Solarni Inverteri

PULA PREDDIPLOMSKI STRUČNI STUDIJ POLITEHNIKE

TIMSKI PROJEKTNI ZADATAK „Inverteri“

Predmet: Energijske Tehnologije Profesor: dr. sc. Mauricio Licul

Studenti: Kristijan Batelić Jakov Ciceran Damir Benčić

PULA, lipanj 2016. .

SADRŽAJ 1.

UVOD.................................................................................................................................1

2.

SOLARNI INVERTERI.....................................................................................................2 2.1. Osnovna podjela...............................................................................................................3 2.2. Osnovni princip rada invertera.........................................................................................6 2.2.1 Ključne funkcije invertera..........................................................................................8 2.2.2 Ključne komponente................................................................................................11 2.3. SMA inverteri.................................................................................................................15 2.4. MPPT.............................................................................................................................17

LITERATURA..........................................................................................................................18

1. UVOD Posljednjih godina korištenje „nekonvencionalnih oblika energije tj. obnovljivih izvora energije“1 postao je trend u visoko razvijenim državama. Jedna od najzastupljenijih tehnologija za pretvorbu i pohranu električne energije koristi se sunčevim zračenjem kao „neograničeni izvor energije“2. No u današnjim energetskim sustavima do korisnih oblika energije dolazi se transformacijom primarnih oblika energije. Transformacijom sunčevog zračenja uz pomoć solarnih ćelija i invertera dobivamo električnu energiju. Sunčevi kolektori svakoga dana sve su efikasniji, no kako bi sunčev kolektor prikupio što više sunčevog zračenja ugrađuju se i moduliraju razne ideje za pozicioniranje sunčevog kolektora, čime sustav postaje još efikasniji, no kod odabira invertera postavlja se njegova efektivnost. Odabirom invertera sa većim stupnjem korisnosti sustav postaje optimiziraniji i ubrzavamo proces isplaćivanja ulaganja u čitav sustav.

1 To su oni izvori energije čije je korištenje moguće, no tek u zadnje vrijeme primjenjuju u većoj mjeri, to su oni primarni oblici energije čiji se dotok obnavlja. 2 Njegov dotok je neiscrpiv, nestalan izvor energije no skladištiv. 1

2. SOLARNI INVERTERI Solarni inverter jedan je od glavnih dijelova fotonaponskog sustava. Fotonaponski sustav kvalitetan je koliko je kvalitetan njegov inverter koji sustavu svojom kvalitetom donosi prinos. Potrebno je s obzirom na fotonaponski sustav upotrijebiti adekvatan inverter ovisno je li riječ o inverteru za mrežni rad ili otočni, njegovoj snazi, ovisno o modelu. Fotonaponski sustav dijeli se u 2 skupine: fotonaponski sustavi koji nisu priključeni na mrežu (off-grid ili stand alone) i fotonaponski sustavi priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu. Prikazano na Slici 1. Slika 1 Fotonaponski sustav

Fotonaponski sustavi koji nisu priključeni na mrežu, odnosno samostalni sustavi, mogu biti sa ili bez pohrane energije, što će ovisiti o vrsti primjene i načinu potrošnje energije, i hibridni sustavi koji mogu biti s vjetroagregatom, kogeneracijom, dizelskim generatorom

ili

gorivnim

člancima.

Fotonaponski

sustavi

priključeni

na

javnu

elektroenergetsku mrežu mogu biti izravno priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu ili priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu preko kućne instalacije.

2

2.1. Osnovna podjela „U svakom električnom energetskom sustavu razlikuju se u osnovi dva podsustava – pojna mreža i trošilo. Pojna mreža jest onaj dio električnog energetskog sustava u kojem se u nekom vremenskom intervalu, s pomoću aktivnih elemenata kao što su

primjerice:

generatori, akumulatori, fotonaponski članci i sl., neelektrična energija pretvara u električnu i prenosi do mjesta korištenja (trošila).“3. Osnovni parametri električnog energetskog sustava postavljaju se korz: frekvenciju, valni oblik napona i/ili struje, broj faza i galvanska odvojenost ili neodvojenost. U mnogim vrstama primjene karakteristike pojne mreže i trošila nisu prilagođene te se između njih ugrađuje energetski pretvarači. Slika 2 Fotonaponski inverter

