Dimensionarea invertoarelor pentru panouri solare: cum să alegem un invertor adecvat?

Invertorul este inima sistemului fotovoltaic, iar de dimensionarea acestuia depinde în totalitate dacă sistemul fotovoltaic va genera randamentul promis. Un invertor ales greșit nu numai că afectează producția, dar poate duce și la reclamații în garanție, clienți nemulțumiți și o marjă de profit în scădere. În acest articol vom analiza la ce trebuie să fii atent atunci când dimensionezi un invertor fotovoltaic, pentru a obține rezultate previzibile de la un proiect la altul.

Mai întâi vom clarifica de ce este importantă dimensiunea corectă a invertorului pentru panouri solare, apoi vom analiza modul în care se realizează dimensionarea stringurilor în funcție de producător și pe ce criterii merită să alegeți un producător de invertoare din oferta existentă. Apoi vom trece în revistă datele de care aveți nevoie pentru dimensionare și care este raportul optim DC/AC în sistemul proiectat.

Vă arătăm cum se raportează între ele puterea invertorului și cea a panourilor solare, la ce trebuie să fiți atenți în cazul proiectelor rezidențiale și când merită să apelați la proiectare tehnică specializată. La final, un rezumat și o secțiune de întrebări frecvente vă vor ajuta să abordați dimensionarea cu încredere în orice proiect.

De ce este importantă dimensiunea invertorului pentru panouri solare?

Dimensiunea invertorului pentru panouri solare este o chestiune cheie, deoarece invertorul transformă curentul continuu produs de panouri în curent alternativ utilizabil — eficiența întregului sistem depinde în mare măsură de acesta. Dacă este dimensionat incorect, acest lucru duce la pierderi de energie, la o performanță mai slabă a sistemului și la costuri suplimentare inutile, ceea ce se reflectă direct asupra satisfacției clientului și a rentabilității.

Se pot face greșeli în două direcții. Dacă invertorul este prea mic în raport cu panourile, în timpul vârfului de la amiază va tăia puterea în exces — acesta este clippingul: panourile produc mai mult curent continuu decât poate gestiona invertorul, astfel încât se produce o pierdere. Dacă, în schimb, este prea mare, funcționează mai puțin eficient în condiții de lumină slabă și este și mai costisitor. Tocmai de aceea, dimensionarea corectă a invertorului nu este o formalitate tehnică: determină direct cât produce sistemul fotovoltaic instalat și cât de repede se amortizează investiția.

Dimensionarea stringurilor în funcție de producător

Dimensionarea stringurilor determină câte panouri pot fi conectate în serie într-un singur string, astfel încât tensiunea stringului să rămână în permanență în intervalul MPPT al invertorului. Aceasta implică patru condiții simultan: tensiunea în gol crescută de frig nu poate depăși tensiunea maximă de intrare DC a invertorului, tensiunea punctului de lucru trebuie să se încadreze în fereastra MPPT, iar curentul nu poate depăși valoarea maximă de intrare. Dacă tensiunea stringului iese din domeniul de funcționare al invertorului, aceasta poate afecta grav performanța și, în cel mai rău caz, poate distruge invertorul.

Aici devine esențială abordarea fiecărui producător în ceea ce privește dimensionarea șirurilor: fiecare producător de invertoare specifică o fereastră de tensiune MPPT și un curent de intrare maxim diferite, de aceea proiectați întotdeauna pe baza fișei tehnice specifice producătorului, nu pe baza unei categorii generale de invertoare.

Criterii de selecție a producătorului de invertoare

Iată câteva aspecte pe care, în calitate de distribuitor sau instalator, trebuie să le iei în considerare atunci când evaluezi fiecare producător de invertoare. În ceea ce privește randamentul, eficiența invertoarelor moderne variază de obicei între 96 și 99% — cu cât este mai mare, cu atât se pierde mai puțină energie și cu atât este mai puternic argumentul de vânzare. Din punct de vedere al garanției, majoritatea mărcilor oferă o garanție de bază între 5 și 12 ani, unele putând fi extinse până la 12-20 de ani, ceea ce reduce riscul reclamațiilor. În ceea ce privește service-ul, producătorii de top trimit un dispozitiv de schimb în câteva zile lucrătoare, ceea ce reduce timpul de nefuncționare al sistemului. În cele din urmă, scalabilitatea: dacă clientul intenționează să instaleze ulterior un sistem de stocare a energiei, este recomandat să aleagă un invertor pregătit din start pentru acest lucru. 

