Cum să alegi invertorul fotovoltaic potrivit pentru fiecare instalație

Alegerea unui invertor fotovoltaic poate părea simplă: se verifică puterea panourilor, se caută un invertor cu o putere similară și gata.

În realitate, există și alte aspecte care trebuie verificate.

Invertorul trebuie să fie compatibil cu puterea instalației, dar și cu tensiunea și curentul modulelor, cu numărul de panouri conectate în fiecare string, cu diferitele orientări ale acoperișului și, atunci când este cazul, cu bateria.

Nu este necesar să cunoașteți toate modelele de pe piață pentru a face o primă selecție. Important este să răspundeți corect la câteva întrebări de bază.

Ce face, de fapt, un invertor fotovoltaic?

Panourile solare produc energie electrică sub formă de curent continuu (DC). Cu toate acestea, locuințele, spațiile comerciale, fabricile și rețeaua electrică funcționează în principal cu curent alternativ (AC).

Invertorul realizează această conversie.

Totuși, invertoarele moderne fac mult mai mult. În funcție de model, acestea pot:

• Controla producția panourilor.
• Gestiona o baterie.
• Limita energia injectată în rețea.
• Menține alimentarea anumitor consumatori în timpul unei întreruperi de curent.
• Detecta defecțiunile instalației.
• Transmite datele de producție către o platformă de monitorizare.
• Coordona mai multe invertoare în cadrul aceleiași centrale.

De aceea, invertorul poate fi considerat centrul de control al instalației fotovoltaice.

Prima întrebare: ce tip de instalație urmează să fie realizat?

Tipul proiectului ajută la restrângerea rapidă a opțiunilor.

O locuință de 5 kW nu are nevoie de același invertor ca o hală industrială de 500 kW sau ca o centrală fotovoltaică de mai mulți megawați.

Locuință

În cazul locuințelor se utilizează, de regulă, invertoare de putere mai mică. Acestea pot fi monofazate sau trifazate, în funcție de alimentarea electrică a clădirii.

Atunci când se dorește instalarea unei baterii, se analizează de obicei un invertor hibrid.

Spațiu comercial sau întreprindere mică

În magazine, birouri, exploatații agricole și hale de dimensiuni reduse pot fi utilizate invertoare trifazate de putere mai mare.

Dacă obiectivul este consumul direct al energiei solare în timpul programului de lucru, poate fi suficient un invertor conectat la rețea. Atunci când se dorește și stocarea energiei, trebuie analizată o soluție hibridă.

Instalație industrială

Acoperișurile industriale sunt adesea împărțite în mai multe zone sau câmpuri de module. Din acest motiv, se utilizează în mod obișnuit invertoare string trifazate cu mai multe MPPT-uri.

Acest tip de arhitectură permite împărțirea instalației între mai multe echipamente și controlarea independentă a diferitelor zone ale acoperișului.

Centrală fotovoltaică de mari dimensiuni

În proiectele utility-scale se utilizează invertoare de mare putere, proiectate pentru câmpuri fotovoltaice extinse, stații de medie tensiune și sisteme avansate de control al centralei.

În prezent, Sungrow își diferențiază soluțiile între aplicații rezidențiale, comerciale și industriale și proiecte de mari dimensiuni.

A doua întrebare: instalația va include o baterie?

Aceasta este una dintre cele mai importante decizii.

Instalație fără baterie

Dacă instalația va produce energie doar pentru consum direct sau pentru injectare în rețea, poate fi utilizat un invertor conectat la rețea.

În timpul zilei, invertorul transformă energia produsă de panouri și o transmite către consumatorii clădirii. Energia care nu este consumată poate fi injectată în rețea, cu condiția ca instalația și contractul de furnizare să permită acest lucru.

Instalație cu baterie

Dacă se dorește stocarea surplusului de energie pentru utilizare ulterioară, trebuie integrat un sistem de stocare.

În instalațiile rezidențiale și în proiectele comerciale de mici dimensiuni este frecvent utilizat un invertor hibrid. Acesta gestionează simultan panourile, bateria, consumul clădirii și conexiunea la rețea.

Un exemplu este gama Sungrow SH3.0/3.6/4.0/5.0/6.0RS, formată din invertoare hibride monofazate cu puteri între 3 și 6 kW. Seria dispune de două MPPT-uri, două intrări de string, un curent fotovoltaic maxim de 16 A per MPPT și 32 A în total, precum și de monitorizare prin iSolarCloud.

Pentru instalații trifazate de putere mai mare poate fi analizată gama Sungrow SH15/20/25T. Această serie oferă puteri de 15, 20 și 25 kW, trei MPPT-uri, cinci intrări de string și compatibilitate cu bateriile Sungrow SBR și SBH.