Izvor: http://www.cclcomponents.com/photos/SI2012.jpg

„Solarni inverter pretvara varijablu istosmjerne struje ( DC ) izlaza iz (fotonaponskih) solarnog panela u izmjeničnu ( AC )“4 (slika 2). U fotonaponskim modulima nastaje istosmjerna struja koju za svakodnevnu primjenu treba pretvoriti u izmjeničnu. Pritom se energija iz istosmjernog dijela sustava prenosi prema izmjeničnom, a izmjenjivač može proizvesti potrebni napon odgovarajuće frekvencije. Pretvarač je uređaj koji služi za 3 Ivan Flegar. Elektronički energetski pretvaraći, 2010, Zagreb, Kigen str. 7 4 https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_inverter, Wikipedia (03/07/2016 14:11) 3

konverziju standardnog baterijskog napona od 12 ili 24 V u standardni mrežni napon 220 V, 50Hz. Klasificiraju se 2 grupe: stand-alone inverters, on-grid“5 a) Izmjenjivači za sustave neovisne o električnoj mreži ( stand-alone ) –Izvor istosmjernog napona je baterija. Izmjenjivač pretvara baterijski napon u regulirani izmjenični napon stabilnog iznosa i frekvencije. Valni oblik napona može biti sinusni ili sličan pravokutnom (trgovački nazivi: modificirani sinus, trapez i sl.). Sinusni izmjenjivači prikladni su za napajanje svih vrsta trošila, ali su i skuplji od pravokutnih b) Izmjenjivači za sustave povezane s javnom električnom mrežom (mrežom vođeni). Na ulaz ovih izmjenjivača direktno su spojeni solarni moduli, a na izlaz javna električna mreža. Istosmjerni napon modula pretvara se u izmjenični, pri čemu postoji sinkronizacija s mrežnim naponom. Baterija nije potrebna. Tok električne energije je uvijek od modula prema mreži.“6 c) Zadnja klasa Battery backup inverters, je specijalna klasa invertera koji su dizajnirani da povlače energiju iz baterije, i izvoze višak energije u mrežu. Prema istraživanju koje je provela globalna istraživačka kompanija IHS 2015 godine na slici 3 vidljivi su najpoželjniji tipovi solarnih invertera te na slici 4 koji su najprodavaniji tipovi. Te na slici 5 prema istraživanju CER vodeći svjetski lideri. Slika 3: Rezultati istraživanja 2015 god.

5 https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_inverter, Wikipedia (03/07/2016 14:20) 6 http://www.arion-it.hr/solarni-inverteri , Arion (03/07/2016 15:05) 4

Izvor: https://technology.ihs.com/Services/441326/pv-inverter-intelligence-service Slika 4: Rezultati istraživanja 2014 god.

Izvor: https://technology.ihs.com/572656/pv-inverter-market-tracker-q2-2016 Slika 5: Svjetski lideri.

5

Izvor: http://www.cleanenergyreviews.info/solar-inverter-summary

2.2. Osnovni princip rada invertera Solarni izmjenjivač je srce fotonaponskog sustava koje čini sponu između solarnih modula (istosmjerni napon) i energetske mreže (izmjenični napon). Osnovni zadatak solarnih izmjenjivača je učinkovita pretvorba istosmjernog (DC) napona kojeg proizvode solarni moduli u izmjenični (AC) napon. Učinkovitost tog prijenosa, između ostalih stvari, izravno utječe na vrijeme povrata vaše investicije. Slika 6. prikazuje strukturu izmjenjivača na kojoj su naglašene 4 sklopke: T1, T2, T3, T4. Slika 6 Struktura izmjenjivača

6

Izvor: https://www.schrack.hr/fileadmin/f/hr/Bilder/pdf_dokumenti/Schrack_Majstor_01-02-2014.pdf

Sa slike 6 vidljivo je da sklopke T1 i T4 čine jednu granu, a T2 i T3 drugu granu izmjenjivača između kojih su spojena trošila te je na svaku sklopku pridružena povratna dioda. Pulsno širinskom modulacijom vrši se pretvorba istosmjerne struje baterije u izmjeničnu struju na trošilu točno određenog napona i frekvencije (220V / 50Hz). Struja prolazi kroz T1 i T2 dok su sklopke T3 i T4 otvorene.