Producători recomandați de invertoare pentru panouri solare

În oferta SOLARKIT B2B puteți alege dintre patru producători consacrați de invertoare pentru panouri solare, de obicei din stoc: Deye, Huawei, SolaX și FoxESS. Huawei se află în fruntea clasamentului global al producătorilor de invertoare, conform unui clasament independent al industriei. Invertoarele din seria Deye SUN beneficiază de o garanție de 10 ani pentru defectele de material și componentele principale, iar în cazul modelelor SolaX, garanția de bază de 5 ani se extinde automat la 10 ani prin conectarea la SolaX Cloud. În segmentul rezidențial sunt populare produsele hibride inteligente FoxESS, care pot fi extinse cu baterii. În calitate de partener, răsfoind oferta de invertoare FoxESS, poți decide care este cea mai bună alegere pentru proiectul respectiv pe baza performanțelor și funcțiilor fiecărui model. 

Ce date sunt necesare pentru dimensionarea invertorului?

Dimensionarea corectă a unui invertor se bazează pe date, nu pe estimări, iar datele necesare sunt cele privind panoul solar, fișa tehnică a invertorului, precum și datele privind consumul clientului. Datele necesare din partea panoului: puterea totală DC (numărul de panouri × puterea nominală a unui panou), precum și tensiunea de lucru (Vmp), tensiunea în circuit deschis (Voc), valorile curentului (Imp, Isc) și coeficientul de temperatură al tensiunii, care figurează pe fișa tehnică a panoului. La acestea se adaugă temperatura minimă și maximă preconizată la locul instalării, deoarece pe timp rece tensiunea în circuit deschis poate crește cu până la 20–30% față de valoarea STC.

Din partea invertorului, sunt relevante tensiunea maximă de intrare DC, fereastra de tensiune MPPT și curentul maxim de intrare, iar pentru decizia finală contează întotdeauna fișa tehnică a producătorului respectiv. De la client, cereți consumul anual de energie electrică: acesta se determină cel mai bine pe baza facturilor de energie electrică din ultimele 12 luni sau a datelor detaliate de consum.

Raportul DC/AC optim

Unul dintre cei mai importanți indicatori ai dimensionării este tocmai acest raport: raportul dintre puterea totală DC a parcului de panouri solare și puterea nominală AC a invertorului. În practica profesională, valoarea ideală este de obicei între 1,15 și 1,25 pentru sistemele rezidențiale și între 1,20 și 1,30 pentru sistemele comerciale. O supradimensionare ușoară și conștientă a panourilor merită efortul, deoarece, în realitate, panourile solare rareori ating puterea nominală STC — din cauza căldurii, a luminii difuze și a murdăriei, puterea reală este de obicei între 75 și 85% din STC. Astfel, invertorul funcționează în cea mai mare parte a timpului aproape de puterea sa nominală eficientă și reduce doar vârfurile rare de producție. Un exemplu practic: un câmp de 6 kWp cu un invertor de 5 kW oferă un raport de 1,2, ceea ce reprezintă un bun punct de plecare pentru majoritatea sistemelor fotovoltaice. 

Raportul dintre puterea invertorului și puterea panourilor solare

Acest raport exprimă, în esență, modul în care se raportează între ele puterea invertorului și cea a panourilor solare: cât de mare este puterea nominală CA a invertorului în comparație cu puterea totală CC a parcului de panouri. Dimensiunea adecvată se adaptează întotdeauna la capacitatea panourilor și la obiectivele de consum ale clientului, deoarece subdimensionarea sau supradimensionarea afectează totul, de la costul investiției până la randamentul energetic pe termen lung. O regulă generală este ca puterea CA a invertorului să fie de aproximativ 80-90% din puterea CC a câmpului de panouri — acest lucru asigură un sistem echilibrat. Cele două extreme, un invertor prea mic și unul prea mare, costă amândouă bani, doar că în moduri diferite. 

Invertor prea mic: ce probleme poate cauza?

Dacă invertorul este prea mic în raport cu câmpul de panouri, acesta nu poate procesa întreaga producție în orele de vârf de la prânz. În acest caz apare clippingul: dacă, de exemplu, panourile de 6 kW produc la maxim, dar invertorul de 4 kW își atinge limita, se pierd 2 kW de energie deja produsă și plătită. Un clipping de mică amploare este normal și acceptabil, însă un clipping excesiv duce la pierderi de energie semnificative și la un randament mai slab — în cazul unui proiect de referință, este recomandabil să se evite acest lucru, în special în zonele însorite, în cazul unei producții puternice. 

Invertor prea mare: când nu merită?

Un invertor prea mare rareori cauzează probleme tehnice, dar din punct de vedere economic nu este adesea rentabil și afectează competitivitatea ofertei tale. Pe de o parte, randamentul său este mai slab la sarcină parțială: invertoarele sunt cele mai eficiente la aproximativ 80–95% din puterea lor nominală, însă o unitate supradimensionată funcționează la o sarcină de 40–60% în cea mai mare parte a zilei și, în plus, consumă 10–30 de wați pe timp de noapte pentru propria funcționare. Pe de altă parte, achiziționarea unei unități mai mari este mai scumpă, generând costuri suplimentare inutile. Un invertor cu o putere mai mare este justificat, de obicei, doar dacă clientul intenționează cu siguranță extinderea ulterioară a sistemului, economisind astfel costul înlocuirii invertorului care ar fi necesară la extinderea panourilor. 

