(Οι μικρομετατροπείς είναι μόνο μια μορφή αυτού που είναι γνωστό ως "PLO" - Βελτιστοποίηση επιπέδου πίνακα.
Αρχικά, οι ηλιακοί συλλέκτες παρήγαγαν ηλεκτρική ενέργεια με τη μορφή συνεχούς ρεύματος (DC) - τον ίδιο τύπο ηλεκτρικής ενέργειας που υπάρχει στις μπαταρίες.
Για να καταστεί αυτή η ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιήσιμη για την τροφοδοσία συσκευών ή τη σύνδεση στο δίκτυο, έπρεπε να μετατραπεί σε εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) χρησιμοποιώντας ένα μεγάλο κουτί ηλεκτρονικών γνωστών ως μετατροπέας.
Στα συστήματα που συνδέονται με το δίκτυο, τα ηλιακά πάνελ συνδέονταν σε σειρά (γνωστά ως strings) για να παράγουν υψηλότερη τάση DC, η οποία συμβάλλει στη μείωση των απωλειών. Ωστόσο, αυτή η προσέγγιση προκάλεσε επίσης ορισμένα προβλήματα.
Εκεί μπαίνουν στο παιχνίδι οι μικρο-μετατροπείς.
Ένας μικρο-μετατροπέας είναι ουσιαστικά ένας μικροσκοπικός μετατροπέας που έχει σχεδιαστεί για να είναι συμβατός με μεμονωμένα ηλιακά πάνελ και όχι με μια σειρά από πάνελ.
Αν και δεν ήταν μια νέα ιδέα - πρωτοεμφανίστηκαν στα τέλη της δεκαετίας του 1990 - οι μικρο-μετατροπείς αντιμετώπισαν προβλήματα αξιοπιστίας και ήταν αρκετά ακριβοί. Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια έχουν κάνει την επιστροφή τους και κερδίζουν σημαντική απήχηση.
Υπάρχουν τουλάχιστον 21 διαφορετικές μάρκες μικρο-μετατροπέων παγκοσμίως, αλλά η Enphase είναι μακράν η πιο κοινή μάρκα (και η μόνη που θα συνιστούσα) στην Αυστραλία.
Δείτε πώς μοιάζει ένα από αυτά τα μικρά παιδιά σε σύγκριση με τη συμβατική εναλλακτική του, έναν μεγάλο και ισχυρό μετατροπέα χορδών.
AC Ηλιακά πάνελ
Ένα ηλιακό πάνελ AC είναι ουσιαστικά ένα ηλιακό πάνελ εξοπλισμένο με μικρο-μετατροπέα, που του επιτρέπει να παράγει εναλλασσόμενο ρεύμα αντί για συνεχές ρεύμα.
Ένας τυπικός πίνακας "Series String".
Επί του παρόντος, τα περισσότερα ηλιακά πάνελ που είναι εγκατεστημένα στην Αυστραλία είναι διαμορφωμένα με αυτόν τον τρόπο, με έναν μόνο μεγάλο μετατροπέα και υψηλή τάση DC. Εάν υπάρχει τόξο στο επίπεδο 600V DC, θα μπορούσε να οδηγήσει σε κρότο! και πιθανώς πυρκαγιά (γι' αυτό δεν πρέπει ποτέ να κάνετε συμβιβασμούς στο κόστος εγκατάστασης).
Τι καλό έχουν τα πάνελ AC και οι μικρομετατροπείς;
Υπάρχει μια σειρά από πολυπλοκότητες που προκαλούνται από τον παραδοσιακό τρόπο σύνδεσης των ηλιακών συλλεκτών μεταξύ τους (σε σειρά σειράς) τις οποίες μπορούν να βοηθήσουν οι Micro Inverters να ξεπεραστούν, όπως:
Υψηλή τάση DC
Το DC υψηλής τάσης που παράγεται από ένα σύστημα ηλιακής ενέργειας σειράς σειράς μπορεί να δημιουργήσει κίνδυνο δημιουργίας τόξου πολύ υψηλής θερμοκρασίας και πιθανώς πυρκαγιάς. Επειδή οι μικρο μετατροπείς μετατρέπονται σε 240 V AC, η πιθανότητα να συμβεί αυτό ελαχιστοποιείται σημαντικά.