Slika 7 Propuštanje struje u trošilo (T1 zatvorena)

Izvor: https://www.schrack.hr/fileadmin/f/hr/Bilder/pdf_dokumenti/Schrack_Majstor_01-02-2014.pdf

7

Po zatvaranju sklopke T1 struja raste, a po otvaranju sklopke T1 struja nastavlja teći zbog prisustva induktiviteta no bez aktivnog izvora struja opada. U tom trenutku jedino sklopka T2 je zatvorena pa put za zatvaranje strujnog kruga vodi kroz povratnu diodu sklopke T4. Slika 8 Propuštanje struje u trošilo (T1 otvorena)

Izvor: https://www.schrack.hr/fileadmin/f/hr/Bilder/pdf_dokumenti/Schrack_Majstor_01-02-2014.pdf

Pri stvaranju negativne poluperiode na trošilu, upravlja se sklopkom T3. Struja se tada zatvara preko sklopke T3 i sklopke T4. U trenutku isklapanja sklopke T3, struja nastavlja teći preko povratne diode sklopke T2. Iako i napon i struja na trošilu sada imaju negativan predznak, struja iz baterije je zadržala isti smjer. Na izlazu je potrebno podignuti napon na razinu 230V budući da je takav napon potreban za napajanje većine današnjih trošila te se stoga na izlazu invertera nalaze transformator i kondenzator koji u kombinaciji djeluju kao filter i osiguravaju sinusni valni oblik napona i ujedno prilagođavaju naponsku razinu invertera. 2.2.1 Ključne funkcije invertera 1) inverzija – metoda po kojoj se istosmjerna struja iz fotonaponskog uređaja konvertira u izmjeničnu. Korištenje istosmjerne struje iz fotonaponskih strojeva, modula ili ćelija nije praktično osim ukoliko se ne koristi u malim izvanmrežnim sustavima i malim solarnim uređajima. Iako puno stvari u kućanstvu i na poslu koristi istosmjernu struju, električna infrastruktura energije bazirana je na izmjeničnoj struji. Razlog korištenja izmjenične struje je što se može prenositi na velike udaljenosti sa malo gubitaka energije i minimalno materijala. To bi se u budućnosti moglo promijeniti ukoliko bi se moglo više 8

energije proizvesti, pohraniti i konzumirati pomoću istosmjerne struje. Moguć je prenositi istosmjernu struju na velike udaljenosti ali je veoma kompleksno i skupo. U inverteru istosmjerna struja iz fotonaponskog stroja je invertirana u izmjeničnu struju pomoću kombinacije MOSFET-a i IGBT-a koji u suštini preusmjeravaju istosmjernu struju naprijed-natrag stvarajući izmjeničnu struju. Slika 9: Inverzija

Izvor: http://solarprofessional.com/

2) Praćenje razine maksimalne snage – metoda koju konverter koristi za ostajanje na konstantnoj maksimalnoj točci snage u fotonaponskom stroju. Fotonaponski moduli imaju karakterističan dijagram koji uključuje vrijednost kratkog spoja (Isc) na 0 Vdc, naponske vrijednosti otvorenog kruga na 0 A i „koljeno“ u točci gdje nastaje maksimalna jakost struje – točka na dijagramu gdje je napon pomnožen sa strujom daje najveću vrijednost snage. Dijagram pokazuje točku maksimalne snage za modul pun sunca za različite vrijednosti temperature. Povećanjem temperature ćelije smanjuje se napon. Modul ovisi i o količini zračenja sunca, što sunce jače zrači to je struja u modulu jača i obratno. Budući da snaga sunca i temperatura variraju, napon i struja u stroju značajno variraju, utječu na pretvarač i dizajn sustava. Termini puno sunce ili jedno sunce su načini opisivanja uvjeta zračenja za STC (1000 W/m2). intezitet sunčeve svjetlosti varira od ništice do punog sunca što znači da fotonaponska izlazna struja može varirati od 0 do maksimalne mogućnosti stroja i više. Inverteri trebaju moći funkcionirati sa uređajem na najnižem naponu koji se pojavljuju u najtoplijim danima, ali i na najvećem naponu koji se pojavljuju u najhladnijim danima. U pojedinim klimatskim 9

