Mi az inverter, és mi a szerepe a napelemes rendszerben?

Röviden: az inverter olyan elektronikus eszköz, amely az egyenáramot (DC) váltóárammá (AC) alakítja. A napelem egyenáramot termel (hogy hogyan, azt a napelem működéséről szóló cikkünk írja le), a háztartási gépek és a közcélú hálózat viszont váltóárammal működnek; a kettő között az inverter teremt kapcsolatot. Ezért a napelemes rendszer központi alkatrésze: a korszerű inverter emellett a termelést is optimalizálja, védelmi funkciókat lát el, és adatokat gyűjt, így a termelés mobilalkalmazásból is követhető.

Az „inverter” szó más eszközöknél is előfordul (inverteres klíma, szünetmentes tápegység); ez a cikk csak a napelemes inverterről szól.

Hogyan működik az inverter?

A sorba kötött panelek (egy string) üzemi feszültsége több száz volt is lehet, ráadásul a napsütéssel folyamatosan változik. Az inverter ezt két lépésben dolgozza fel:

1. Illesztés és MPPT. A bemeneti fokozat a panelek változó egyenfeszültségét az inverter belső köréhez igazítja, és közben a maximális teljesítménypontot keresi (MPPT, Maximum Power Point Tracking): úgy állítja be a panelek terhelését, hogy az adott fényviszonyok mellett a lehető legtöbb teljesítményt adják.
2. DC/AC átalakítás. Félvezető kapcsolók és szűrők a feszültséget váltóárammá alakítják: egyfázisú háztartásban jellemzően 230 V-ra és 50 Hz-re, háromfázisú inverternél a háromfázisú hálózathoz igazítva.

Ha a ház éppen kevesebbet fogyaszt, mint amennyit a panelek termelnek, a többlet a hálózatba megy. Ehhez az inverter a kimenetét a hálózat feszültségéhez és frekvenciájához szinkronizálja. Ez a szinkronizálás az oka annak is, hogy áramszünetkor leáll (l. lent). Hogy az inverter hol áll a rendszerben a paneltől a mérőig, a napelem bekötési rajz mutatja.

Gyakori, hogy a panelek összesített névleges teljesítménye nagyobb, mint az inverteré. Ilyenkor a csúcstermelés legerősebb perceiben az inverter visszafogja a kimenetet, és ez a termelés kis részébe kerül. Az optimális arány nem általánosítható (függ a tájolástól, a dőléstől, az árnyéktól, a fogyasztástól és a gyártói határértékektől), a pontos méretezés tervezői feladat.

Milyen invertertípusok vannak?

• String inverter: egy központi készülék, amely egy vagy több panelsort kezel. A lakossági rendszerek leggyakoribb megoldása, kiforrott és kedvező árú. Az MPPT nem panelenként, hanem soronként működik, és a hagyományos (nem hibrid) modellhez akkumulátor közvetlenül nem köthető.
• Mikroinverter: kis inverter egy vagy néhány panelhez, jellemzően a tetőn, a panelek közelében. Minden panel önállóan dolgozik, így egy árnyékos panel nem húzza le a többit, és alacsonyabb az egyenfeszültség. Azonos méretnél drágább, és a tetőn lévő egységek cseréje nehezebb. Hogy árnyékos tetőn mikor elég helyette optimalizáló, a napelem optimalizálóról szóló cikk írja le.
• Hibrid inverter: a string inverter és az akkumulátor inverter egy készülékben. A panelek áramát átalakítja, és közben kezeli az akkumulátor töltését és kisütését. Akku nélkül is üzembe helyezhető, a tároló később is bővíthető, de a köthető akkuk körét a gyártói kompatibilitás korlátozhatja. Bruttó elszámolásban a helyben felhasznált áram a legértékesebb, ezért új rendszernél ez a jellemző választás; a kalkulátorunk árai is hibrid inverterrel értendők.
• Akkumulátor inverter: külön készülék, amely egy meglévő, string inverteres rendszerhez utólag ad tárolót. Összességében drágább, mintha eleve hibrid inverter került volna be.
• Szigetüzemű (off-grid) inverter: hálózat nélkül működik, akkumulátorról, például tanyán, hétvégi telken vagy lakóautóban. Saját maga állítja elő a feszültséget és a frekvenciát, mert nincs mihez igazodnia.

