Nezáleží jen na panelech. Pro optimální výkon fotovoltaické elektrárny je důležitý také střídač

Střídač, nebo také měnič, je vlastně srdce celé fotovoltaické elektrárny. Jde o elektronické zařízení, které převádí stejnosměrný proud ze solárních panelů, respektive fotovoltaického pole, na střídavý proud, aby mohl například napájet elektrické spotřebiče v domácnosti. Umožňuje ale také připojení baterie do systému, kam je možné uložit přebytečnou elektřinu, kterou nelze právě spotřebovat, a „schovat“ si ji například na večer, kdy už slunce nesvítí.

Vedle fotovoltaických panelů je střídač rozhodujícím komponentem, který ovlivňuje účinnost celého systému. A tím i ovlivňuje finanční návratnost investice do fotovoltaické instalace. „Stejně jako je klíčovým komponentem automobilu motor, totožné platí pro střídač ve fotovoltaické elektrárně,“ říká Martin Hodek, Solution Manager ve společnosti Huawei Technologies, která je největším dodavatelem solárních střídačů ve světě.

Sledovač maximálního výkonového bodu

Měničů je na trhu samozřejmě více, všechny ale mají podle Hodka jeden společný prvek, a tím je součástka nazývající se Maximum Power Point Tracker – zkráceně MPPT. „Česky poněkud kostrbatě sledovač maximálního výkonového bodu,“ konstatuje Hodek. A dodává, že funkce MPPT úzce souvisí s takzvanou voltampérovou charakteristikou solárního panelu, což je křivka, která určuje, při jakém napětí lze z panelu odebírat jaký proud.

„Cílem MPPT je najít výkonové maximum této křivky tak, aby bylo možné energii z fotovoltaických panelů co nejefektivněji využít. Způsoby, jakými MPPT funguje, a také jeho dílenské zpracování se napříč střídači mohou lišit, což má ve svém důsledku vliv i na účinnost střídače,“ vysvětluje Martin Hodek.

Další podrobnosti přidává Pavel Hrzina z Katedry elektrotechnologie ČVUT v Praze: „Střídač má jako jednu ze svých základních vlastností konverzní účinnost, to je těch známých 97 procent takzvané euro účinnosti, které jsou podmínkou některých dotačních programů. Euro účinnost je vážený průměr účinností střídače při různém zatížení. Největší váhu má účinnost při polovičním zatížení. Pro střídače s MPPT, což jsou takřka všechny běžné střídače, je dále definována účinnost MPPT, která bývá vysoká nad 99 procent a popisuje, jak dobře dokáže daný střídač sledovat bod maximálního výkonu.“

Podle Martina Hodka ze společnosti Huawei je možné solární střídače dělit také na ty, které lze provozovat pouze v případě, kdy je systém přifázovaný k síti, na ty, které fungují bez přifázování, a na hybridní. Střídače je rovněž možné rozdělit na jednofázové, nebo třífázové. V tuzemských podmínkách se přitom jednoznačně vyplatí ty, které dokážou dodávat do každé fáze tolik energie, kolik je právě potřeba. Tedy takzvaně asymetrické.

Výběr podle kvality, užitku, ale i bezpečnosti

Jak ale vybrat správný střídač pro konkrétní fotovoltaickou elektrárnu? Martin Hodek toto rozhodování opět přirovnává ke koupi automobilu: vzhledem k tomu, že životnost fotovoltaického systému je zhruba 20 let, měl by tomu odpovídat i střídač.

Na prvním místě je podle Hodka důležitá kvalita, takže zákazník by měl volit ověřený produkt od zavedené firmy, ale také solidní instalační firmu. „Vyvarujte se nejlevnějším no-name značkám, které nemají lokální zastoupení či alespoň to evropské,“ konstatuje Hodek, podle něhož se z dlouhodobého pohledu vyplatí připlatit si za kvalitní výrobek. Důležitou roli při výběru může hrát i to, zda je měnič možný instalovat i venku, jak je hlučný, ale třeba i to, zda je umístěn v kovovém, nebo plastovém těle.

Dalším kritériem by měl být užitek, tedy jaké funkce střídač nabízí, jestli například dokáže rozdělovat energii do jednotlivých fází, a jaká je míra jeho asymetrie, což je důležitý parametr, který ukazuje, jak dokonale se střídač dokáže přizpůsobit špičkám odběru na jednotlivých fázích. „Asymetrie střídače by měla být alespoň 110 až 150 procent,“ doporučuje Hodek.