uvjetima, temperatura može varirati od 100F do 150F što znači da napon može varirati u odnosu 2:1. pronalaženje točke maksimalne snage i zadržavanje na njoj čak i kad se pomiče, je jedna od najbitnijih funkcija invertera 3) Prekid mreže – prema UL 1741 i IEEE 1547 svi mrežno povezani inverteri moraju se diskonektirati iz mreže ukoliko napon izmjenične struje ili frekvencija ide iznad ili ispod limita propisanog standardom. Inverter se isto tako mora ugasiti ukoliko detektira „otok“ odnosno da mreža više nije prisutna. U oba slučaja, inverter ne smije povezati i izvoziti snagu dok inverter ne snimi adekvatnu korisnost napona i frekvenciju u periodu od 5 min. Ove mjere sigurnosti eliminiraju mogućnost da fotonaponski sustav ubrizgava napon ili struju u isključene dijelove uzrokujući opasnost. Da je inverter ostao uključen ili se uključio prije nego li je korisnost pouzdano ponovno povezana, fotonaponski sustav bi mogao povratiti sadržaj u transformator što uzrokuje naponske potencijale koji mogu biti i više tisuća volti. Značajno testiranje pomoću baterije provodi se na svakom mrežno povezanom inverteru kako bi se osiguralo da do te situacije nikad ne dođe.

Tablica 1 prikazuje naponske i fekvencijske granične vrijednosti i vremenske periode u kojima bi inverter trebao biti isključen, odnosi se na vrijeme čišćenja.

10

Tablica 1. Granični limit za inverter

Izvor: http://solarprofessional.com/

Iz tablice 1 je vidljivo da su različite vrijednosti za invertere ispod 30kW i onih preko 30kW. Trofazni komercijalni inverteri preko 30kW imaju ograničenja koja se mogu prilagoditi što može biti veoma koristno u područjima s fluktuirajućim mrežama. Što obično rezultira značajnim gubitkom energije. Ako fotonaponski sustav značajno slabije radi, podešavanje ograničenja invertera može biti djelotvorno. UL 1741 i IEEE 1547 standardi također zahtjevaju da inverteri ne kreiraju tzv. otoke snage što znači da ako se uređaj isključi, inverter ne smije ostati uključen proizvodeći snagu za bilo koje opterećenje ili dio opterećenja zgrade, uključujući rotacijsko i oscilatorno opterećenje. Algoritmi za detektiranje anti-otoka moraju konstantno provjeravati je li mreža uređaja postojana. Posebno podešeno rezonantno opterećenje postavljeno da održava uređaj testira funkcionalnost invertera. Rezonantno opterećenje napravljeno je od specifične induktivne, kapacitivne i otporne mreže sa puno postavki. 4) integracija i pakiranje ostala potrebna oprema ugrađena ili uključena u inverter uključuje: izmjenično odspajanje sredstva (automatski i manualno), istosmjerno odvajanje sredstva, EMI i RFI oprema za filtriranje, sustav hlađenja, GFDI krug, LED indikatori ili 11

LCD zaslon, komunikacijske konekcije za računalo ili praćenje podataka na internetu, i pakiranje proizvoda. Manualno izmjenično i istosmjerno odvajanje sredstva dizajnirana su unutar fotonaponskog sustava tako da inverter može biti isključen iz mreže i fotonaponskog uređaja ako instalateri ili tehničari moraju isključiti inverter. Automatsko izmjenično odspajanje sredstva se koristi za minimaliziranje ili eliminiranje noćnih gubitaka i smanjila osjetljivost na kvarove uzrokovane noćnim strujnim udarom ili udarima munje. Isključivanjem napajanja, čipova i ostalih komponenti produljuje vijek trajanja. Pakirani inverter donosi sve komponente u jednostavan paket te štiti inverter od vanjskih utjecaja. 2.2.2 Ključne komponente 1) Prekidači čvrstog stanja – svi inverteri koriste kombinaciju poluvodiča MOSFET i IGBT (ili oboje) za pretvaranje istosmjerne struje u izmjeničnu. Ostale ključne komponente u osnovnoj pretvorbi snage su induktor, kondenzator i transformator, frekvencije 60Hz ili visokofrekventni. Potonji se koristi u inverterima baziranim na transformatoru za prilagođavanje napona i omogućavanje galvanske izolacije između solarnog istosmjernog ulaza na jednoj strani i inverterovog izmjeničnog izlaza prema mreži na drugoj strani. Jednostupanjski inverteri tipično koriste H-most za pretvorbu istosmjerne u izmjeničnu (slika 9). Na slici 10 prikazane su sve bitne komponente invertera. Slika 10 Ključne komponente jednostupanjskog invertera,

