Ako funguje solárny menič napätia?

Menič napätia v solárnom systéme premieňa elektrinu jednosmerného prúdu (DC), ktorú generuje solárny panel, na elektrinu striedavého prúdu (AC), ktorú využíva elektrická sieť. V jednosmernom prúde sa elektrina udržiava na konštantnom napätí v jednom smere. V AC prúdi elektrina v obvode oboma smermi, keď sa napätie mení z kladného na záporné. Meniče sú však len jedným príkladom zariadení, ktoré regulujú tok elektrickej energie.

Solárny menič funguje tak, že premieňa jednosmerný prúd na striedavý rýchlym prepínaním smeru jednosmerného vstupu. Ako vedľajší produkt sa jednosmerný vstup transformuje na výstup 120 V/240 V AC. Keď slnečné svetlo zasiahne fotovoltické články solárneho panelu, jeho energia spôsobí, že elektróny v polovodičových vrstvách začnú poskakovať. To spôsobí, že pretekajú medzi kladnými a zápornými vrstvami fotovoltického článku cez spoj a generujú jednosmernú energiu. Po vygenerovaní sa táto energia uloží do batérie na neskoršie použitie alebo sa prenesie priamo do meniča. Keď menič prijme túto energiu, je odovzdaná transformátoru, ktorý vytvára striedavý výstup.

Rozdelenie meničov

Meniče môžeme deliť podľa napätia, použitia, zapojenia alebo fázy.

Rozdelenie meničov podľa typu napätia

  • Meniče DC/DC slúžia na zmenu jednosmerného napätia vyprodukovaného solárnym systémom na požadované jednosmerné napätie, napríklad DC 48 V na DC 12 V.
  • Meniče DC/AC slúžia na zmenu jednosmerného napätia, napríklad 12 V na striedavé napätie 230 V, ktoré vyžaduje väčšina spotrebičov.

Rozdelenie meničov podľa použitia

  • On-Grid (sieťové) meniče. Tento systém je zapojený do štandardnej rozvodnej siete. Menič napätia je zapojený medzi solárnymi panelmi, domácnosťou a elektrickou sieťou. Pri nadprodukcii možno využiť prebytočnú energiu viacerými spôsobmi. Riešením je použiť obmedzovač a vyrobenú energiu obmedziť, prípadne použiť reguláciu prebytkov, napríklad na presmerovanie elektriny do bojlera. Častým riešením je prevedenie jednosmerného prúdu na striedavý a všetku prebytočnú energiu poslať do distribučnej siete.
  • Off-Grid (ostrovné) meniče. Systém nie je zapojený do distribučnej siete a potrebuje byť napojený na batériu. Preto je napojený medzi batériou a domácnosťou. Prevádza jednosmerný prúd na striedavý z batérie. Takéto meniče môžu napájať aj mnohé komerčné a rezidenčné objekty.
  • Hybridné meniče sa využívajú pri zapojení do siete aj na batériovú zostavu. Podobne ako iné typy meničov, hybridný menič konvertuje jednosmerný prúd na striedavý. Uprednostňujú však použitie energie z batérií, avšak pokiaľ sa batérie vybijú na určitú hranicu, prepnú sa na AC sieť, z ktorej potom čerpajú potrebnú energiu. Väčšina hybridných meničov obsahuje už aj regulátor. Niektoré hybridné meniče dokážu pracovať na ostrovnom princípe, to znamená, že nepotrebujú AC sieť. Hybridné meniče možno takisto využiť na nabíjanie batérií elektrocentrálou.

Rozdelenie meničov podľa zapojenia

  • Klasický menič. Tento typ meniča monitoruje a optimalizuje skupinu solárnych panelov ako celok. Ak je jeden panel neustále v tieni, značne to ovplyvní výkon celej zostavy. Preto treba pri návrhu dbať na to, aby sa solárne panely inštalovali na optimálne miesto, najlepšie tam, kde je počas celého dňa slnečné žiarenie na celej fotovoltickej zostave.
  • Mikromenič sa zapája iba k jednému solárnemu panelu, čo umožňuje monitorovanie a optimalizáciu jednotlivých panelov v zostave. Pri použití mikromeničov v systéme treba však počítať s tým, že sú oveľa nákladnejšie a môže nastať problém s riadením prebytkov.

Rozdelenie meničov podľa fázy

  • Jednofázový menič sa využíva hlavne pri menších ostrovných systémoch, kde nie je potrebné napájanie trojfázových motorov.
  • Trojfázový menič možno použiť v rozsiahlejších systémoch, najmä nad 5 000 W.

Čo treba zvážiť pri kúpe meniča?