Διακόπτης
Το DC υψηλής τάσης απαιτεί σχετικά ακριβούς προστατευτικούς διακόπτες και ασφάλειες. Με τη χρήση εναλλασσόμενου ρεύματος, ο εξοπλισμός διακοπτών είναι πιο συχνά διαθέσιμος και επομένως φθηνότερος.
Σκίαση
Για να το κάνω όλο αυτό λίγο πιο διασκεδαστικό, έφτιαξα ένα βίντεο που συζητά τη σκίαση και τους ηλιακούς συλλέκτες. Εάν δεν σας αρέσει ιδιαίτερα να παρακολουθήσετε, μη διστάσετε να το παραλείψετε και απλώς διαβάστε την παρακάτω περίληψη.
Όταν τα ηλιακά πάνελ συνδέονται μεταξύ τους σε μια σειρά, η σκίαση μόνο ενός από αυτά μπορεί να επηρεάσει δραματικά ολόκληρη τη συστοιχία (κάπως σαν να στέκεσαι σε έναν εύκαμπτο σωλήνα).
Για παράδειγμα: Ακολουθεί μια σειρά από 3 ηλιακούς συλλέκτες που συνδέονται με έναν συμβατικό, κεντρικό μετατροπέα. Ένα από τα πάνελ έχει κοπανιστεί από ένα πουλί, το οποίο θα μπορούσε εύκολα να μειώσει την παραγωγή του κατά 50%. Ωστόσο, θα μειώσει επίσης την έξοδο κάθε άλλου πάνελ κατά το ίδιο ποσό:
Όμως, έχοντας έναν μικρο μετατροπέα σε κάθε ηλιακό πάνελ, οι έξοδοι είναι εντελώς ανεξάρτητες μεταξύ τους. Έτσι, αυτό το ποντίκι θα επηρεάσει μόνο το λερωμένο πάνελ:
Σύμφωνα με το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας των ΗΠΑ, αυτό το φαινόμενο μπορεί να αποφέρει έως και 12% περισσότερη ενέργεια σε ένα χρόνο.
Αλλά – η συμβατική σκέψη εδώ και χρόνια ίσως χρειαστεί να επανεξεταστεί καθώς η τεχνολογία των μετατροπέων στοιχειοσειρών έχει εξελιχθεί. Σε μια δοκιμή πεδίου το 2021 που αντιμετώπισε έναν μετατροπέα στοιχειοσειρών Fronius Gen 24 με μικρομετατροπείς En*, υπήρχε πολύ μικρή διαφορά στον τρόπο χειρισμού και των δύο διαφορετικών βαθμών σκιάς σε ένα μόνο πλαίσιο.
Το αν αυτό το εύρημα θα εφαρμοστεί σε όλους τους τομείς μένει να φανεί, αλλά μια έκθεση για μια μελέτη 200 ηλιακών συστημάτων στη Γαλλία που δημοσιεύθηκε στα τέλη του 2001 κατέληξε στο συμπέρασμα ότι δεν υπήρχε κανένα πλεονέκτημα απόδοσης για τους μικρομετατροπείς έναντι των μετατροπέων στοιχειοσειρών γενικά.
Αναντιστοιχία ηλιακών πάνελ
Όταν κατασκευάζονται ηλιακά πάνελ, μπορεί να έχουν μικρές διακυμάνσεις στα ηλεκτρικά τους χαρακτηριστικά λόγω κατασκευαστικών ανοχών. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ένα φαινόμενο που ονομάζεται "mismatch" όταν τα συνδέετε σε μια σειρά σειράς. Ωστόσο, οι μικρο μετατροπείς μπορούν να προσαρμοστούν στα μεμονωμένα χαρακτηριστικά κάθε πίνακα, εξαλείφοντας αυτή την αναντιστοιχία.
Μέγιστη παρακολούθηση σημείων ισχύος
Τα διαφορετικά ηλεκτρικά χαρακτηριστικά κάθε πίνακα οδηγούν επίσης σε διαφορετικά σημεία μέγιστης ισχύος. Το Maximum Power Point είναι το βέλτιστο σημείο για την εξαγωγή της μέγιστης ισχύος από ένα ηλιακό πάνελ και οι μικρο-μετατροπείς που συνδέονται σε μεμονωμένα πάνελ μπορούν να στοχεύσουν καλύτερα αυτό το σημείο.