Izvor: http://solarprofessional.com/

Slika 11 Jednofazni inverter

12

Izvor: http://solarprofessional.com/

Prekidači na lijevoj strani prikazuju poluvodiče. Alternativno isključujući gornji lijevi i donji desni prekidač, pa zatim gornji desni pa donji lijevi, istosmjerni napon se pretvara iz pozitivnog u negativni kreirajući pravokutni izmjenični valni oblik. Međutim u mrežnoj interakciji, izlazna struja mora biti sinusnog valnog oblika što zahtjeva kompleksnu operaciju. H-most izvodi seriju on-off ciklusa kako bi približno icrtao sinusnu valnu krivulju što se još zove i pulsno širinska modulacija. Sa 250-600 Vdc ulaza, H-most strujni krug (sklop) će za tipični 60Hz transformatorsko-bazirani inverter izbaciti sinusnu funkciju sa izmjeničnim naponom od otprilike 180 Vac. Uloga komponenti nakon H-mosta je da uglađuju i mijenjaju magnitudu sinusnog vala. 2) Magnetizam – slika 4 prikazuje nekoliko dijelova opreme koji se odnose na magnetizam odnosno magnetske komponente. To uključuje induktor i transformator, prikazanih na lijevoj strani H-mosta. Te magnetne komponente filtriraju rezultirajuće valne oblike pulsno širinske modulacije uglađujući ih i dovodeći izmjenični napon na adekvatni level za mrežnu interkonekciju. Osim toga pružaju izolaciju između istosmjernog sklopa (strujnog kruga) i izmjenične mreže. Ulazni valni oblik u induktor je trokutasti dok je izlazni čisti sinusni valni oblik.

13

Magnetske komponente su radno i materijalno intenzivne te su njihove cijene visoke. Mogu ozbiljno negativno utjecati na rad sustava stoga se moraju pažljivo dizajnirati kako bi imali maksimalnu efikasnost. Postoje 2 osnovne komponente gubitaka koje su pod utjecajem magnetskih komponenti. Prva komponenta uključuje jezgrene gubitke koji uključuju magnetski materijal i gubitak prostora. Druga komponenta gubitaka uključuje gubitak u vodičima. Dobar inverter treba biti dizajniran tako da minimizira gubitke. 3) Minimalni istosmjerni ulazni napon – široki raspon istosmjernog ulaznog napona djelotvoran je za dizajnere i instalatere fotonaponskog sustava, budući da solarni uređaji funkcioniraju unutar širokog raspona napona. Još veći raspon napona je potreban da bi se omogućilo dizajnerima da biraju između širokog područja fotonaponskih produkata i niza konfiguracija. Ostvarivanje ovog širokog raspona istosmjernog ulaznog napona nije jednostavno jer dizajneri invertera moraju balansirati između efikasnosti, kompleksnosti strujnog kruga i cijene. Zakoni fizike također limitiraju dizajnere invertera. Inverterov istosmjerni ulazni napon mora biti veći od (pika) izmjeničnog napona na primarnoj strani transformatora. Kako bi se takav odnos održao konstantno, potrebna je dodatna kontrolna i sigurnosna margina. Primjerice sa minimalnim fotonaponskim ulaznim naponom od 250 Vdc, najveća amplituda izmjenične sinusne funkcije iznosi otprilike 180 Vac, što prikazuje slika 12. Slika 12 Sinusoida