În orice caz, nu trebuie presupus că o baterie este compatibilă cu un invertor doar pentru că ambele funcționează la înaltă tensiune. Producătorul trebuie să confirme în mod expres compatibilitatea dintre cele două echipamente.

A treia întrebare: instalația este monofazată sau trifazată?

Răspunsul depinde de tipul de racordare electrică a clădirii.

Conexiune monofazată

Este frecventă în locuințe și în cazul racordurilor electrice de putere redusă. În aceste situații trebuie selectat un invertor monofazat compatibil cu puterea instalației.

Conexiune trifazată

Este frecventă în companii, unități industriale, exploatații agricole și locuințe cu un consum ridicat de energie.

Într-o rețea trifazată, energia este distribuită pe trei faze. Invertorul trebuie să fie proiectat pentru a funcționa cu acest tip de conexiune.

Înainte de selectarea echipamentului, este recomandat să se verifice:

• Tipul alimentării electrice a clădirii.
• Puterea contractată.
• Puterea maximă permisă în punctul de racordare.
• Existența unor consumatori monofazați sau trifazați.
• Necesitatea alimentării consumatorilor în timpul unei întreruperi a rețelei.

Faptul că un invertor are o putere mai mare nu înseamnă că poate fi instalat la orice tip de racord. Tipul rețelei trebuie să fie compatibil.

A patra întrebare: acoperișul este simplu sau are mai multe orientări?

Aici intervine unul dintre conceptele care generează cele mai multe întrebări: MPPT-urile.

Ce este un MPPT, explicat simplu?

Un MPPT este un sistem al invertorului care caută punctul de funcționare în care panourile pot produce cantitatea maximă posibilă de energie.

MPPT-urile pot fi comparate cu niște benzi independente.

Dacă toate panourile sunt orientate spre sud, au aceeași înclinație și primesc aproximativ aceeași cantitate de radiație solară, acestea pot funcționa în cadrul aceluiași grup.

Dacă însă o parte dintre panouri este orientată spre est, iar alta spre vest, acestea nu primesc aceeași radiație în același moment. În acest caz, este recomandat să fie conectate la MPPT-uri diferite.

MPPT-urile sunt deosebit de utile atunci când există:

• Mai multe orientări.
• Unghiuri de înclinație diferite.
• Zone cu niveluri diferite de umbrire, care pot fi conectate la MPPT-uri independente.
• Zone separate ale clădirii.
• Numere diferite de module în fiecare câmp.
• Extinderi realizate în etape diferite.

Mai multe MPPT-uri sunt utile atunci când zonele cu orientări, înclinații sau condiții de umbrire diferite pot fi conectate la trackere independente. Totuși, acestea nu elimină automat pierderile cauzate de umbre în interiorul aceluiași string.

MPPT-urile și intrările de string nu sunt același lucru

Aceste două concepte sunt adesea confundate.

De exemplu, un invertor poate avea trei MPPT-uri și cinci intrări de string. Aceasta înseamnă că dispune de cinci conexiuni fizice pentru stringuri, însă unele dintre ele utilizează același MPPT.

Atunci când mai multe stringuri sunt conectate la același MPPT, trebuie respectate condițiile indicate de producător. În general, stringurile trebuie să utilizeze același model și același număr de module, cu orientare, înclinație și expunere solară similare.

Ce este un string?

Un string este un grup de panouri conectate în serie.

Curentul trece de la un modul la următorul, iar tensiunile se însumează.

De exemplu, dacă sunt conectate 20 de panouri în serie, invertorul nu primește tensiunea unui singur panou, ci suma tensiunilor celor 20 de panouri.

De aceea, numărul de module per string nu poate fi stabilit aproximativ. Acesta trebuie calculat.

De ce trebuie verificată tensiunea?

Fiecare invertor admite o tensiune maximă.

Tensiunea panourilor se modifică în funcție de temperatură. La temperaturi scăzute, tensiunea în circuit deschis crește.

Aceasta înseamnă că un string care pare corect dacă se iau în considerare doar datele standard ale panoului ar putea depăși tensiunea maximă a invertorului într-o zi deosebit de rece.

Pentru a evita această situație, trebuie verificate:

• Tensiunea în circuit deschis a modulului.
• Numărul de module conectate în serie.
• Coeficientul de temperatură.
• Temperatura minimă estimată la amplasament.
• Tensiunea maximă admisă de invertor.
• Intervalul de funcționare al MPPT-urilor.

Tensiunea maximă calculată a stringului nu trebuie să depășească niciodată limita indicată de producătorul invertorului.

De ce trebuie verificat și curentul?

Tensiunea nu este singura limită electrică.

Modulele moderne pot funcționa la curenți ridicați. Din acest motiv, trebuie verificat dacă invertorul admite atât curentul modulului, cât și curentul rezultat atunci când mai multe stringuri sunt conectate în paralel.