A „grid-tie” (hálózatra kötött) megnevezés nem külön típus, hanem üzemmód: a string-, mikro- és hibrid inverter is lehet hálózatra kötött.

Miért kapcsol le az inverter áramszünetkor?

A hálózatra kötött inverter a hálózatot követi (angolul grid-following): a feszültséget és a frekvenciát a hálózattól veszi át, és ahhoz igazítja a saját kimenetét. Ha a hálózat kiesik, nincs mit követnie, és le kell válnia.

Ez biztonsági funkció, nem hiba. Ha áramszünetkor a napelem tovább táplálna a vezetékbe, a hibát javító szerelők egy kikapcsoltnak hitt, valójában feszültség alatt álló vezetéken dolgoznának: ez életveszélyes. Ezért a leválást az elosztó ellenőrzi is: üzembe helyezéskor a szerelő megnézi, hogy az inverter a hálózat lekapcsolásakor 0,2 másodpercen belül leválik-e.

A lekapcsolás tehát a hálózatnak szól, nem a házadnak. Ha a ház a hálózatról leválik, a napelem tovább dolgozhat: erre való a backup.

Áram áramszünetben is: a backup

Képzeld el: este elmegy az áram, az utcában minden ablak sötét. Nálad ég a lámpa, megy a hűtő és a wifi, és ha napközben történik, a napelem közben még az akkut is tölti. Ez ma már nem technikai kérdés: a korszerű, tárolós rendszerek megfelelő kialakítással és engedélyeztetéssel áramszünetben is adnak áramot. A legtöbb hazai rendszer csak azért áll le, mert nem így épült.

Hogyan működik? Hétköznap a rendszer a hálózattal együtt dolgozik, mint bármelyik napelem. Ha a hálózat kiesik, egy leválasztó a házat (vagy annak kijelölt köreit) fizikailag elválasztja a közcélú hálózattól, és az inverter az akkuból és a napelemből tovább látja el őket. Ilyenkor az inverter már nem követi a hálózatot, hanem maga hozza létre a feszültséget és a frekvenciát (angolul grid-forming). Az átkapcsolás jellemzően néhány ezredmásodperc alatt történik; a szerelők így sem kerülhetnek veszélybe, mert a ház közben le van választva.

Három dolog kell hozzá:

1. Backupra képes hibrid inverter. Csak hibrid inverter tudja, de nem mindegyik. Hogy egy típus képes-e rá, az az elosztók inverterlistájának „Szigetüzemre alkalmas / Leválasztó típusa” oszlopában áll.
2. Akkumulátor. Éjjel ebből jön az áram, és ez adja a tartalékot, ha a fogyasztás nagyobb a pillanatnyi termelésnél. Hogy meddig tart ki, az az akku méretén és azon múlik, mi van rákötve.
3. Szigetüzemi leválasztó. Ez kapcsol át biztonságosan a hálózatról a saját ellátásra és vissza. Csak rendszerengedéllyel rendelkező, listázott leválasztó használható.

Két változat: néhány kör vagy az egész ház. Az inverterlista kétféle leválasztót különböztet meg:

A belső leválasztós megoldás a gyakoribb: jóval több inverter tudja, mint a külsőt. Hogy a háznál melyik körök kerüljenek a backup-ágra, az a felmérés és a tervező dolga.