Izvor: http://solarprofessional.com/

4) Kondenzator – najbitnija uloga kondenzatora u inverteru je filtriranje valovitosti struje na istosmjernoj liniji. Valovitost je nepoželjan fenomen nastao kao posljedica snage poluvodičke sklopke. Kondenzator se koristi i za minimiziranje otpornih gubitaka preko istosmjernih 14

vodiča između fotonaponskog stroja i invertera, budući da je rezultirajuća struja od stroja do invertera istosmjerni (BUS?) konstantna. Relativno uglađen istosmjerni napon i struja na ulazu invertera omogućuje dobru fotonaponsku naponsku regulaciju što rezultira MPP algoritmom za praćenje koji kvalitetno radi i ima veliku preciznost. Dizajneri invertera moraju pažljivo birati adekvatni kondenzator kako bi osigurali da odabrani kondenzator može izdržati toplinu i apsorbirati visoke valovitosti struje koje je moguće. Birajući visokostupanjske verzije i korištenje više nego što je potrebno kako bi se minimiziralo grijanje kondenzatora uzrokovano valovitošću struje su tipični pristupi. 5) Maksimiziranje efektivnosti – optimiziranje efikasnosti, ili smanjenje gubitaka, bitan je faktor u dizajnu invertera i odabiru njihovih komponenti. Cilj je optimizirati inverter do njegove maksimalne efikasnosti, zadržavajući pritom visoku pouzdanost i dostavu po dobroj cijeni. Budući da su gubitci povezani sa obje stavke, komponente efikasnog dizajna uključuju odabir IGBT ili MOSFET poluvodičkih sklopki, promjenu frekvencije, metoda paljenja i gašenja. Puno tih odabira uključuju balans između uglađenosti valne funkcije, buke, pouzdanosti i efikasnosti. Budući da je cijena instaliranja PV sustava visoka, zahtijevajući subvencije kako bi imalo financijskog smisla, koristi visoke efikasnosti su neodoljivi. 1% porast efikasnosti invertera pretvara se u trenutnu i dugoročnu uštedu, kao rezultat povećanja prihoda energije i povećanu kompenzaciju za tu energiju. Još bolji način pregleda efikasnosti na 100kW PV sustava je da 1% povećanja efikasnosti znači da je moguće instalirati 1 kW manje PVa. Rezultat toga je ušteda u startu između 6000$ i 8000$. smanjenjem cijene instaliranja PV sustava, efikasnost invertera mogla bi postati manje kritična nego danas. No uvijek će bolje biti pretvoriti što je moguće više PV snage u izmjeničnu. Drugačiji rezultati uzrokuju gubitak topline. Sa većom efikasnosti invertera, više energije i manje materijala je potrebno za sustav hlađenja invertera, što rezultira njegovim većim životnim vijekom. 6)Toplinske performanse – što se tiče toplinskih performansi, prvi cilj u dizajniranju invertera je minimiziranje gubitaka. Sljedeći cilj je minimiziranje dobiti temperature za maksimiziranje životnog vijeka komponenti invertera. Posljednji korak je minimiziranje potrebne snage i potrošnje energije za potrebe sustav hlađenja. Gdje postoji specifični toplinski diferencijal između komponenti invertera, različiti tipovi komponenta su često podijeljene u toplinske zone unutar cjelokupnog inverterovog kučišta. To je posebice korisno kad su komponente nižih temperatura osjetljivije na visoke temperature. Takav pristup je korišten u velikom broju 60Hz dizajniranim inverterima bazinarih na transformaciji?. 60 Hz 15

