Hogy irányítható az áram? Az inverterek működése egy napelemes rendszerben
Ha a fotovoltaikus paneleket a rendszer szívének neveztük, akkor az inverter valószínűleg az agy szerepét tölti be hasonló analógia alapján. A rendszer szabályozása, a "döntések" meghozatala itt történik teljes egészében. Ahhoz, hogy ezt megértsük, érdemes áttekinteni a megtermelt elektromos áram útját a forrástól a felhasználásig.
Miután a nap sugarai, vagy bármely más fényforrás a fotovoltaikus panelek felületére jut, a napelem celláiban lévő apró szilícium-kristályok ezt elektromos árammá alakítják. Ez az elektromosság azonban még nem közvetlenül felhasználható, mivel számos paramétere eltér a standard elektromos hálózatunkban folyó áramtól, gyakorlatilag egy félkész termék, ami megmunkálásra szorul. Az elektromos áramnak rengeteg tulajdonsága van, ami alapján egyeztetni kell a hálózati standardokkal, hogy az átlagos háztartási gép vagy ipari berendezés által felhasználhatóvá váljon. A legfontosabb eltérés a napelemben termelt és a hálózati között az, hogy a szilícium-kristályokból egyenáram nyerhető, míg a Magyarországon és a világ gyakorlatilag minden pontján üzemben lévő közüzemi elektromos hálózatban váltóáram folyik. Az elektromos áramnak még számos más tulajdonsága van, ezek közül a legfontosabb, amelyeket a lakossági vagy üzemi felhasználhatóság jegyében egy inverter standardizál a feszültség, az áramerősség és a frekvencia.
Hogyan is néz ki az inverter munkája? Ahhoz, hogy ezt megértsük, képzeljük egy napelem „életét”! Reggel, amikor éppen csak virrad, kevés fényből képes áramot termelni, utána, amikor a nap egyre magasabban jár az égen, megnövekszik a termelés. Az időjárás-felelőst azonban általában nem érdekli, hogy áramot szeretnénk termelni, ezért bármikor jöhet egy felhő, vagy egy zivatar, ami átmenetileg ismét csak csökkenti a napelemek termelését, majd ennek múltán visszatér a korábbi magasabb hozam, egészen az este beköszöntéig, amikor a sötétben a termelés leáll. Ezek után megpróbálhatunk párhuzamot vonni a saját életvitelünkkel: valószínűleg mindenkit kellemetlenül érintene, ha a zivatar idejére le kéne állítani a mosógépet, mert nincs elektromos áram a működtetéséhez, amikor pedig a felhők eloszlanak és meglódul a termelés, be kéne kapcsolni a hajszárítót, hogy a felesleges energia ne olvassza el az elektromos hálózatunk egyes részeit – hiszen az áramot egy átlagos háztartási vagy ipari elektromos hálózatban alapvetően tárolni nem tudjuk. Szerencsére az inverterek alkalmazásával a fenti gondolatkísérlettel nem kell bajlódnunk. A közműhálózat és saját fogyasztóink közötti finom egyensúly fenntartásába ez a szerkezet kulcsfontosságú szerepet játszik, amelyet az alábbiakban megpróbálunk közérthető módon leírni.
