Mikroinwerter - fakty i mity

Zasadnicza różnica leży w zastosowaniu - zamiast podłączać jeden falownik do całej instalacji, każdy panel fotowoltaiczny otrzymuje swój własny mikroinwerter solarny. Ma to wiele zalet oraz kilka wad.

Kiedy warto stosować mikroinwertery? Ile kosztują? Czy się opłacają? W tym artykule odpowiemy na te pytania.

Tradycyjny inwerter (z lewej) i mikroinwerter (z prawej)

Jak działają mikroinwertery?

Normalne inwertery zmieniają prąd stały, produkowany przez całą instalację, w prąd przemienny, który mamy w gniazdku. Mikroinwertery zmieniają prąd stały, produkowany przez pojedynczy moduł fotowoltaiczny w prąd przemienny.

Po co inwestować w 25 małych urządzeń, skoro tę samą robotę może robić jedno duże urządzenie?

Otóż usuwa to negatywny wpływ, jaki panele fotowoltaiczne mają na siebie nawzajem.

W klasycznej instalacji panele fotowoltaiczne połączone są szeregowo (jakby w jedną linię), a prąd stały produkowany przez wszystkie panele jest wspólnie przemieniany na prąd zmienny przez jeden falownik. Problem polega na tym, że wszystkie panele w linii muszą działać z tą samą mocą, inaczej każdy panel instalacji pracuje z taką mocą, z jaką pracuje jego najsłabsze ogniwo.

Panele mogą mieć nieco słabszą moc od reszty z szeregu różnych powodów (które zaraz omówimy), ale zdecydowanie najważniejszym z nich jest cień. Ponieważ mikroinwertery sprzedaje się jako "odporne na cień", spróbujmy teraz oddzielić ziarna od plew.

Mikroinwertery dają lepszą odporność na cień - ale mniej, niż głoszą niektórzy

MIT: Jeśli jeden panel fotowoltaiczy jest zacieniony, wszystkie pozostałe będą działać słabiej! Tylko mikroinwertery mogą Cię uratować

FAKT: Panele słoneczne SĄ od siebie zależne, ale do pewnego stopnia radzą sobie z cieniem, a to dzięki diodom bocznikującym. To przede wszystkim one sprawiają, że zepsuty lub zacieniony panel nie kładzie na łopatki całej instalacji.

Diody bocznikujące dzielą panel pionowo na trzy części. Tak naprawdę więc, z punktu widzenia łańcucha, każdy moduł składa się z trzech "pętli". Jeśli cokolwiek złego dzieje się z jedną pętlą - jest zepsuta, zabrudzona ptasim guanem lub zacieniona - diody bocznikujące odcinają tę pętlę i przestaje ona wpływać na resztę układu.

Działanie diód bocznikowych.

Stąd instalacja bez mikroinwerterów nie jest wcale bezbronna wobec cienia - to mit.

Diody bocznikowe zapewniają podstawową ochronę przed cieniem i zabrudzeniami.

Skoro jednak rozprawiliśmy się z tym mitem, przejdźmy do omówienia faktów.

Bez mikroinwerterów, panele fotowoltaiczne mają tylko cztery stopnie regulacji - 100%, 66%, 33% i 0%. Natomiast w rzeczywistości istnieje wiele stanów pośrednich. Powiedzmy, że dany panel jest lekko zacieniony lub lekko bardziej przybrudzony niż inne. Przez to taki panel ma nieco mniejszą moc - powiedzmy 90%, tak że dioda bocznikowa jeszcze nie zadziała - i wtedy wszystkie panele w łańcuchu będą działać słabiej, na poziomie 90%.

Z mikroinwerterami będzie zupełnie inaczej. Każdy z nich będzie działał osobno i niezależnie. Mikroinwertery uzupełniają więc diody bocznikowe. Zobaczmy to na przykładzie:

Tak mikroinwertery mogą poprawić wydajność.

Jak widać, mikroinwertery są świetne w tym, że niwelują negatywny wpływ tych paneli, które są nieco słabsze.

Stąd wynika ich opłacalność przy dużym zacienieniu, gdy cień przesuwa się po całej instalacji, i występuje wiele stanów pośrednich, zbyt skomplikowanych dla diód bocznikowych.

Cień jest głównym winowajcą, ale nie jedynym. Dlaczego jeszcze niektóre panele mogą być słabsze od innych? Zajmijmy się tym teraz.

Mikroinwertery fotowoltaiczne a nierównomierne zabrudzenie

Różnego rodzaju pyły i dymy latające w powietrzu powoli i nieustannie brudzą powierzchnie instalacji pv. Zakłada się, że cała instalacja powinna brudzić się mniej więcej w takim samym stopniu, jednak nie zawsze tak jest. Na przykład panele położone niżej są narażone na nieco większą ilość zanieczyszczeń.