transformatori mogu raditi na puno višim temperaturama od poluvodiča, kondenzatora i ostalih elektroničkih komponenti. Software i monitoring – kako bi sa pouzdanošću kontrolirali inverter, software dizajniran za upravljanje inverterovim procesorom digitalnog signala ili mikrokontrolera razvijalo se kroz godine pisanjem koda i otklanjanje grešaka. Najzahtjevnija kontrola je kontrola u fazi napajanja. U njoj se stvaraju PWM oblici valova koji generiraju sinusoidni val završavajući na korisnošću rešetke (utility grid) i na opterećenju objekta. Software također kontrolira inverterovu interakciju s rešetkom i upravlja svim odgovarajućim UL 1741 i IEEE 1547 potrebnim kontrolama i događanjima. Još jedan dio softvera kontrolira MPPT funkciju varira (regulira) DC napon i razinu struje koja je potrebna da se točno i brzo slijede kretnje MPP od PV polja. Sve te glavne funkcije, kao i mnoštvo drugih, iskazuju se poput orkestra. Softver se koristi za pogon sklopnika koji stavlja inverter na rešetku u jutro i izvan mreže noću. Software kontrolira temperaturne granice i optimizira sustav kontrole hlađenja. Software, njegova Povijest razvoja i robusnost, je ključni element u bilo kojem inverteru. Potpuno drugačiji aspekt softvera pretvarača odnosi se na komunikaciju s drugim inverterima, računalima i Podacima na internetu, kao i upravljanje sustavima zgrade. Ponekad se to čini posebnim uređajima, kao što su Podaci za nadzor uređaja ili internet gateway koji okupljaju podatke iz pretvarača ili integriranog softvera i hardvera unutar pretvarača. Praćenje podataka je važan dio od fotonaponskog sustava, budući da omogućuje vlasnicima i instalaterima da znaju njen status i omogućuje brzo upozoravanje ako postoje inverterovi ili PV kvarovi sustava. Budući da inverter već mjeri i izračunava puno informacija neovisno o AC i DC strani PV sustava , to je obično pogodno mjesto za prikupljanje tih podataka , procesiranje i stavljanje ga na internet , na primjer. Neki proizvođači inverter pružaju PC ili web based mogućnosti praćenja ; neki pretvarači su kompatibilni s Sustavom za nadzor treće strane ; a neki izmjenjivači imaju obje opcije na raspolaganju. Monitoring je jedno područje razvoja invertera koji se razvija brzo. Nekoliko proizvođača invertera ili pružatelji usluga za praćenje treće strane nude napredne značajke , kao što su praćenje razreda prihoda , PV string i subarray praćenje, praćenje vremena i inverter-izravan nadzor.

16

2.3. SMA inverteri SMA proizvodi invertere koristeći sistemsku tehnologiju „KNOW-HOW“ nudi široku paletu invertera raznih snaga i funkcija koji se lako montiraju unutar i izvan objekta. SMA inverteri poznati su po svojoj pouzdanosti, fleksibilnosti, trajnosti (standardna garancija od 5 godina). Osim toga sve SMA invertere moguće je kontrolirati širokom paletom različitih komponenti za kontrolu solarnih fotonaponskih sustava: s radijskim Sunny Beam-om, Sunny Web Boxom za dijagnozu i održavanje sustava preko interneta sa bilo kojeg računala na svijetu. SMA inverteri su dobavljivi sa ili bez transformatora. Međutim inverter bez transformatora postiže neobično visok stupanj korisnosti kod manjih snaga, ali kod želje za galvanskim odvajanjem strujnog kruga inverter sa transformatorom je ipak prvi izbor: a)Inverteri bez transformatora SUNNY MINI CENTRAL inverterom serije od 9000 do 11000 TL, SMA je proširio referentni opseg u gornjem radnom području. Za industriju su posebno zanimljivi inverteri sa radnim područjima od ca. 27kW do MW. Mogućnost povezivanja tri jednofazna Sunny Mini invertera čime se dobiva trofazni sustav. Prednost jednofaznih invertera u odnosu na trofazne jest ta da su manje mase te ih je moguće fleksibilno kombinirati. Svaki Sunny Mini Central inverter sa Opti-Trac tehnologijom dostiže najveću energetsku iskoristivost. Uz pomoć inovativnog koncepta "Power Balancer" za simetriju napajanja minimizirani su gubici u doprinosu električne energije. Vrlo visok stupanj korisnosti od 98 %, najniža specifična cijena te montaža u blizini generatora – nenadmašna kombinacija koja se isplati sa svakom sunčanom zrakom. SUNNY ISLAND – idealan inverter za kućanstvo i poduzeća - Pouzdan inverter Sunny Island prvi je uređaj iz pretvornika bez transformatora sa svojim visokim stupnjem iskorištenja te vrhunskom kvalitetom. Vrlo mala masa te robusno kućište dozvoljavaju jednostavnu montažu unutar i izvan objekta. Vrlo visoki stupanj korisnosti od 96 % te odlično dimenzionirani hladnjak invertera, koji dozvoljava napajanje u vrlo širokom temperaturnom području garantira visoki doprinos električne energije. b) Inverteri sa transformatorom - Sunny Mini Central inverteri serije od 4600 do 6000A odlikuju se ponajprije sa svojim prvorazrednim karakteristikama. Pri tome daju na 17

