Inverterid

Võrgu ühendusega inverterid

Inverteri ülesandeks on muundada päikesepaneelide poolt toodetav alalisvool vahelduvvooluks. Inverterid peavad vastama võrgueeskirjas toodud elektritootjale esitatavatele nõuetele: liigvoolu-, ülekoormus-, ülepinge-, alapinge- ja pingeasümmeetriakaitse.

Kasutusel on tsentraalseid ja string inverterid, kus üks seade muundab mitmete päikesepaneelide toodangut, kuid tänapäeval on turul populaarsust kogumas mikroinverterid, mis ühendatakse iga päikesepaneeliga eraldi. Nende ühikmaksumus on kallim, kuid nende tootlikkus ja vastupidavus on palju parem kui tsentraalsetel inverteritel. Parem tootlikkus tuleneb sellest, et mida rohkem on invertereid, seda rohkem on vastavalt päikesepaneelidel alalisvooluahelaid (stringe). Iga ahela taha on ühendatud alalisvoolu konverterid, mis väljastavad  maksimaalseid võimsuspunkte (MPP ingl Maximum Powerpoint) (Joonis 1).

Joonis 1 Maksimaalse võimsuspunkti kujunemine. Voolu-pinge karakteristikud

MPP on inverteri poolt väljastatud maksimaalne võimsuspunkt igale stringile. Sisendpinget mõjutab kõige enam  ühendatud päikesepaneelide arv ning nende temperatuur. Voolutugevust mõjutab kõige enam paneelidele langev päikeseradiatsioon.

Mida rohkem on päikeseelektrijaamal stringe, seda vähem mõjutab elektrienergia kogutoodangut paneelidele varjude tekkimine, mis hoonete katustel asuvate korstnate ja kõrgustesse ulatuvate avade tõttu võib tunduvalt vähendada päikeseelektrisüsteemi toodangut. Inverterite kasutegur on üldjuhul ligikaudu 97%. Simulatsioonide koostamisel arvestatakse lisaks inverteritega seotud kadudele ka 2% kadusid elektrijuhtmetes ning summaarseks kaoks on 5%.

Inverterite hinnad muutuvad vastavalt mastaabiefektile: mida suurem on inverteri nimivõimsus, seda odavam on hind €/W kohta. Üldiselt on inverterite hinnad kuni 0,2 €/W, kuid nende täpset hinda iga paigaldise kohta tuleb vaadelda eraldi. Nii nagu sai ennegi mainitud, siis olenevalt päikeseelektrijaama paigalduslahendusest on tasuvusaja poolest tähtis ka stringide arv, mis mitme väiksema inverteri ühendamisel on paremini tagatud. Seetõttu tulebki leida optimaalne lahendus igale objektile eraldi ja arvestada, kui suureks probleemiks võib kujuneda erinevate päikeseelektrijaama sektsioonide varjutamine.

• Käesolev artikkel on katkend Mihkel Mahlapuu 2014. aasta TTÜ magistritööst teemal:
  “Päikeseelektrijaama toodangu simulatsioon ja majanduslik analüüs linnatingimustes asuvatel hoonetel”