W takim wypadku mniej zabrudzone moduły bedą miały taką samą wydajność, jak te bardziej zabrudzone, chyba że każdy panel będzie miał swój mikroinwerter fotowoltaiczny.

Mikrofalowniki, a lepsze / gorsze sztuki

Wszystkie panele mają podaną moc z pewną tolerancją, zwykle dodatnią. Oznacza to, że panel 300Wp uzyska w określonych warunkach minimum300 Wp, ale może nieco więcej. Jeśli chcesz się dowiedzieć więcej na ten temat, przeczytaj nasz wyczerpujący artykuł o panelach fotowoltaicznych.

Jeśli wśród 15 kupionych przez nas modułów 5 będzie miało lepsze uzyski, a 1 dużo lepsze, to nie zobaczymy tego, ponieważ będą one zwalniane przez te gorsze panele.

Mikrofalownik zwiększa uzyski z czasem

Panele fotowoltaiczne tracą moc z czasem. Utrata tej wydajności opisana jest w liniowej gwarancji mocy. Mówi ona, ile minimum procent mocy początkowej dany panel zachowa po 25 latach. Zwykle jest to 80%.

Przy czym w rzeczywistości niektóre panele po 25 latach mogą mieć 80%, a inne - 83%. Mikrofalowniki pozwolą na oddanie tej różnicy z korzyścią dla właściela.

Kończąc temat wydajności musimy zwrócić uwagę jeszcze na jeden szczegół:

Większe inwertery mają wyższą sprawność

Często jest tak, że im większy inwerter, tym ma większą sprawność, to znaczy tym lepiej przetwarza prąd stały na prąd przemienny. Różnica między mikroinwerterami, a inwerterami 1-3kW jest pomijalna, ale już w porównaniu do inwerterów o mocy 7-10kW już całkiem widoczna.

Wyróżniają się tutaj produkty Enphase ma wysoką wydajność ważoną CEC, równą 97,5%.

Posłużmy się danymi z kalifornijskiego instytutu CEC:

Wydajność ważona mikroinwerterów na tle sprawności inwerterów.

Różnica nie jest duża - ale jest. Co to w sumie oznacza?

Mikroinwertery umożliwiają osiągnięcie wyższej wydajności - przy czym dokładne wartości zależą od okoliczności. Jeśli masz prosty dach bez przeszkód, to nie zobaczysz dużej różnicy. Na dachu z dużym zacienieniem i zmiennymi okolicznościami zobaczysz sporą różnicę.

Ale na szczęście wydajność to nie wszystko, a mikroinwertery dają jeszcze inne korzyści. Przejdźmy do kolejnej z nich - oraz do kolejnego mitu.

Mikroinwertery na wymagające dachy

MIT: Zwykły inwerter nie radzi sobie z instalacjami wschód - zachód! Tylko mikrofalowniki mogą Cię uratować!

FAKT 1: Zwykły inwerter z dwoma MPPT poradzi sobie z instalacją wschód - zachód. Nie stanowi to problemu.
FAKT 2: Ponieważ z mikroinwerterami poszczególne panele są od siebie niezależne, możesz je układać zupełnie dowolnie względem siebie. Straty będą zerowe.

Standardowy dach dwuspadowy wschód-zachód nie wymaga korzystania z mikroinwerterów. Jeśli jednak Twój dach jest wyjątkowo skomplikowany i łączy w sobie elementy zacieniające oraz instalację paneli w różnych kierunkach, mikroinwertery będą ogromną pomocą.

Rozbudowa instalacji

Rozbudowa instalacji to skomplikowany i złożony temat, o ile korzystasz ze inwertera łańcuchowego lub optymalizatorów. W końcu panele powinny być tej samej mocy, a przecież z czasem ulegają degradacji. Poza tym powinny być tego samego producenta. Poza tym zwiększając moc instalacji, musisz zwiększyć moc inwertera. Poza tym... rozumiesz, że to kłopot?

Z mikroinwerterami możesz w każdej chwili dodatkowo rozbudować instalację, nie martwiąc się o niedopasowanie mocowe, inne marki ogniw, inną markę mikroinwerterów itp.

Na pierwszy rzut oka nie wygląda to na wielką zaletę, ale w rzeczywistości jest to jedna z najważniejszych zalet mikroinwerterów. Dlaczego?

Bo dołożenie kilku paneli po okresie kilku lat rozwiązuje problem odpowiedniego zwymiarowania instalacji.

Jak wiesz, panele z każdym rokiem tracą moc. Po 10 latach mają około 90% mocy początkowej, a po 25 - 80%. Oznacza to, że albo na początku Twoja instalacja będzie przewymiarowana i będziesz produkował więcej energii, niż zużywał, albo po 20 latach będziesz produkował za mało i część prądu ciągnął z elektrowni.

Z mikroinwerterami możesz zawsze rozbudować instalację. Tego nie potrafią ani normalne inwertery, ani te z optymalizatorami.