Παρακολούθηση και εύρεση βλαβών
Ενώ οι περισσότεροι μετατροπείς προσφέρουν κάποιο επίπεδο παρακολούθησης και εύρεσης σφαλμάτων, μπορούν να παρακολουθούν μόνο τη συνδυασμένη έξοδο όλων των πάνελ σε μια σειρά σειράς. Αντίθετα, οι μικρομετατροπείς μπορούν να παρακολουθούν κάθε πίνακα ξεχωριστά, επιτρέποντας ταχύτερο και ευκολότερο εντοπισμό προβλημάτων.
Τοποθετημένο στο εργοστάσιο
Ορισμένοι κατασκευαστές ηλιακών πάνελ συναρμολογούν τώρα μικρο μετατροπείς στο εργοστάσιο, δημιουργώντας πάνελ AC. Αυτή η συναρμολόγηση σε ελεγχόμενο περιβάλλον μπορεί να εξοικονομήσει χρόνο και χρήμα.
Πλεονασμός
Εάν ένας μετατροπέας σειράς σειράς αποτύχει, ολόκληρη η ηλιακή συστοιχία σταματά να παράγει ισχύ. Ωστόσο, σε περίπτωση βλάβης ενός μικρομετατροπέα, οι υπόλοιπες μονάδες μπορούν να συνεχίσουν να λειτουργούν, με αποτέλεσμα ένα πιο αξιόπιστο σύστημα.
Αρθρωτότητα
Οι μετατροπείς στοιχειοσειρών σειράς έχουν περιορισμούς στον αριθμό των πάνελ που μπορούν να δεχτούν, γεγονός που καθιστά δύσκολη την προσθήκη περισσότερων πινάκων αργότερα. Αντίθετα, τα ηλιακά πάνελ AC μπορούν εύκολα να προστεθούν επειδή είναι ανεξάρτητα το ένα από το άλλο, αν και η προσθήκη μερικών πλαισίων σε μια υπάρχουσα συστοιχία μπορεί να έχει επιπλέον κόστος.
Προσανατολισμός
Σε μια σειρά σειράς, όλα τα ηλιακά πάνελ πρέπει να συνδέονται με τον ίδιο προσανατολισμό για σωστή ευθυγράμμιση τάσης. Τα ηλιακά πάνελ AC, από την άλλη πλευρά, μπορούν να προσανατολιστούν προς οποιαδήποτε κατεύθυνση χωρίς να επηρεάζουν τη λειτουργία άλλων πάνελ.
Μειονεκτήματα των πάνελ AC και των μικρο μετατροπέων
Ωστόσο, τα πάνελ AC και οι μικρομετατροπείς έχουν επίσης ορισμένα μειονεκτήματα:
Προσβασιμότητα στέγης
Σε περίπτωση βλάβης micro inverter, κάποιος πρέπει να πάει στην οροφή για να την αποσυνδέσει από κάτω από τον ηλιακό πάνελ. Αυτό προσθέτει χρόνο και κόστος σε σύγκριση με την αφαίρεση ενός μετατροπέα σειράς σειράς από τον τοίχο.
Καιρικές επιπτώσεις
Η ύπαρξη στην οροφή εκθέτει τους μικρο μετατροπείς σε πιο ακραίες καιρικές συνθήκες, όπως ζέστη, κρύο και υγρασία. Αυτό απαιτεί προσεκτική κατασκευή και χρήση στιβαρών ηλεκτρονικών εξαρτημάτων για να διασφαλιστεί η αξιοπιστία.
Αποδοτικότητα
Ενώ οι μικρο-μετατροπείς βελτιώνονται, δεν έχουν φτάσει ακόμη τα ίδια επίπεδα απόδοσης με τους μετατροπείς σειράς στοιχειοσειρών. Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να μην μετατρέψουν τόση ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια.
Τιμή
Τα συστήματα μικρομετατροπέων συνήθως προσθέτουν περίπου 20-30% περισσότερο στο κόστος ενός συστήματος ηλιακής ενέργειας σε σύγκριση με συστήματα που χρησιμοποιούν συμβατικούς μετατροπείς στοιχειοσειρών.
Αλλά ο μικρομετατροπέας BWN POWER μπορεί να εγκατασταθεί εύκολα οπουδήποτε. Δεν υπάρχουν περιορισμοί στη θέση εγκατάστασης, μπορεί να τοποθετηθεί σε οποιαδήποτε γωνία και δεν είναι απαραίτητο να το συναρμολογήσετε με φωτοβολταϊκά πάνελ. Ο μικρο-μετατροπέας Tentek μπορεί να πραγματοποιήσει τη λειτουργία αποθήκευσης ενέργειας στο σπίτι και η απόδοση μετατροπής είναι επίσης κοντά σε αυτή των παραδοσιακών μετατροπέων.