Fișa tehnică a invertorului face în mod normal diferența între:

• Curentul maxim per string.
• Curentul maxim per MPPT.
• Curentul maxim de scurtcircuit.
• Numărul de intrări disponibile.

Un panou de mare putere nu este automat compatibil cu orice invertor. Trebuie verificate atât tensiunea, cât și curentul.

Puterea panourilor trebuie să fie egală cu puterea invertorului?

Nu neapărat.

O instalație poate avea o putere totală instalată a modulelor mai mare decât puterea nominală a invertorului. Acest raport este cunoscut sub denumirea de raport DC/AC.

De exemplu:

• Puterea instalată a panourilor: 120 kWp.
• Puterea invertorului: 100 kW.
• Raport DC/AC: 1,20.

Această supradimensionare poate permite invertorului să funcționeze mai multe ore în apropierea puterii sale nominale.

Totuși, puterea modulelor nu trebuie mărită fără efectuarea calculelor necesare. O supradimensionare excesivă poate genera pierderi mai mari prin clipping și poate depăși limitele de intrare ale echipamentului.

Producătorul stabilește limitele electrice și puterea fotovoltaică maximă admisă sau recomandată pentru fiecare model. În cadrul acestor limite, raportul DC/AC adecvat trebuie calculat pentru fiecare proiect.

Ce înseamnă clipping?

Clipping-ul apare atunci când panourile ar putea produce mai multă putere decât poate transforma invertorul.

Să presupunem că avem o instalație cu 120 kWp în module și un invertor limitat la 100 kW.

În anumite momente, panourile ar putea încerca să furnizeze mai mult de 100 kW. Invertorul își va limita puterea de ieșire la valoarea maximă, iar energia suplimentară nu va fi convertită.

Un anumit nivel de clipping poate face parte din proiectarea instalației, însă trebuie calculat pentru a verifica dacă raportul DC/AC este adecvat și dacă pierderile rezultate sunt acceptabile.

Într-o instalație convențională conectată la rețea, energia care depășește capacitatea instantanee de conversie a invertorului nu este utilizată. În sistemele hibride sau în cele cu stocare cuplată în DC, comportamentul poate varia în funcție de arhitectură și de capacitatea disponibilă de încărcare.

Când este necesar un invertor de putere mai mare?

Pe măsură ce dimensiunea proiectului crește, se modifică și cerințele pentru invertor.

Proiecte comerciale și industriale

Într-o hală industrială pot exista orientări diferite, umbre, luminatoare sau zone distincte ale acoperișului. În aceste cazuri, poate fi util un număr mai mare de MPPT-uri.

Sungrow SG125CX-P2 este un invertor string trifazat de 125 kW. Conform documentației oficiale, acesta dispune de 12 MPPT-uri, două intrări de string per MPPT și un curent maxim de intrare de 30 A per MPPT. În plus, are grad de protecție IP66, clasă de protecție anticorozivă C5 și poate fi integrat în iSolarCloud prin soluția de comunicație corespunzătoare.

Cele 12 MPPT-uri permit împărțirea unui acoperiș în mai multe câmpuri. Totuși, numărul de stringuri, numărul de module per string și distribuția acestora între MPPT-uri trebuie calculate pentru fiecare instalație.

Centrale fotovoltaice de mari dimensiuni

În centralele utility-scale se utilizează echipamente proiectate pentru tensiuni și puteri mult mai mari.

Sungrow SG350HX-20 este un invertor string pentru sisteme de 1.500 Vdc. Documentația oficială indică până la șase MPPT-uri, 75 A per MPPT, maximum 30 de intrări și un randament maxim declarat de 99,02%.

Acest tip de invertor este destinat centralelor de mari dimensiuni și necesită o analiză completă a câmpului fotovoltaic, a blocurilor de putere, a evacuării energiei electrice și a conexiunii la medie tensiune.

Care este diferența dintre un invertor de rețea și unul hibrid?

Principala diferență este că invertorul hibrid poate integra și gestiona o baterie compatibilă, pe lângă controlul fluxurilor de energie dintre module, consumatori, baterie și rețea.

Invertor conectat la rețea

Transformă energia produsă de panouri și o furnizează consumatorilor sau rețelei electrice.

Dacă are loc o pană de curent, în mod normal acesta se oprește din motive de siguranță, chiar dacă panourile continuă să producă energie.

Invertor hibrid

Pe lângă conversia energiei solare, acesta poate gestiona o baterie compatibilă.

În funcție de echipament și de configurație, poate alimenta și anumiți consumatori atunci când rețeaua cade.

Totuși, existența unui invertor hibrid și a unei baterii nu înseamnă automat că întreaga clădire va beneficia de alimentare de rezervă.