osnovi stupnjevitih kapaciteta najveću fleksibilnost kod projektiranja solarnog fotonaponskog sutava. Primjereni su za ugradnju u manje sustave kao i također za realizaciju solarnih fotonaponskih elektrana sa nazivnom snagom većom od 100kW. Sa robusnim aluminijskim pasivnim hladnjakom te pouzdanim sustavom hlađenja OptiCool pružaju optimalnu radnu temperaturu. Na taj način postižu se maksimalni prinosi energije u okolini sa visokom radnom temperaturom. Galvanska odvojenost pruža optimalne mogućnosti kod spajanja invertera sa fotonaponskim modulima. Sunny Mini Central inverteri imaju mogućnost spajanja sa kristalnim ćelijama te također i sa tankoslojnim modulima. Međutim kao što su Sunny Mini Central serije 5000A i 6000A idealni za primjenu kod trofaznih sustava, tako je Sunny Mini Central 4600A idealan za ugradnju u jednofazne solarne fotonaponske sustave. SUNNY ISLAND

2224 – najveća kvaliteta pretvarača - Jedan od najvažnijih

kriterija kod odabira invertera je njegov stupanj korisnosti. Ako je vrijednost stupnja korisnosti veća time su i manji gubici invertera koji nastaju prilikom pretvorbe istosmjerne u izmjeničnu električnu energiju. Uz maksimalani stupanj korisnosti od 95.6 % SMA postiže minimalne gubitke prilikom pretvorbe u klasi invertera sa transformatorom. Robusni aluminijski pasivni hladnjak sa dvokomornim principom hlađenja pruža najveću efikasnost SMA-ovih sustava hlađenja OptiCool te istovremeno pruža zaštitu elektronskim dijelovima invertera pred vanjskim utjecajima okoline poput vlage, prašine itd. 2.4. MPPT MPPT eng. skraćenica za Maximum power point tracker on je elektronički DC u DC konverter koji optimizira solarni nivo sa spremnikom energije (baterija/e) ili mrežom, tj. on konvertira visoki napon (DC) koji je produkt solarnih panela na niži napon kako bi se mogle puniti baterije. On je stvorene iz razloga što niti solarni paneli niti baterije nisu ˝pametne˝ pod time smatramo: baterije kao spremnik energije nemaju nikakvu drugu funkciju niti mogućnost, a solarni paneli na svom izlazu daju nominalnih 12 V no u stvarnosti skoro svi ˝12 voltni˝ nisu 12 V već variraju od 16 V do 18 V, dok kod baterija je to točnije (10.5V-12.7V) a njihovo punjenje se vrsi na 13.2V pa do 14.4V

18

LITERATURA 1. Marijan Kalen. Obnovljivi izvori energije Energetski pogled, 2014, Zagreb, Denona 2. Ivan Flegar. Elektronički energetski pretvaraći, 2010, Zagreb, Kigen Internet stranice: 1. 2. 3. 4.

https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_inverter, Wikipedia (03/07/2016 14:11) https://technology.ihs.com/ IHS TECHNOLOGY (03/07/2016 16:00) http://www.cleanenergyreviews.info/solar-inverter-summary, CER (05/07/2016 22:00) http://www.solarna-tehnologija.com.hr/sunceva-energija/ponuda-fotonapona/dc-ac-

5. 6. 7. 8.

pretvaraci/ ,Solarna tehnologija (05/07/2016 22:03) http://www.bazgin.hr/proizvodi/pretvaraci_inverteri.html, Bazgin (05/07/2016 22:06) http://www.arion-it.hr/solarni-fotonaponski-mreni-sustavi, Arion (05/07/2016 22:06) http://www.arion-it.hr/solarni-inverteri, Arion (05/07/2016 22:07) http://www.solarno.hr/katalog/proizvod/0092/pretvarac-inverter-300600w-cisti-sinus,

Solarno (05/07/2016 22:10) 9. http://www.solarni-paneli.hr/pdf/01_handbook_fotonapon.pdf, Solarni paneli (05/07/2016 22:12) 10. http://www.aip.com.hr/solar/, AIP (05/07/2016 22:13) 11. https://www.schrack.hr/fileadmin/f/hr/Bilder/pdf_dokumenti/Schrack_Majstor_01-022014.pdf, Hrčak Portal znanstvenih časopisa Republike Hrvatske (05/07/2016 22:14)

19