Utólag is kiépíthető? Igen. Egy meglévő, akkus rendszerhez a backup később is hozzáadható, de ez új igénybejelentéssel, új csatlakozási tervvel és új készre jelentéssel jár, mint egy bővítés. Ha most építtetsz, érdemes eleve backupra képes hibrid invertert választani, akkor is, ha a backupot csak később kéred: így később nem kell invertert cserélni.

Hogy mit tilt a szabály és mit nem, meddig bírja az akku, és hogyan derül ki, hogy a meglévő rendszered tudja-e, az áramszünetről szóló cikkünkben olvashatod.

Ha áramszünetben is áramot szeretnél, nézd meg a kalkulátorban az akkus változat árát, és a felmérésen mondd el, hogy backupot kérsz.

Melyik napelem invertert válaszd?

Nincs legjobb inverter, csak olyan, amelyik illik a rendszeredhez. Négy kérdés dönt:

• Mire kell? Új, hálózatra kötött rendszerhez hibrid inverter, mert bruttó elszámolásban a helyben elhasznált áram a legértékesebb, és az akku később is hozzáköthető. Hálózat nélküli helyre szigetüzemű inverter. Meglévő, szaldós rendszerben a meghibásodott inverter cseréjénél a teljesítmény is számít (l. lent).
• Hány fázis? 2,5 kVA fölött csak háromfázisú inverter köthető be, így egy családi ház rendszeréhez a gyakorlatban háromfázisú kell. Ha áramszünetben is áramot szeretnél, az aszimmetrikus kimenet a jobb.
• Melyik akku köthető hozzá? Hibrid inverternél a gyártó kompatibilitási listája dönti el. Van, amelyikhez csak a gyártó saját akkuja, és van, amelyikhez sok gyártóé.
• Garancia és szerviz. Hány év a garancia, van-e hazai szervizpartner, és mennyi idő alatt kapsz csereeszközt.

A hibrid inverterek választási szempontjait (fázisszám, akkutípus, zárt vagy nyitott rendszer, utólagos csere) a hibrid inverterről szóló cikkünk részletezi.

Melyik invertert szabad bekötni?

A közcélú hálózatra csak olyan inverter köthető, amely szerepel az elosztók engedélyezett inverterlistáján. A lista országosan egységes, és szükség szerint frissül. Ha a kivitelező olyan típust ajánl, amely nincs rajta, az engedélyezésnél ez elakad. A listát, a 2,5 kVA feletti inverterekre vonatkozó szigorúbb feltételeket és azt, mi a teendő, ha egy típus lekerül róla, a HMKE-cikkünk írja le.

Mennyi ideig tart egy inverter, és mi romolhat el?

Az inverterek várható élettartama gyakran 10–15 év vagy több, de ez gyártótól, típustól, méretezéstől, terheléstől és a környezettől függ. Mivel a panelek ennél tovább bírják, a rendszer élete során egy inverter-cserével számolni kell.

Ami a legtöbbet számít:

• Hő. Túlmelegedve az inverter visszaveszi a teljesítményt, és gyorsabban öregszik. Az ideális hely nedvességtől védett, hűvös, jól szellőző helyiség; tűző napra ne kerüljön.
• Elhelyezés és tűzvédelem. Az inverter és a panelek (vagy az akku) közötti távolság és a kábelvezetés a tűzvédelmi előírások szerint DC oldali leválasztót tehet szükségessé. Ezt érdemes már a tervezésnél eldönteni, mert utólag drágább.
• Hibakód. Az inverter a kijelzőjén vagy az appjában hibakóddal jelzi, ha leállt. Ha a hiba ismétlődik, szólj a telepítőnek: amíg az inverter javításon van, a rendszer nem termel, és hibrid inverternél a tároló sem működik.

Ha cserélni kell: szaldós rendszernél nem mindegy, mekkora inverter kerül a régi helyére, mert a nagyobb teljesítményű csere elviheti a szaldót. A részleteket a szaldó elszámolásról szóló cikkünk írja le.

Gyakori kérdések