Dimensionarea invertoarelor în cazul caselor unifamiliale

Dimensionarea proiectelor rezidențiale este, în practică, relativ clară, dar merită să se ia în considerare câțiva factori.  În cazul caselor monofazate, se alege de obicei un invertor de până la 2,5 kW, deoarece, începând din 2023, puterea maximă permisă a invertoarelor conectate la rețea a fost limitată la 2,5 kW pe o fază, iar în cazul rețelelor trifazate poate ajunge până la 15 kW; verificați întotdeauna eventualele limite de alimentare ale furnizorului de energie electrică.

În practică, pentru un parc fotovoltaic mediu, de aproximativ 4 kW, se potrivește cel mai bine un invertor de 3,5–4 kW, deoarece astfel funcționează în intervalul său cel mai eficient, cu o utilizare de aproximativ 90% în perioadele de vârf. În cazul locuințelor cu consum mai mare — cu aer condiționat, pompă de căldură, piscină sau mașină electrică — intervalul de 6–10 kW este mai realist. Dacă clientul intenționează să stocheze și energia solară, recomandați un invertor hibrid, care gestionează atât producția de energie solară, cât și încărcarea bateriei — aceasta fiind, în același timp, o bună oportunitate de upsell. În cazul unui acoperiș parțial umbrit, un optimizator de invertor poate fi de mare ajutor, deoarece optimizează puterea la nivel de panou înainte ca curentul continuu să ajungă la invertorul central de șir.

Când merită să încredințezi alegerea invertorului unui specialist?

În calitate de instalator cu experiență, poți efectua cu încredere cea mai mare parte a dimensionării, însă în unele cazuri merită să apelezi la un proiect de inginerie separat sau la un specialist, sau este chiar mai recomandat să folosești software-ul de proiectare oferit gratuit de producători. Acest lucru este valabil pentru proiectarea oricărui sistem fotovoltaic: pentru proiectele de instalare de peste 10 kW, în multe locuri este necesară aprobarea inginerului și calculul static, iar pentru conectarea la rețea este necesar un acord de alimentare cu furnizorul de energie electrică. Conectarea la rețeaua electrică trebuie efectuată în toate cazurile de un electrician calificat. În cazul proiectelor complexe cu stocare de energie, alegerea capacității de stocare și a topologiei hibride necesită, de asemenea, o planificare minuțioasă — un bun punct de plecare în acest sens este analiza noastră intitulată „Compararea sistemelor de stocare a energiei”.

Dacă întâmpinați dificultăți, asistența tehnică și serviciile de expertiză SOLARKIT vă ajută la dimensionare și proiectare, astfel încât fiecare sistem livrat să ofere rezultate previzibile.

Întrebări frecvente 

Ce dimensiune de invertor este recomandată pentru o casă familială medie?

Pentru un parc de panouri solare mediu, de aproximativ 4 kW, este adecvat, de obicei, un invertor de 3,5–4 kW, deoarece astfel acesta funcționează în intervalul său cel mai eficient în perioadele de vârf, cu o utilizare de aproximativ 90%. În cazul unei rețele monofazate, se alege de obicei un invertor de până la 2,5 kW, iar în cazul unei rețele trifazate, de până la 15 kW.

Ce se întâmplă dacă invertorul este prea mic?

Dacă invertorul are o putere mai mică decât cea a panourilor, la vârful de consum din timpul zilei apare clippingul. În acest caz, invertorul taie surplusul, iar o parte din energia deja produsă se pierde. O reducere mică este acceptabilă, dar una excesivă afectează în mod semnificativ rentabilitatea.

Cu cât trebuie să fie mai mare puterea totală a panourilor solare decât cea a invertorului?

Conform unei reguli empirice, puterea de curent alternativ a invertorului trebuie să fie de aproximativ 80–90% din puterea de curent continuu a câmpului de panouri. În cazul sistemelor rezidențiale, raportul curent continuu/curent alternativ cuprins între 1,15 și 1,25 este considerat ideal.

Vremea rece influențează dimensionarea invertorului?

Da, și chiar în mod semnificativ. La temperaturi scăzute, tensiunea în gol a panourilor poate crește cu până la 20–30% față de valoarea STC, de aceea șirul trebuie dimensionat pentru cea mai scăzută temperatură prevăzută, pentru a evita ca tensiunea să depășească valoarea maximă de intrare a invertorului.

Când este recomandat să se apeleze la proiectarea tehnică specializată?

Dimensionarea de bază se realizează în mod obișnuit, dar în toate cazurile este necesară aprobarea inginerului și calculul static. Racordarea la rețea trebuie efectuată de un electrician calificat, iar conectarea la rețea este supusă unui acord de alimentare.