Pri výbere meniča, ktorý bude najlepšie vyhovovať fotovoltickému systému, treba vziať do úvahy množstvo faktorov. Ktorý typ meniča poskytne najefektívnejšiu funkčnosť? Z akých materiálov je vyrobený? Spĺňa príslušnú certifikáciu a normy? Ďalej uvádzame parametre, na ktoré upriamiť pozornosť pri výbere meniča pre solárne systémy:

Základné parametre

Solárne meniče nevyrábajú samotnú elektrinu, ale na svoju prevádzku vyžadujú špecifické parametre. Preto je nevyhnutné zvážiť základné prvky, ako je ich výstupné striedavé napätie, vstupné jednosmerné napätie, frekvencia a vhodné obvody. Napríklad vstupné a výstupné napätie štandardného solárneho systému by malo byť 24 a 48 V DC.

Monitorovacie zariadenia

Dnes dostupné solárne meniče sú vybavené možnosťami na sledovanie akéhokoľvek druhu chyby a poruchy. Monitorovacie komponenty umožňujú sledovať solárny systém a poskytujú informácie o tom, koľko energie systém vyrába. Niektoré moderné meniče disponujú mobilnou aplikáciou na sledovanie účinnosti, prevádzky a údržby solárneho meniča.

Účinnosť

Táto hodnota značí, koľko energie môže systém využiť bez strát. Najlepšie hodnoty sa pohybujú medzi 94 až 96 %.

Životnosť

Kúpa solárneho meniča môže byť pre mnohých dlhodobá investícia. Preto je dôležité porovnať životnosť a výkon, napríklad aj v extrémnych poveternostných podmienkach.

Teplota

Pri výbere meniča si treba premyslieť, kde bude umiestnený. Odporúča sa meniče umiestňovať na najchladnejšie miesto, aké je k dispozícii. Pri veľmi slnečných dňoch solárne panely produkujú maximálny výkon, no slnko zahrieva celý dom. Pri zlom umiestnení sa menič bude zahrievať a efektívnosť sa značne zníži.

Náklady na solárne meniče a úspory

Meniče sú súčasťou kompletného fotovoltického systému a zvolený typ meniča ovplyvní celkové náklady na inštaláciu, pričom ceny sa môžu značne líšiť. Typ meniča závisí od veľkosti systému. Úspory, ktoré možno očakávať pri použití konkrétneho typu solárneho meniča, závisia vo veľkej miere od veľkosti systému, množstva energie, ktorú vyrobí, a od toho, koľko elektriny sa spotrebuje.

Meniče dostupné na trhu

Na trhu je veľa výrobcov meničov, ktoré sa líšia hlavne účinnosťou, komfortom a cenou. Spoločnosť Fronius, ktorá pravidelne získava mnohé ocenenia a v rôznych porovnaniach sa umiestňuje vysoko, ponúka spoľahlivé a osvedčené meniče. Tento rakúsky výrobca má vo svojej ponuke hybridný trojfázový menič novej generácie SYMO GEN 24 PLUS, ako aj sieťový trojfázový menič SYMO s WiFi pripojením a monitorovacou platformou umožňujúcou sledovať spotrebu a množstvo energie, ktoré je k dispozícii na použitie.

Meniče od spoločnosti GOODWE sú v mnohých krajinách sveta jednými z najrozšírenejších meničov. Meniče majú kompaktné rozmery, nízku hmotnosť a disponujú pasívnym chladením s minimálnou hlučnosťou. Hybridný trojfázový menič GOODWE ET Plus má samostatný výstup na napájanie spotreby domácnosti v prípade výpadku siete a je kompatibilný s lítiovými batériami Pylontech, GOODWE LYNX, BYD, LG.

Spoločnosť Huawei sa radí medzi popredných svetových poskytovateľov komponentov pre fotovoltické systémy. Trojfázový sieťový menič napätia Huawei SUN 2000-5KTL-M1 je vysoko účinný produkt so spoľahlivým a vysokým výnosom. Tento menič dokáže spravovať aj jednosmerný skladovací systém. Súčasťou meniča je integrovaná ochrana pred bleskom pre DC aj AC a optimalizovaný AC konektor na rýchle zapojenie.

K ďalším významným výrobcom meničov patria spoločnosti ako Danfoss, Kostal, SMA, SolarEdge, SolaX, Sunways a mnoho ďalších.

Zdroj

[1] An introduction to solar inverters. Power & Beyond. [online]. Publikované 17. 4. 2023. Citované 1. 6. 2023. 

[2] Solar inverters, what are they and how do they work? Deege Solar. [online]. Publikované 4. 7. 2022. Citované 1. 6. 2023.

[3] Ako si vybrať menič napätia. Ecoprodukt. [online]. Citované 1. 6. 2023. 

[4] Čo je fotovoltaický menič, na čo slúži a ako si ho správne vybrať? Malé podnikanie. [online]. Citované 1. 6. 2023. 

-pev-