Panele fotowoltaiczne są coraz bardziej popularne w Polsce. Zainteresowanie niekonwencjonalnym pozyskiwaniem energii wynika przede wszystkim z chęci obniżenia kosztów wciąż rosnącej energii poprzez zainwestowanie w system instalacji fotowoltaicznej, który produkuje energię ze słońca i dostarcza ją do urządzeń, które prąd odbierają. W Polsce wiele firm (np. Enphase) zajmuje się produkcją mikro-inwerterów. Nie wszyscy jednak wiemy, co to za urządzenie i jak działa. Poniżej przedstawiamy jego specyfikę funkcjonowania i zastosowania.
Elementy instalacji fotowoltaicznych – wprowadzenie
Działalność mikroinwertera jest bezpośrednio związana z funkcjonowaniem instalacji fotowoltaicznej. Taka instalacja to zestaw elementów, odpowiadających za przetworzenie promieni słonecznych i ich zamienienie w energię na potrzeby podgrzewania wody, czy wsparcia c.o. w ogrzewaniu domu.
Budowa instalacje fotowoltaicznych jest dość skomplikowana i składa się z wielu elementów. Najważniejszymi elementami, które tworzą instalację fotowoltaiczną, są panele słoneczne. Bez nich schemat instalacji nie miałby sensu. Każdy panel fotowoltaiczny składa się z ogniw fotowoltaicznych, które są ze sobą połączone.
Jak działają panele fotowoltaiczne
Poniżej zostanie omówione działanie modułu fotowoltaicznego. Ogniwa, z których zbudowane są panele, zamieniają energię promieni słonecznych w energię elektryczną. Foton, który jest najmniejszą jednostką światła, pada na płytkę krzemu. Krzem pochłania cząstkę światła i zmusza elektron z pozycji biernej do ruchu. To przemieszczenie to przepływ prądu. Dzięki specjalnemu złączu możliwe jest zintegrowanie tego procesu z obiegiem elektronów w sieci, co skutkuje przekształceniem energii świetlnej w elektryczność.
Panele fotowoltaiczne produkują stały prąd, który musi zostać zmieniony przez falownik w prąd przemienny. Dzięki temu zabiegowi możliwe jest korzystanie z energii elektrycznej pochodzącej ze słońca. Instalacja paneli fotowoltaicznych jest właściwym rozwiązaniem ze względu na brak emisji szkodliwego dwutlenku węgla. Korzystanie z instalacji po zakupie jej elementów jest długotrwałe i darmowe.
Sposób działania mikroinwerterów
Na wstępie warto wyjaśnić, że mikroinwerter to nowoczesne urządzenie, dzięki któremu można przetwarzać energię, którą pozyskał panel fotowoltaiczny do sieci energetycznej.
Zasada działania mikroinwertera jest podobna do zwyczajnych przemienników częstotliwości. Przekształcają one prąd z paneli słonecznych na prąd zmienny z tym płynącym w sieci. Za ich pośrednictwem energia ma postać, która może być użyta w gospodarstwie domowym.
W klasycznej instalacji panele łączone są szeregowo, prąd wspólnie jest przemieniany ze wszystkich paneli przez jeden falownik. Problem polega w tym, że wszystkie panele muszą działać z tą samą mocą. Inaczej każdy z paneli wykonuje pracę o takiej samej mocy, z jaką pracuje najsłabsze z ogniw. Największym problemem w instalacji jest zaciemnienie, które wpływa na sprawność układu.
W instalacji wyposażonej w te małe urządzenia każdy panel ma swój mikroinwerter. Przykładowo, jeśli w systemie jest 10 szt. paneli, to tyle samo będzie mikroinwerterów. Dlatego też stosowane są w przypadkach zacienienia lub kiedy panele nie są umieszczone na tej samej powierzchni, co powoduje różnice w poziomie nasłonecznienia.
Mikroinwerter – ceny i opłacalność
Kwestią zasadniczą instalacji fotowoltaicznych jest ich cena i opłacalność. Tak samo jest z mikroinwerterami. W przypadku instalacji fotowoltaicznej złożonej z 10 szt. paneli i tylu samych mikroinwerterów różnica między instalacją wyposażoną w falownik wyniesie około 3000 zł. Należy jednak prowadzić monitoring otoczenia, aby zdecydować się na właściwą instalację, ze względu na panujące warunki nasłonecznienia. Jeśli w pobliżu nieruchomości nie ma obiektów, które rzucają cień na dach, to nie ma potrzeby wydatkować środków i myśleć o mikroinwerterach.
W przypadku, kiedy na panel fotowoltaiczny pada cień, to skutkuje to stratą wydajności. W ciągu 25 lat działania instalacji fotowoltaicznych z mikrokonwerterami różnica wyniesie około 5000 zł na korzyść tej instalacji, która jest wyposażona w mikroinwerter. W instalacjach fotowoltaicznych czasem pojawia się potrzeba wsparcia modułu systemu, tak, aby pracował na odpowiednim poziomie. Dzięki informacji, w jaki sposób, w poszczególnych porach roku przebiega nasłonecznienie budynku, można zainstalować odpowiednio moduły słoneczne i do każdego z nich mikroinwerter np. firmy Enphase.
Wybór więc zastosowania ww. urządzenia do paneli powinien mieć charakter indywidualnej decyzji inwestorów. Powinna być uwarunkowana tym, gdzie znajduje się nieruchomość, na której są zamontowane panele, czy jest ryzyko nadmiernego ciernia. Jeśli tak, wówczas warto zastosować te urządzenia, jako swoiste wspomaganie dla całej instalacji.
Mikroinwerter – zalety
Mikroinwerter jak każde urządzenie ma zarówno silne, jak i słabe strony. Poniżej zostaną przedstawione zalety mikroinwerterów, jakie wynikają z informacji prezentowanych o nich na portalach branżowych. Przede wszystkim urządzenia te są odporne na nagrzewanie i mają bardzo dobrą żywotność. Dłuższa żywotność ma odzwierciedlenie w lepszych warunkach gwarancyjnych. Przykładowo firma Enphase, która jest uznawanym producentem tych urządzeń daje klientom 10 – letni okres gwarancji, co świadczy pozytywnie o ich trwałości. Do zalet tych elementów z pewnością należy zaliczyć skalowanie instalacji fotowoltaicznej, która dzięki działaniu mikroinwertera może być rozbudowana o kolejny panel.
Wady mikroinwerterów
Do wad mikroinwerterów należy przede wszystkim wymiana urządzenia, które może ulec awarii. Mikroinwerter to urządzenie, którego cena jest wysoka. Mikro inwerter umieszcza się pod panel słoneczny. Wymiana jest przez to utrudniona, a zdarza się, że wiele mikroinwerterów może zepsuć się w krótkim czasie.
Z oferty niektórych producentów wycofywane są mikroinwertery. Nie można takich informacji bagatelizować, co potwierdza ich awaryjność, ryzyko stosowania.
Zwiększone jest również ryzyko awarii, ze względu na ilość urządzeń, które pracują. W wielu przypadkach bardzo trudne jest serwisowanie tych elementów (nieliczne informacje o serwisach).
Podsumowując, przy projektowaniu instalacji fotowoltaicznych należy zadbać o bezpieczeństwo i niską awaryjność, a także, aby praca modułów odbywała się na odpowiednim poziomie. Te informacje zawarte powyżej na pewno pozwolą podjąć decyzję o wykorzystaniu urządzeń do budowy instalacji na wysokim poziomie sprawności.
