Mikroinwertery – przełom w energii słonecznej
Mikroinwerter to urządzenie używane z panelami słonecznymi do przekształcania wytwarzanej energii (prąd stały) w energię elektryczną do użytku domowego (prąd zmienny). Odkąd mikroinwertery weszły na rynek energii słonecznej niecałą dekadę temu, te urządzenia, które przekształcają prąd stały z poszczególnych modułów fotowoltaicznych w użyteczną energię prądu zmiennego dla domów i firm, są entuzjastycznie przyjmowane przez projektantów i instalatorów systemów. Pojawiają się w coraz większych, bardziej zaawansowanych instalacjach solarnych każdego dnia, a ten trend nie zmieni się w najbliższym czasie. Rosnący popyt na czystą energię jest jednym z głównych czynników wzrostu rynku energii słonecznej. W związku z tym kilka firm opracowuje słoneczne mikroinwertery. Mikroinwertery zapewniają wiele korzyści; działają dłużej, ponieważ nie są narażone na obciążenia cieplne i dużą moc. Ponadto w przypadku mikroinwerterów nie ma jednego punktu awarii, co oznacza, że cały system pozostaje nienaruszony, nawet jeśli jeden panel ma usterkę. Kilka firm zaczęło budować inteligentne mikroinwertery, które są w pełni połączone w sieć, zdefiniowane programowo inwertery, opracowane z zaawansowaną funkcją sieci.
Mikroinwertery cieszą się dużym popytem poza Stanami Zjednoczonymi, ponieważ nowe rynki spieszą się, aby wykorzystać te urządzenia. Naukowcy z Indii projektują i integrują systemy oparte na mikroinwerterach w Indiach. Kilka nowych firm weszło na rynek i wypuściło swoje produkty, w tym dwaj najwięksi producenci inwerterów fotowoltaicznych, SMA i Power-One. Zgodnie z raportem opublikowanym przez UnivDatos Market Insights, globalny rynek słonecznych mikroinwerterów był wyceniany na 977,5 miliona USD w 2018 roku i przewiduje się, że do 2025 roku osiągnie 5 604,6 miliona USD, wykazując gwałtowny CAGR na poziomie 28,4% w okresie prognozy 2019-2025.
Idea mikroinwerterów
Tradycyjne systemy słoneczne składały się tylko z jednego inwertera. Stąd, w przypadku awarii inwertera, nie ma alternatywnego transferu energii. Aby rozwiązać ten problem, zaproponowano i wdrożono ideę inwertera szeregowego. Nawet w przypadku inwerterów szeregowych system fotowoltaiczny nie nadawał się jako urządzenie typu plug and play do zastosowań domowych. Dlatego pożądane jest projektowanie systemów, które mają inwertery wewnątrz modułów fotowoltaicznych, co zapewnia stabilną pracę i śledzenie punktu mocy maksymalnej (MPPT) dla każdego modułu.
Zalety i wady mikroinwertera w porównaniu z inwerterami szeregowymi lub centralnymi
Zalety mikroinwerterów
- Odporność na zacienienie – ponieważ każdy panel słoneczny wytwarza energię niezależnie od innych paneli, wydajność panelu słonecznego nie wpływa na sąsiednie panele słoneczne. Dlatego zacieniony panel słoneczny niekoniecznie obniży wydajność innych paneli słonecznych, ponieważ działają one niezależnie. Nie dotyczy to inwerterów szeregowych
- Nie jest wymagane chłodzenie powietrzem – mikroinwertery to bardzo małe inwertery, które mieszczą się z tyłu panelu słonecznego. Ze względu na swój rozmiar nie trzeba mieć oddzielnego chłodzenia, jak w przypadku inwerterów centralnych. Dlatego straty w postaci ciepła są mniejsze
- Opłacalność – mikroinwertery indywidualnie są tańsze niż konwencjonalny inwerter. Kiedy konwencjonalny inwerter ulegnie awarii, jego wymiana jest kosztowna, ale w przypadku mikroinwerterów jest znacznie mniej prawdopodobne, że ulegną awarii ze względu na mniejszą ilość energii elektrycznej, którą muszą przetwarzać w porównaniu z konwencjonalnym inwerterem
- Łatwość instalacji – instalacja paneli słonecznych z mikroinwerterami jest znacznie łatwiejsza i szybsza, co prowadzi do niższych kosztów instalacji w porównaniu z tradycyjnymi inwerterami
- Elastyczność – jedną z głównych zalet mikroinwerterów jest ich elastyczność i skalowalność. Można zacząć od minimalnego zestawu modułów słonecznych i dodawać moduły w miarę wzrostu potrzeb i budżetów bez konieczności wymiany dużego scentralizowanego inwertera
Wady mikroinwerterów
- Wyższy koszt początkowy – jedną z głównych wad mikroinwertera jest jego wyższy koszt początkowy. Jednak jego koszt można uzasadnić w przypadkach, gdy występują trudności techniczne w instalacji paneli słonecznych (szeregu paneli słonecznych) lub problemy z zacienieniem, które mogą spowodować pogorszenie wydajności całego systemu
- Wymagane jest dodatkowe urządzenie monitorujące: ponieważ każdy inwerter jest umieszczony niezależnie pod panelem słonecznym, wymagana jest magistrala komunikacyjna i wspólny system monitorowania, ponieważ nie ma wbudowanego systemu wyświetlania, jak w inwerterach szeregowych
Wniosek
Mikroinwertery stały się powszechne tam, gdzie rozmiary paneli są małe, a maksymalizacja wydajności z każdego panelu jest ważna. Mikroinwertery odniosły największy sukces na rynku mieszkaniowym, gdzie ograniczona przestrzeń dla paneli ogranicza rozmiar paneli, a zacienienie przez pobliskie drzewa lub inne obiekty jest często problemem. Systemy solarne mają niską wydajność i są używane w połączeniu z systemem opartym na energoelektronice w celu wydajnego pozyskiwania energii. Technologia mikroinwerterów to rozwijająca się dziedzina, która zapewnia dobre pole do nowych badań.