wtedy całkowicie dostęp do mocy generowanej przez ogniwa. Awaria pojedynczego mikroinwertera nie pozbawia nas darmowej energii słonecznej z pozostałych elementów układu. Dodatkowo pracują one na mniejszych napięciach, przez co mniej się nagrzewają. To dodatkowa zaleta zwiększająca niezawodność systemu, który bonusowo staje się mniej skomplikowany. Należy jednak pamiętać, że w przypadku dużej instalacji koszt zakupu dużej ilości mikrofalowników może okazać się niekorzystny ekonomicznie, z kolei zaletą jest dłuższy czas obowiązywania gwarancji na produkt, aż do 25 lat. Problematyczna staje się natomiast wymiana uszkodzonego urządzenia. W razie wystąpienia awarii konieczne jest wejście na dach doświadczonego pracownika i wypięcie kilku paneli, co naraża je na uszkodzenie. Uniknąć tej sytuacji można instalując standardowy inwerter na przykład w piwnicy, tracimy wtedy jednak wiele korzyści płynących z instalacji mniejszych urządzeń. Widzimy więc, jak skomplikowanym procesem jest wybranie idealnego rozwiązania.

Ile kosztuje mikroinwerter?

Koszt instalacji standardowego falownika wynosi około 20% całej inwestycji. To drugi po panelach najważniejszy element układu, nie warto więc na nim oszczędzać. Awaria inwertera pozbawia nas całkowicie dostępu do generowanej energii. Wykorzystany w każdym panelu mikroinwerter ogranicza skalę tego problemu, jednak zakup kilku urządzeń jest zdecydowanie droższą opcją. Koszty zwiększają się wprost proporcjonalnie do ilości zamontowanych paneli. Różnica w kosztach może wynieść nawet kilka tysięcy złotych. Czy mimo wszystko warto zdecydować się na zakup mikrofalowników? Jeżeli mamy do czynienia z ruchomym cieniem zakrywającym nasze moduły - zdecydowanie tak. Liczne zalety mikrofalowników wymienione wyżej, a także gwarancja optymalnych uzysków nie powinna odstraszyć inwestora od wydania dodatkowych kilku tysięcy. Dłuższa żywotność, łatwiejsza rozbudowa i bezpieczeństwo są warte poniesienia większych kosztów. Jeżeli jednak na dachu nie występuje znaczne zacienienie, zdecydowanie się na standardowy inwerter również będzie akceptowalnym wyborem.