A fizikai működés, illetve a gazdasági elszámolás eltér egymástól, ezért külön-külön sorra vesszük mindkét folyamatot. Az áram tényleges folyását a következőként kell elképzelni: érkezik egy „adag” a napelemeink felől, amelyet az inverter egyenáramból váltóárammá alakít. Emellett a közműhálózat felől egy ennél sokkal nagyobb léptékű energiamennyiség áll rendelkezésre, amelyet szükség esetén le tudunk hívni, mint ahogy azt meg is tesszük naponta. Attól függően, hogy pillanatnyilag milyen teljesítményfelvételű elektromos eszközöket, úgynevezett „fogyasztókat” üzemeltetünk, két eset lehetséges. Ha a pillanatnyilag előállított váltóáram mennyisége kevesebb, mint az elektromos fogyasztóink áramfelvétele, kénytelenek vagyunk a közműhálózatból kiegészítő céllal energiát vételezni. Ilyen eset lehet például, ha alkonyatkor, amikor a rendszer termelése már csökken, elindítjuk otthon az elektromos sütőt, vagy amikor egy ipari cég üzembe helyez egy nagy teljesítményű villanymotort egy gyártósoron. Természetesen ilyenkor meglehetősen kényelmetlen lenne, ha bármilyen kézi beállítást kellene eszközölni, azonban emiatt nem kell, hogy fájjon a fejünk – az inverter és a közüzemi hálózat felől érkező energia ugyanis pontosan ugyanúgy képes üzemeltetni bármilyen eszközt, mintha nem is lenne napelemes rendszerünk – leszámítva a saját termelésünk költségcsökkentő és további pozitív hatásait -, ezáltal megkímélve minket mindennemű beavatkozástól. A másik lehetséges eset, amikor az energiatermelésünk meghaladja a fogyasztást, pl. egy fényes napon, amikor senki sincs otthon és ezáltal minimális a fogyasztásunk, vagy egyáltalán nincs is áramfelvétel. Ilyenkor az inverter által előállított váltóáram visszatáplálásra kerül a közüzemi hálózatba. A visszatáplált energia fénysebességgel közlekedik, és mivel az áramszolgáltató sem tárolja, azonnal felhasználásra kerül – jobb esetben a szomszédunk által, bonyolultabb helyzetben egy távolabbi ponton, ahol éppen áramot fogyasztanak. Természetesen az áram „utazása” jelentős veszteséggel járhat, mivel minden, a közműrendszerben használt vezetéknek, eszköznek ellenállása van, ami hatására az elektromos áram egy része hővé alakul és gyakorlatilag elveszik. Erre azonban a napelemes rendszer tulajdonosának egyáltalán nem kell figyelnie, mivel az elszámolt mennyiség alapját képező mérés a saját villamos mérőszekrénynél történik, amely általában a telekhatár közelében található.
Ezek után érdemes áttérni a felhasználó számára igazán érdekes részre, a pénzbeli elszámolás módjára és menetére. Ez az esetek döntő többségében használt, 50 kVA alatti teljesítményű erőművek esetében meglehetősen egyszerű, úgynevezett „szaldó” elszámolás keretében történik. Ez azt jelenti, hogy a kétirányú mérőóra, amelyet legkésőbb a napelemes rendszer beüzemelésekor felszerelt az áramszolgáltató, méri a napelem által mért termelést, valamint a fogyasztást is. Ez azt jelenti, hogy ismerni fogjuk külön a kiserőmű termelését, amelyet egyúttal számos inverter is mér, illetve rögzítésre kerül a háztartásunk vagy cégünk által felhasznált összes energia is. Ha a fogyasztás nagyobb, mint a termelés, akkor a termelés mennyiségével csökkentett kilowattóra szám után fizetünk az áramszolgáltató felé a korábbiakhoz hasonlóan, azzal az eltéréssel, hogy a villanyszámla végösszege jelentősen kisebb lesz. Ellenkező esetben, ha a termelésünk meghaladta a fogyasztást, a visszatáplálási többlet után az áramszolgáltató bizonyos feltételek fennállása esetén fizet az áramért. Ennek részletei azonban meghaladják az inverterek témakörét, így későbbi írásunkban tájékozódhatnak a pontos eljárásról. A rendszer méretezésekor számos megfontolás játszhat közre, azonban ökölszabályként elmondható, hogy a termelést a jelenlegi elszámolási rendelkezések érvényessége mellett úgy érdemes megtervezni, hogy a fogyasztás minimális mértékben meghaladja a termelést.
Tekintse meg az Ön számára kínált termék- és szolgáltatáspalettánkat!
