Dobór mocy inwertera w instalacji fotowoltaicznej

W wielu opracowaniach można znaleźć informacje że moc inwertera po stronie prądu stałego powinna być 1,05 - 1,15 wyższa niż sumaryczna moc maksymalna baterii słonecznych. W mojej ocenie wskaźnik ten dla instalacji zlokalizowanych na większości obszarów Polski (poza wysokimi górami) jest zdecydowanie zawyżony a jego stosowanie prowadzi do nieefektywnej pracy inwertera. W polskich warunkach klimatycznych moduł fotowoltaiczny nigdy (poza wysokimi górami) nie osiągnie mocy nominalnej. Najwyższe wartości natężenia promieniowania słonecznego notowane w Polsce to ok. 850 - 950 W/m2 bardzo rzadko (średnio kilka godzin w roku) notowane są wartości natężenia promieniowania słonecznego w okolicy 1000W/m2. Można więc założyć że nawet w słoneczny typowy dzień warunki natężenia promieniowania słonecznego będą 5 - 15% niższe niż warunki w jakich badane są baterie słoneczne. Dodatkowo przy wysokich wartościach natężenia promieniowania słonecznego rośnie temperatura ogniw do 60 - 70 oC, co przekłada się na spadek mocy rzędu 5 -15% w stosunku do mocy nominalnej baterii słonecznej. Do tego należy uwzględnić spadek mocy na przewodach oraz wynikający z zakurzenia instalacji. Z tego względu w polskich warunkach klimatycznych maksymalna rzeczywista moc instalacji fotowoltaicznej DC nie będzie przekraczać nawet krótko trwało 90% mocy nominalnej a długo trwało 80% mocy wyznaczonej w warunkach STC. Z tego względu w mojej ocenie optymalnie dobrana moc inwertera powinna wynosić 85-90% wartości mocy instalacji.

Przykładowa charakterystyka sprawności inwertera transformatorowego na przykładzie SUNNY BOY 3600 TL firmy SMA

Przyglądając się charakterystyką sprawności inwerterów łatwo zauważyć, że zarówno konstrukcje transformatorowe jak i beztransformatorowe pracują bardzo nie efektywnie w dolnych zakresach mocy. Wyraźny spadek efektywności zaczyna być widoczny przy obciążeniu inwertera mocą poniżej 30% mocy nominalnej. Z tego względu przewymiarowanie mocy inwertera w stosunku do mocy modułów fotowoltaicznych będzie skutkować spadkiem sprawności konwersji prądu stałego na przemienny.

W/m2	kWh/rok		Przybliżony stopień obciążenia inwertera
Wartość natężenia promieniowania słonecznego	Ilość energii docierająca do instalacji w danym przedziale natężenia promieniowania słonecznego	Procentowy  udział energii  w danym  przedziale	1,1:1	1:1	0,9:1	0,8:1	Stosunek  mocy inwertera do  instalacji PV
900-1000	11,5392	1,10%	0,9-0,8	1-0,9	1-1,1	1,1-1,2
800-900	30,2278	2,89%	0,8-0,7	0,9-0,8	1-0,9	1-1,1
700-800	53,1489	5,08%	0,7-0,6	0,8-0,7	0,9-0,8	1-0,9
600-700	96,1637	9,20%	0,6-0,5	0,7-0,6	0,8-0,7	0,9-0,8
500-600	133,2412	12,74%	0,5-0,4	0,6-0,5	0,7-0,6	0,8-0,7
400-500	170,9248	16,35%	0,4-0,3	0,5-0,4	0,6-0,5	0,7-0,6
300-400	174,6331	16,70%	0,3-0,2	0,4-0,3	0,5-0,4	0,6-0,5
200-300	157,9091	15,10%	0,2-0,1	0,3-0,2	0,4-0,3	0,5-0,4
100-200	148,9584	14,25%	0,1-0	0,2-0,1	0,3-0,2	0,4-0,3
0-100	68,7983	6,58%	0	0,1-0	0,2-0,1	0,3-0,2

Jak pokazuje powyższa tabela znacznie, bo aż 45% energii dociera do instalacji fotowoltaicznej w zakresie niskiego natężenia promieniowania słonecznego 100 - 400 W/m2 to zacznie więcej niż ilość energii, jaka dociera w zakresie wysokiego natężenia promieniowania 700 - 1000 W/m2 gdzie jest to zaledwie niecałe 9%. Z analizy wynika, że każde przewymiarowanie instalacji będzie przyczyniać się do nieefektywnej pracy inwertera przy przetwarzaniu znacznej części energii. Z kolei nie dowymiarowanie inwertera spowoduje efektywniejszą jego pracę przy niskich wartościach nasłonecznienia 100 - 300 W/m2 przy ryzyku wyłączenia i niezagospodarowania zaledwie 1% energii.

Więcej o doborze inwerterów w przygotowywanej książce o małych instalacjach fotwoltaicznych