Trebuie verificate:

• Puterea disponibilă în modul backup.
• Capacitatea bateriei.
• Puterea consumatorilor.
• Vârfurile de pornire ale motoarelor.
• Configurația tabloului electric.
• Accesoriile necesare.
• Funcționarea cu sarcini dezechilibrate.

Circuitul de backup trebuie proiectat în funcție de necesitățile reale ale clientului.

La ce condiții de mediu trebuie să reziste invertorul?

Și locul de instalare este important.

Un invertor instalat într-un garaj nu funcționează în aceleași condiții ca unul amplasat într-o hală agricolă, într-o zonă de coastă sau într-o centrală expusă la praf și temperaturi ridicate.

Este recomandat să se verifice:

• Gradul de protecție IP.
• Protecția împotriva coroziunii.
• Temperatura de funcționare.
• Altitudinea maximă admisă.
• Sistemul de răcire.
• Spațiul necesar pentru ventilație.
• Expunerea directă la soare.
• Accesibilitatea pentru lucrările de mentenanță.

Gradele IP și clasele de protecție anticorozivă trebuie verificate în fișa tehnică a modelului concret. Acestea nu trebuie generalizate pentru întreaga gamă.

Monitorizarea nu trebuie neglijată

Monitorizarea permite verificarea producției instalației și detectarea eventualelor probleme.

În funcție de proiect, pot fi necesare:

• Modul de comunicație.
• Contor de energie.
• Transformatoare de curent.
• Datalogger.
• Comunicație RS485.
• Conexiune Ethernet sau Wi-Fi.
• Controler de centrală.
• Sistem de limitare a injecției în rețea.
• Integrare cu un EMS.

Sungrow utilizează platforma iSolarCloud pentru monitorizarea diferitelor game rezidențiale și comerciale. Accesoriile necesare depind de invertor și de configurația instalației.

Rezumat: ce soluție de invertor trebuie analizată în fiecare caz?

Tipul instalației	Soluție care poate fi analizată	Exemplu
Locuință monofazată cu baterie	Invertor hibrid monofazat	Sungrow SH3.0–6.0RS
Locuință trifazată sau spațiu comercial mic cu baterie	Invertor hibrid trifazat	Sungrow SH15/20/25T
Acoperiș comercial sau industrial	Invertor string trifazat	Sungrow SG125CX-P2
Centrală fotovoltaică de mari dimensiuni	Invertor string pentru aplicații utility-scale	Sungrow SG350HX-20

Acest tabel are doar rol orientativ. Modelul final trebuie ales după verificarea modulelor, a stringurilor, a rețelei electrice și a cerințelor de stocare și monitorizare.

Greșeli frecvente la alegerea unui invertor

La selectarea unui invertor nu este suficientă compararea puterii nominale. Printre cele mai frecvente greșeli se numără:

• Analizarea exclusivă a puterii: Două invertoare de 100 kW pot avea un număr diferit de MPPT-uri, curenți de intrare diferiți și sisteme de comunicație diferite.
• Neefectuarea calculului modulelor per string: Numărul de module conectate în serie trebuie calculat în funcție de temperaturile de la amplasament.
• Confundarea MPPT-urilor cu intrările: Un număr mai mare de intrări fizice nu înseamnă neapărat mai multe MPPT-uri independente.
• Neverificarea curentului panoului: Acest aspect devine tot mai important din cauza creșterii curentului modulelor fotovoltaice moderne.
• Presupunerea compatibilității cu bateria: Bateria trebuie să fie aprobată în mod expres de producătorul invertorului.
• Omiterea accesoriilor: Un contor, transformatoare de curent sau un datalogger pot fi necesare pentru funcții precum injecția zero sau monitorizarea centralizată.
• Presupunerea că bateria oferă backup total: Capacitatea de rezervă depinde de invertor, baterie, tabloul electric și consumatorii conectați.

Ce informații sunt necesare distribuitorului pentru a recomanda un invertor?

Pentru o primă selecție, este recomandat să se furnizeze:

1. Modelul și puterea modulelor.
2. Numărul total de panouri.
3. Orientarea și înclinația.
4. Numărul de module per string.
5. Puterea DC totală.
6. Tipul rețelei: monofazată sau trifazată.
7. Puterea AC necesară.
8. Existența unei baterii.
9. Necesitatea funcției de backup.
10. Necesitatea limitării injecției în rețea.
11. Locația proiectului.
12. Tipul instalației: rezidențială, comercială, industrială sau utility-scale.

Cu cât sunt furnizate mai multe informații, cu atât scade riscul de a alege un echipament incompatibil sau de a omite accesoriile necesare.

Consultanță pentru alegerea invertoarelor Sungrow

Nu există un singur invertor potrivit pentru toate instalațiile. Alegerea depinde de dimensiunea proiectului, configurația modulelor, rețeaua electrică și funcțiile necesare clientului.