Bezpieczeństwo

Standardowe falowniki oraz optymalizatory puszczają po dachu prąd stały o wysokim napięciu, który jest bardziej niebezpieczny od prądu przemiennego, jeśli chodzi o wzniecanie pożarów. Dobrze zaizolowane i położone przewody nie powinny być problemem, ale widzimy sporo instalacji położonych niestarannie.

To dobry moment, żeby dodać, że wybór dobrego instalatora jest absolutnie kluczowy.

Mikroinwertery nie puszczają po dachu prądu stałego, tylko przemienny, bardziej bezpieczny.

Jeśli masz dach typu strzecha - koniecznie rozważ to rozwiązanie.

Niezawodność

Czy mikroinwertery są mniej, czy bardziej zawodne od standardowych? Ciężko to określić.

Otóż pojedynczy mikroinwerter NA PEWNO jest bardziej niezawodny od pojedynczego inwertera łańcuchowego - bo operuje znacznie mniejszym prądem, mniej się rozgrzewa i jest mniej skomplikowany.

Ale czy 15 mikroinwerterów jest bardziej niezawodnych od jednego inwertera łańcuchowego? Cóż, im większa instalacja, tym statystyka jest bardziej niekorzystna.

Standardowa gwarancja na zwykły inwerter to 5-10 lat. Mikroinwertery mają nawet 25 lat gwarancji. Więc niby jest lepiej.

Ale wymiana zepsutego mikroinwertera to już złożona i droga czynność, bo pracownik musi wejść na dach, wypiąć kilka paneli, uważać żeby czegoś nie uszkodzić itp. A inwerter jest po prostu w piwnicy, gdzie można go w dowolnym czasie sprawdzić i naprawić.

Aha, jeszcze jedno - zepsuty mikroinwerter nie spowoduje spadku uzysku całej instalacji i dzięki funkcji monitoringu będzie wyraźnie widać, który z nich się popsuł, czego nie można powiedzieć o standardowej instalacji.

Mikroinwertery - cena i opłacalność

Jeśli czytałeś nasz artykuł o cenach, to wiesz, że inwerter to jakieś 20% kosztów całej instalacji.

Instalacja z kilkoma mikroinwerterami jest wyraźnie droższa od instalacji z jednym standardowym inwerterem. Poniżej przykładowe porównanie kosztów.

	Instalacja z falownikiem	Instalacja z mikroinwerterami
Panele PV	15 szt. 300Wp
Falownik	1 szt. SMA Sunny Boy 4000 = 4700 PLN	15 szt. Enphase M250 = 7300 PLN

Jak wynika z powyższego porównania, różnica może wynosić nawet 2600 PLN. Wniosek jest oczywisty - jeśli nie ma wyraźnej potrzeby, nie należy instalować mikroinwerterów. Jednak trzeba pamiętać, że każdy słup, drzewo lub komin, którego cień przesuwa się po instalacji, jest już ważnym powodem skłaniającym do rozważenia mikroinwerterów.

Znane marki

Najbardziej popularne marki to:

• Enphase - pionierzy idei mikroinwerterów
• Hoymiles
• Altenergy (w Polsce znana jako Apsystems) - w ofercie ma dość popularne mikroinwertery trójfazowe z serii yc1000-3, które podłącza się do kilku modułów. Tańsze rozwiązanie pośrednie, jednak jestem wobec niego dość sceptyczny, bo skoro to nie umożliwia optymalizowania każdego modułu z osobna, to czy nie lepiej po prostu zainwestować w dobry inwerter łańcuchowy?

Zalety i wady

Podsumujmy naszą wiedzę.

Zalety mikroinwerterów:

• Dłuższa żywotność: ponieważ mikroinwertery są mniej obciążone, mniej się grzeją i zwykle mają dłuższą żywotność.
• Lepsze warunki gwarancji: dłuższa żywotność ma odzwierciedlenie w lepszych warunkach gwarancji.
• Skalowalność: mikroinwertery umożliwiają łatwe dokładanie dodatkowych paneli, bądź sprzedaż części z nich. Nie jest to takie proste w wypadku jednego falownika. Na dodatek, gdy po czasie kilka paneli ulegnie uszkodzeniu, nowe panele będą działać z mocą równą mocy starych paneli. W wypadku mikroinwerterów, problem ten nie występuje.

Wady mikrofalowników:

• Wymiana na dachu: Mikroinwertery umieszcza się zaraz pod panelem słonecznym. Ich wymiana jest znacznie trudniejsza i bardziej kosztowna, niż wymiana jednego falownika. Po skończonej gwarancji wymiana tylko jednego może mijać się z celem, bo wkrótce mogą paść kolejne, stąd zapewne opłacać się będzie wymienić wszystkie na raz.
• Droższe w zakupie: Zestaw mikroinwerterów jest droższy w zakupie od jednego falownika dużej mocy.

Nie sposób prorokować, ale wszystko wskazuje na to, że mikroinwertery fotowoltaiczne dalej będą zdobywały popularność.