Πότε ένα ηλιακό πάνελ AC ή ένας μικρομετατροπέας είναι καλύτερη επιλογή;
Όπως μπορείτε να δείτε, υπάρχουν πολλά πλεονεκτήματα των ηλιακών συλλεκτών AC που χρησιμοποιούν μικρο μετατροπείς. Ο πιο συνηθισμένος λόγος που οι άνθρωποι τα επιλέγουν είναι επειδή έχουν σκίαση ή πρέπει να χρησιμοποιήσουν διαφορετικούς προσανατολισμούς στην οροφή τους για να παράγουν την ισχύ που χρειάζονται.
Ένας αυξανόμενος αριθμός ατόμων επιλέγει επίσης μικρο-μετατροπείς επειδή είναι έτοιμοι να πληρώσουν ένα ασφάλιστρο για να αποφύγουν την αναντιστοιχία, να αυξήσουν τον πλεονασμό τους και να επιτρέψουν μελλοντική επέκταση. Τα άλλα πλεονεκτήματα που περιγράφονται τείνουν να ενισχύουν την υπόθεση και μερικοί άνθρωποι απλώς λατρεύουν την ιδέα να έχουν την πιο πρόσφατη/νεότερη τεχνολογία.
Σαφώς, εάν έχετε σκίαση ή υποβέλτιστο προσανατολισμό, οι μικρο-μετατροπείς είναι μια ιδανική επιλογή και θα μπορούσαν να είναι φθηνότεροι μακροπρόθεσμα επειδή θα παράγουν περισσότερη ενέργεια.
Πέρα από αυτό, οι μικρομετατροπείς γίνονται μια προσωπική επιλογή σχετικά με το πόσα είστε διατεθειμένοι να πληρώσετε σε σχέση με τα πρόσθετα χαρακτηριστικά και πλεονεκτήματα.
Ποιος πουλά ηλιακούς συλλέκτες AC και μικρο μετατροπείς;
Υπάρχουν πολυάριθμοι κατασκευαστές παγκοσμίως που προσφέρουν μικρο μετατροπείς. Επιπλέον, ένας αυξανόμενος αριθμός διανομέων και αντιπροσώπων έχουν πρόσβαση σε μικρο μετατροπείς και μπορούν να τους εγκαταστήσουν σε διάφορους ηλιακούς συλλέκτες της επιλογής σας. Ωστόσο, εάν αναζητάτε έναν μικρομετατροπέα με λειτουργία αποθήκευσης, μόνο το Enphase και το BWN POWER παρέχουν αυτήν τη στιγμή τέτοιες επιλογές.
Η τελευταία λέξη
Ορισμένοι αναγνώστες έχουν ρωτήσει εάν οι μετατροπείς AC μπορούν να είναι μια επιλογή "Do-It-Yourself" (DIY) και η απάντηση είναι όχι, αν και πλησιάζει. Δεδομένου ότι έχετε να κάνετε με τροφοδοσία 240 V AC, είναι ακόμα απαραίτητο να έχετε έναν εξουσιοδοτημένο ηλεκτρολόγο για να χειριστεί την εγκατάσταση και, για εκπτώσεις ή τιμολόγια τροφοδοσίας (FIT), απαιτείται επίσης ένας διαπιστευμένος εγκαταστάτης.
Το μερίδιο αγοράς των ηλιακών συλλεκτών εναλλασσόμενου ρεύματος που είναι εξοπλισμένα με micro inverter δεν έχει ακόμη καθοριστεί, αλλά ένα πράγμα είναι σίγουρο: αντιμετωπίζουν αποτελεσματικά ορισμένα πολύπλοκα ζητήματα και έχουν ένα πολλά υποσχόμενο μέλλον. Εάν το κόστος τους μπορεί να μειωθεί περαιτέρω, μπορεί να γίνουν η κυρίαρχη τεχνολογία ηλιακών μετατροπέων, καθιστώντας τους μεγάλους κεντρικούς μετατροπείς εξίσου απαρχαιωμένους όπως οι κεντρικοί υπολογιστές στο μεγάλο ηλεκτρονικό σκραπ στον ουρανό.