Aurinkovoimaloissa eniten käytetty keskusinvertteri (string-invertteri) muuntaa aurinkopaneeleiden tuottaman tasavirran vaihtovirraksi. Uudenlaisten mikroinverttereiden avulla aurinkopaneelien tuottama sähkö muunnetaan vaihtovirraksi heti paneelikohtaisesti omilla inverttereillään. Tällä luvataan parempaa kokonaistehokkuutta järjestelmälle. Mutta onko se näin? Tässä vastauksia väittämiin.
Hyötysuhde
Mikroinverttereille luvataan parempaa auringonvalon hyödyntämiskykyä. Jokainen paneeli toimii itsenäisesti, jolloin yksittäisen paneelin varjostuminen tai likaantuminen ei vaikuta muiden paneelien suorituskykyyn. Todellisuudessa ero string-invertteriin on nykypäivänä hyvin marginaalinen, sillä yksi paneeli sisältää 3 ohitusdiodia, jotka muuttuvat läpipäästäväksi, kun diodin suojaama kennoryhmä muuttuu kuormittavaksi. Paneelivalmistajat käyttävät usein Schottky-diodeja niiden pienen jännitehäviön ja lämmöntuoton takia. Myös invertterien nykyaikaiset MPPT-säätimet löytävät paneeliston huipputehopisteen varjostumasta huolimatta. Tällöin osavarjostuma paneelistossa ei vaikuta tuotantoon niin paljon, kuin siitä pelotellaan. Verrokkina mikroinvertterimyyjät käyttävät vanhempia ohitusdiodittomia paneeleita ja PWM-säätimellä varustettuja inverttereitä, joita kumpaakaan ei löydy enää myynnistä, vaikka kuinka haluaisi ostaa.
Mikroinvertterien ja string-invertterien välillä on myös iso hyötysuhde-ero. String-inverttereissä paneeliketjujen jännitteiden ollessa 400-900 V, ei tule hyötysuhde hukkaa, kun jännite on riittävän korkealla verkkojännitteeseen nähden. Mikroinvertterien hyötysuhde on yleensä 1-4 % pienempi, johtuen DC-jännitteen nostamisesta tarvittavalle verkkojännitteen tasolle.
Hinta
On tärkeää huomioida myös mikroinverttereiden korkeampi hinta. Laskennallisesti toteutus string-invertterillä tulee edullisemmaksi jo 4 kW voimaloissa. Sitä suuremmissa voimaloissa mikroinverttereiden kannattavuus alkaa kärsimään, eivätkä saavutettavat tuotantohyödyt kuro lisähintaa kiinni. Myös asennusaika on mikroinverttereillä toteutettuna hieman suurempi, kytkentöjä on enemmän ja tuotannon seuranta vaatii järjestelmän yhdistämisen kodin WiFi-verkkoon.
Mikroinverttereissä on harvemmin avointa tiedonsiirtoprotokollaa, joka saattaa rajoittaa tiedonsiirtoa muihin hallintajärjestelmiin. Niillä toteutetuissa kohteissa emme pysty järjestämään esimerkiksi kulutuksen ohjausta aurinkosähköperusteisesti, mikä on mahdollista esim. GEF Vision -energianhallintapalvelun avulla.
Turvallisuus
Mikroinverttereitä markkinoidaan paloturvallisempana vaihtoehtona, koska tasavirta, DC-sähkö, kuvaillaan paloherkäksi. DC-jännitteen paloturvallisuus voidaan kuitenkin maksimoida kuljettamalla + ja – kaapelit omissa kaapelireiteissä, esimerkiksi omissa kurttuputkissa. Tällöin valokaaren mahdollisuus on olemattoman pieni, kun eri napaisuudet kulkevat erillään toisistaan. Suomen aurinkosähköpalot ovat lähteneet yksinomaan väärin asennetuista DC-turvakytkimistä, joita ei asenneta enää päivittyneen standardin myötä. Kyseisiin turvakytkimiin on yleensä päässyt vesi yläkautta tuotujen johtoja ansiosta, aiheuttaen valokaaren turvakytkimen sisällä.
String-inverttereissä on myös yleisesti maavuodon tunnistusominaisuus, joka kertoo, jos ketjussa paneeli tai johtoreitti vioittuu ja vuotaa jännitettä maihin. Tällä vältetään myös henkilövahingot, sillä näin ihminen ei joudu osalliseksi virtapiiriä. Mikroinverttereillä kytkettyjä paneeleja ei yleisesti maadoiteta, mikä aiheuttaa paneelin vikaantuessa vaaratilanteita katolla liikkuville ihmisille, eikä niissä aina ole standardin vaatimaa maavuodon tunnistusominaisuutta, jota vaaditaan standardissa jokaiselta aurinkovoimalalta.
Kannattaa myös tarkistaa mikroinvertterin vaatima etäisyys kattopinnasta. Joillakin merkeillä on mainittu jopa 20 cm etäisyys katosta, mikä on hankala (ellei mahdoton) toteuttaa nykyisillä markkinoilla olevilla kiinnitysjärjestelmillä.
Käytettävyys ja kestävyys
Kun mikroinverttereillä toteutetun voimalan seuranta tapahtuu pääosin älylaitteelta, voi string-invertteristä havainnoida tuotannon ja vian tarvittaessa invertteristä itsestään. Ilman seurantasovellusta mikroinvertterien mahdollinen vikaantuminen voi jäädä kokonaan huomaamatta.
Elektroniikkasuunnittelijan näkökulmasta mikroinvertterit ovat myös kyseenalainen vaihtoehto käyttöiän kannalta. Mikroinvertteri joutuu sietämään 40-60°C lämpötiloja passiivijäähdytteisenä, kun taas string-invertterin voi sijoittaa varjoiseen paikkaan, jossa invertterin jäähdytyskapasiteetti on huomattavasti suurempi ja on yleisesti aktiivijäähdytteinen. Mikroinvertterin vaihdossa tai huoltotyössä paneelikenttää joutuu monesti purkamaan, jotta päästään kiinni vikaantuneen mikroinvertterin luo. String-invertterin huolettavuus on paljon helpompaa, kun katolle ei tarvitse nousta tai paneeleita irroittaa.
Näistä käytännön syistä johtuen olen valinnut omaan aurinkovoimalaani string-invertterin.
Juho Huttunen
tuotepäällikkö
GreenEnergy Finland Oy
