naplopo

A hálózatra tápláló napelemes rendszerek legfontosabb eleme az inverter. Fő feladata, hogy a napelemek által előállított egyenáramot a közüzemi hálózatnak megfelelő feszültségű és frekvenciájú váltakozó árammá alakítsa át. A mai korszerű inverterek azonban ennél sokkal több feladatot is ellátnak, optimalizálják az áramtermelést, biztonsági és védelmi funkciókat látnak el, adatgyűjtést és távfelügyeletet biztosítanak, igény esetén pedig még a saját fogyasztók egy részét is vezérelni tudják.

A hálózatra csatlakozó napelemes rendszerekben – humán anatómiai hasonlattal élve – a két legfontosabb szerv, a szív és az agy szerepét az inverter tölti be. Az inverter szabályozza a „vérkeringést” vagyis az áramot és a feszültséget mind az egyenáramú, mind a váltóáramú körben, a beépített fejlett elektronika pedig mindenre ügyel, ami a napelemekkel előállított villamos energia optimális hasznosításához szükséges. Ahhoz persze, hogy valóban minden optimálisan történjen, ügyelni kell a megfelelő inverter kiválasztására és beállítására.

Egy fázis, vagy több?

Az inverterek egyfázisú, vagy háromfázisú kivitelben készülnek. Ha a tervezett napelemes rendszer helyszínén a hálózati csatlakozás egyfázisú, akkor ide természetesen csak egyfázisú inverter csatlakoztatható. Egy fázisra maximum 5 kVA-es inverter teljesítmény kapcsolható, akkor is, ha a bejövő teljesítmény ennél nagyobb. Háromfázisú fogyasztói csatlakozás esetén napelemes rendszer invertere is jellemzően háromfázisú, de lehet alkalmazni fázisonként beépített egyfázisú invertereket is. Ügyelni kell azonban arra, hogy a fázisaszimmetria mértéke nem haladhatja meg az 5 kVA-t. Fázisonkénti egyfázisú inverter hálózatvizsgálat nélkül 2,5 kVA-ig csatlakoztatható, 2,5 és 5 kVA közötti névleges teljesítményű inverterek egyfázisú csatlakoztatását pedig az elosztó hálózati engedélyes a hálózati paraméterek figyelembevételével, az igénybejelentésre adott műszaki-gazdasági tájékoztatóban írt feltételekkel engedélyezheti. A napelemes rendszer névleges AC oldali teljesítménye természetesen nem haladhatja meg a rendelkezésre álló hálózati betáplálás teljesítményét.

Munkapont követés, egy MPPT, vagy több?

A napelemek áramerősség-feszültség (I-U) jelleggörbéje a 2. ábrán látható. A jelleggörbén meghatározható az a munkapont, ahol a napelem teljesítménye a legnagyobb. Az inverter feladata, hogy a napelemek ezen a legnagyobb teljesítményt adó munkaponton üzemeljenek. Ezt az inverter a feszültség szabályozásával tudja beállítani. Mivel a napelemek jelleggörbéje függ a napsugárzástól és a hőmérséklettől, ezért a körülmények változásával a legnagyobb teljesítményű munkapont feszültsége is változik. Egy munkapont optimalizáló modullal, ún. MPPT-vel rendelkező inverter ezért csak azonos teljesítményű, valamint azonos dőlésszögű és tájolású napelem sztringeket (sorba kapcsolt napelem csoportokat) tud optimálisan kezelni. A napelemek típusa, száma, dőlésszöge és tájolása tehát egy sztringen belül nem térhet el egymástól, és az egy MPPT-vel rendelkező inverterre kötött párhuzamosan kapcsolt sztringeknek is azonosaknak kell lennie. Eltérő sztringek esetén vagy sztringenként külön invertert, vagy olyan invertert kell alkalmazni, ami több munkapont követő modullal, MPPT-vel rendelkezik. Szintén célszerű több munkapont követést alkalmazni, ha a napelem sztringek számottevő, egymástól eltérő árnyékolásával kell számolni.

Az inverter és a napelemek illesztése egymáshoz

A napelemek és az inverterek teljesítményét optimálisan illeszteni kell egymáshoz. Első közelítésben az ajánlás az, hogy az inverter névleges, AC oldali teljesítménye (PINV,AC) a napelemek DC oldali névleges teljesítményének (PPV) 80-120%-os tartományába kell, hogy kerüljön.

0,8 x PPV < PINV, AC < 1,2 x PPV

A napelemek névleges teljesítménye ideális körülmények esetére van megadva, ezért ez a teljesítmény valós körülmények esetén ritkán fordul elő. Emiatt választható a napelemeknél kisebb teljesítményű inverter, de ekkor előfordulhat, hogy optimális napsugárzási és hőmérséklet viszonyok esetén a napelemek munkapontja már kiesik az inverter munkatartományából. Ilyenkor pedig az inverter leszabályoz, ami hozamveszteséget eredményezhet. Különösen akkor következhet ez be, ha az inverter hűtése nem megfelelő, mert meleg helyiségben, vagy napsütésnek kitett helyen lett felszerelve. Ha a maximális hozam elérésé a cél, akkor az invertert inkább célszerű kicsit túlméretezni, főleg akkor, ha a napelemek tájolása és dőlésszöge közel van az ideálishoz.

Hová telepítsük az invertert?

Az ivertereket lehetőség szerint hűvös, száraz, pormentes helyiségben, tehát belső térben célszerű elhelyezni. A legtöbb inverter IP védettsége lehetővé teszi ugyan a kültéri telepítést is, azonban valószínű, hogy a külső térben jobban érvényesülő időjárási hatások az inverter élettartamának rövidülését eredményezik. Ha mégis külső téri telepítés történik, akkor javasolt az invertereket tetővel védeni a közvetlen napsugárzástól és a csapadéktól.

A napelemes rendszerek megvalósítása során célszerű az egyenáramú vezetékszakaszt minél rövidebbre kialakítani. A magas feszültségű egyenáram ugyanis ívképződés, így tűzvédelmi szempontból sokkal nagyobb kockázatot jelent, mint a váltóáram. Ez azt indokolja, hogy az inverter a napelemekhez minél közelebb legyen elhelyezve. Emiatt azonban nem célszerű pl. a padlástérben történő elhelyezést választani, mert az itt fellépő nyári magas hőmérséklet az inverter nem megfelelő hűtését eredményezheti, ami gyakori leszabályozáshoz vezethet, és természetesen az élettartamát is csökkentheti.