Dalším hlediskem je, aby se do systému mohla připojit baterie (ideální je střídač i baterie od jednoho výrobce), a také bezpečnost. Důležitá je tak například funkce AFCI, česky přerušovač obloukových zkratů, která dokáže odpojit elektrárnu, kdyby takový zkrat nastal.

Více účinnosti i bezpečnosti, méně údržby

Vývoj v posledních letech vede ke stále větší účinnosti, i když v současnosti už technici narážejí na technologické limity. Důraz se tak klade například na takzvané optimizéry, které zvyšují účinnost systému i jeho bezpečnost. A stále se zdokonaluje bezpečnost měničů. „Obecný trend dnes směřuje k vyšší bezpečnosti, životnosti a bezúdržbovosti střídače,“ říká Martin Hodek ze společnosti Huawei.

Právě tato firma nyní uvedla na trh dva nové modely asymetrických střídačů SUN2000-5/6/8/10/12K-MAP0 a SUN5000-8/12K-MAP0 společně s bateriemi LUNA2000-7/14/21-S1. Výjimečné například je, že na produkty je základní záruka 15 let. Baterie i střídač mohou pracovat v teplotách vzduchu od mínus 20 stupňů Celsia do 55 stupňů, u optimizéru je to dokonce od mínus 40 až do 85 stupňů Celsia, takže zařízení může být bez problémů instalováno i venku, což je například výhodné z hlediska požární bezpečnosti.

„Baterie navíc může být ponořena do 40centimetrové vody po dobu až 72 hodin, než dojde k jejímu poškození. V případě, že vyteče pračka nebo zateče do sklepa, má takový stupeň odolnosti svůj význam,“ konstatuje Hodek.

Uvnitř bateriového systému je rovněž unikátní zhášecí modul, samozřejmostí je i už zmiňovaná funkce AFCI, ale také monitoring teploty konektorů a zajištění bezpečného napětí na střeše s pomocí optimizérů. Samotný střídač pak disponuje kontinuální asymetrií, takže je schopen optimálně dodávat energii do jednotlivých fází, odolá i mimořádně vysokému přetížení.

Přepnutí při výpadku sítě zvládá již do 20 milisekund, takže se domácnost nemusí obávat případného blackoutu. Systém používá pasivní chlazení, tedy systém s vysokou efektivitou provozu, a funguje na velmi nízké hladině hlučnosti do 29 decibelů.

Střídače jako nenáročná zařízení

Pavel Hrzina z ČVUT vidí jako zásadní technologickou změnu nástup takzvané internetové konektivity. „Dnes takřka každý střídač dokáže pracovat v cloudu a poskytovat informace o svém chodu na dálku prostřednictvím webu nebo aplikace. V budoucnu bude běžné dálkové řízení s ohledem na potřeby sítě a například komunitní sdílení vyrobené energie. Z hardwarového hlediska se budou stále více uplatňovat polovodiče založené na pokročilých materiálech, jakým je například karbid křemíku, které zvýší o nějaký ten zlomek procenta účinnost a umožní střídače prostorově trochu zmenšit. Nicméně větší revoluce se v dohledné době u výkonové části střídače neočekává,“ odhaduje Hrzina.

Dodal, že moderní střídače jsou nenáročná zařízení, která nevyžadují žádnou zásadní údržbu. I tak by se měl majitel držet doporučení výrobce. „Nejčastější úkony jsou čištění chladičů a filtrů u ventilátoru. Někdy mohou servis vyžadovat i kondenzátory,“ říká Hrzina.

Jeho slova potvrzuje Martin Hodek z Huawei, podle něhož střídače s pasivním chlazením vyžadují jen minimum údržby. Co se týče dohledu a kontroly, každý výrobce si to řeší po svém. Systém Huawei Technologies využívá jednotné aplikace pro celou fotovoltaiku i včetně možného dobíjení elektromobilu nebo ovládání tepelného čerpadla. V této aplikaci lze celý systém jednoduše monitorovat a mít přehled jak o výrobě a využití elektřiny, tak i o případných vadách. Cílem je užívání maximálně zjednodušit,“ konstatuje Hodek.

Na co by však zákazník neměl zapomínat, jsou revizní kontroly podle platné legislativy. To ostatně platí pro veškeré elektroinstalace nezávisle na výrobci, instalační firmě nebo prodejci.

Úvodní foto: Huawei