Все о солнечных инверторах

В 2018–2019 годах подавляющее большинство (80% или более) из ~500 солнечных электростанций ReVision Energy будут включать инверторы SolarEdge в качестве базовой технологии, которая превращает ток, генерируемый солнечными панелями, в электроэнергию переменного тока, которую вы можете использовать в своем доме.

Солнечные инверторы — это довольно невзрачная электроника, которая раскрывает сверхспособности вашей солнечной батареи: производство чистой энергии.

Больше о солнечных инверторах, чем вы когда-либо хотели знать

Когда солнечный свет падает на солнечную панель, происходит довольно удивительный электрический процесс. Электрическая энергия, присутствующая в солнечном свете — фотоны — проходит через «легированный» кремниевый полупроводник («ячейки», из которых состоит солнечная панель) и выбивает электронику с отрицательной стороны полупроводника, запуская поток энергии и создание тока.

Теперь это постоянный ток (DC) потока электричества. Точные электрические свойства этого постоянного тока будут варьироваться в зависимости от вашей солнечной батареи. В современных солнечных системах он имеет значительное напряжение и силу тока, что означает много энергии, но не в такой форме, с которой дом может что-то сделать.

Чтобы сделать что-то полезное с этим постоянным током, его необходимо преобразовать в электричество переменного тока (AC), используемое во всех современных приборах. Это то, что делает солнечный инвертор. Он «инвертирует» постоянный ток -> переменный, а иногда (скажем, в системе, предназначенной для подзарядки аккумуляторной батареи от сети) делает наоборот: переменный ток -> постоянный.

Почему некоторые установщики указывают только микроинверторы?

Итак, есть некоторые установщики солнечных батарей, которые клянутся микроинверторами и инверторами сквернослова. Давайте распакуем это.

Солнечная батарея состоит из множества солнечных панелей, соединенных вместе в одну или несколько «цепочек». Струнный инвертор берет выход всей цепочки солнечных панелей и преобразует энергию постоянного тока в переменный ток.

струнный инвертор дизайн хорошо работает, когда выходы солнечных панелей точно согласованы, и по сей день они являются нашим предпочтительным выбором для внешних наземных массивов в открытых полях с полным доступом к солнечным лучам. Однако они не обязательно устойчив в условиях частичного затенения. Что-то вроде рождественских огней старой школы, где, если одна лампочка погаснет, весь набор огней перестанет работать — если в инверторной системе затенить одну солнечную панель, это значительно снизит мощность всей цепочки.

Быстро в сторону: Современные струнные инверторы на самом деле справляются с этой проблемой намного лучше, чем старые модели, благодаря технологии, которая включает в себя несколько входов для отслеживания максимальной мощности (MPPT) на инвертор, но мы сохраним это для темы другой статьи.

Сейчас, примерно в 2009 г. микроинверторы (преимущественно производителя Enphase). Разница с микроинверторами заключается в том, что вместо модели «сложить всю струну в одно целое» каждая солнечная панель была, по сути, отдельной независимой системой. Отсюда и название «микро».

Идея этой технологии заключалась в том, что в таких условиях смешанного освещения (скажем, у вас есть высокий дуб, который пересекает ваши солнечные панели в середине дня) вся солнечная батарея будет более устойчивой, поскольку вы только потеряете производство энергии. затронутых модулей, а не привести к сбою всего массива.

Хотя это так и было правдой, на перспективы микроинверторов также сильно повлияли сбои оборудования в первых поколениях. Вроде как очевидно — со строковым инвертором, хотя может показаться, что «хм, у вас есть один инвертор, если он выходит из строя, вся система отключается» — это на самом деле доказывает, что размещение одного элемента оборудования в доступном месте, защищенном от экстремальных воздействий температура намного проще для оборудования, чем их установка на нижней стороне солнечных панелей, где температура может превышать 140 градусов по Фаренгейту, как в микроинверторах.

Несмотря на то, что микроинверторы стали лучше по сравнению с предыдущими поколениями (и, к их чести, Enphase поддерживала их продукт и помогала нам помогать нашим клиентам, пострадавшим от ранних гарантийных претензий), основная логика остается в том, что наличие большего количества оборудования на крыше означает, что у вашей солнечной батареи больше точек отказа.

Что подводит нас к последним и величайшим инновациям, струнные инверторы с модульной электроникой. Или система SolarEdge.

Теперь, как мы только что прошли, конструкция струнного инвертора на самом деле является очень надежным способом превратить мощность постоянного тока массива солнечных панелей в мощность переменного тока, совместимую с сетью. Однако есть некоторые ограничения, особенно связанные с правилами пожарной безопасности.

Примерно в 2011 году в штатах Мэн, Нью-Гэмпшир и Массачусетс были приняты новые правила пожарной безопасности, которые создали требование «быстрого отключения», что означает, что солнечная батарея, которая отключается во время пожара, должна разрядиться в течение 10 секунд. Струнные инверторы по своей конструкции отключались дольше 10 секунд и, таким образом, были фактически исключены из рынка Северной Америки.

Электроника на уровне модуля в SolarEdge решает эту проблему. Система обладает всеми теми же преимуществами, что и струнный инвертор (в целом более эффективен, а «внутренности» системы защищены благодаря тому, что находится в удобной для электроники среде) с некоторыми из тех же преимуществ микроинверторов — оптимизаторы прикрепляются к каждой панели, и каждая панель может связываться со всем для целей мониторинга данных, а также для соблюдения правил пожарной безопасности.

В отличие от микроинверторов, в конструкции оптимизатора мощности меньше «вещей, которые могут сломаться».

Почему некоторые установщики солнечных батарей предпочитают микроинверторы?

Микроинверторы распространены у некоторых установщиков солнечных батарей, потому что системы намного проще спроектировать и установить, чем системы со струнным инвертором.

Не получая слишком techie, ряды солнечных панелей должны быть тщательно откалиброваны, чтобы максимизировать выходную мощность, и должны быть согласованы с соответствующим инвертором. Чтобы выяснить это, нужно приложить немало инженерных усилий: «Хммм, какая модель инвертора подходит для работы с 22 панелями? Будет ли лучше для этого клиента, если я увеличу инверторы, чтобы обеспечить возможность расширения в будущем, или я должен увеличить мощность инвертора меньшего размера, чтобы сэкономить несколько тысяч долларов и оставить меньше возможностей для роста? Неужели все-таки лучше сделать 26 панелей вместо 22?»

Все эти вопросы устраняются, когда установщик солнечных батарей просто измеряет крышу и выясняет, что они на нее помещают, а затем подключает все это к системе микроинвертора. Технически эта система будет работать, и может работать хорошо. Но это может быть не самое надежное, эффективное и экономичное решение для ваших энергетических потребностей на 25 с лишним лет.