Clipping Showdown: Raporturile DC:AC nu sunt egale

În capitolul 2 am descris diferența dintre raporturile DC:AC ale microinvertoarelor și ale invertoarelor string, chiar și atunci când nu se utilizează baterii. Acest capitol bonus prezintă în detaliu motivele și modul în care invertoarele string depășesc microinvertoarele.

‍

Raportul DC:AC: Ce înseamnă

Raportul DC:AC este un indicator cheie în proiectarea sistemelor solare. Acesta compară capacitatea totală de putere a modulelor solare (DC) cu capacitatea maximă de ieșire a invertorului (AC). De exemplu, un sistem de 15 kW cu un invertor de 11,4 kW (sau suma capacității microinvertorului) are un raport DC:AC de 1,3:1.

Potrivit Aurora Solar, un software lider în proiectarea și simularea performanțelor sistemelor solare, „adesea este logic să se supradimensioneze un sistem solar, astfel încât raportul DC-AC să fie mai mare decât 1. Acest lucru permite o captare mai mare de energie atunci când producția este sub valoarea nominală a invertorului, ceea ce se întâmplă de obicei în cea mai mare parte a zilei”.

Cu toate acestea, Aurora Solar continuă: „Această abordare nu este lipsită de costuri. Fie cheltuiți bani pe un invertor suplimentar, fie pierdeți energia colectată din cauza limitării invertorului.”

Însă nu toate raporturile DC:AC se comportă la fel, mai ales când comparăm invertoarele de șir și microinvertoarele.

‍

Decupaj: Invertoare de șiruri vs. microinvertoare

Deși atât invertoarele de șir, cât și microinvertoarele limitează energia atunci când puterea modulului depășește capacitatea invertorului, invertoarele de șir vor limita mai puțin în medie, deoarece:

1. Nivelarea puterii agregate în invertoarele de șir

Invertoarele string gestionează energia la nivel de panou, combinând puterea tuturor modulelor într-o singură intrare de curent continuu. Aceasta înseamnă că:

• Modulele se echilibrează reciproc: dacă un grup de module produce energie la putere maximă (de exemplu, orientate spre vest după-amiaza), în timp ce altul este umbrit sau funcționează sub puterea maximă (de exemplu, orientate spre est după-amiaza), este puțin probabil ca puterea totală a sistemului să depășească capacitatea invertorului.
• Curba de ieșire mai uniformă: Generarea combinată a tuturor modulelor reduce probabilitatea de decupare, chiar și atunci când modulele individuale funcționează la capacitate maximă.

‍

2. Decuparea pe modul în microinvertoare

Microinvertoarele funcționează independent pentru fiecare modul, convertind curentul continuu în curent alternativ la nivelul modulului, ceea ce duce la ineficiență:

• Tăiere la fiecare modul: Fiecare microinvertor are o capacitate nominală fixă (de exemplu, 350 W). Dacă un modul de 450 W atinge valoarea maximă, excesul de 100 W este tăiat, chiar dacă alte module din sistem produc mai puțin decât valoarea maximă.
• Fără partajare între module: Spre deosebire de invertoarele string, microinvertoarele nu pot agrega energia între module, astfel încât energia excedentară provenită de la modulele performante se pierde, chiar dacă alte module au performanțe slabe.

‍

Compararea producției de energie cu un exemplu specific

Să vedem diferența comparând performanța microinvertoarelor cu cea a invertoarelor string cu același raport DC:AC pe aceeași casă (vezi Figura 16) cu următoarele caracteristici:

• Instalație solară de 15 kW compusă din 35 de module de 440 W
• 2 matrice: 17 module în est (albastru), 17 în vest (galben)
• Soarele strălucește pe panoul vestic, generând o putere potențială de 400 W per modul.
• Matricea estică generează 250 W per modul.
• Opțiunea 1: optimizatoare de 700 W + invertor de șir de 11,4 kW (raport DC:AC de 1,35:1)
• Opțiunea 2: microinvertoare de 325 W pe fiecare modul (raport DC:AC de 1,35:1)

Mai jos putem vedea comparația de performanță între aceste două configurații. Microinvertoarele din Opțiunea 2 reduc producția cu 13%, deoarece reduc la nivel de modul. Invertorul de șir din Opțiunea 1 nu reduce producția, deoarece producția mai mică din matricea estică echilibrează producția mai mare din matricea vestică.

Putere maximă potențială

• Est: 4.500 W (250 W x 18)
• Vest: 6.800 W (400 W x 17)
• Total: 11.300 W (4.500 W + 6.800 W)

Arhitectura DC: 

• Est: 4.500 W (250 W x 18)
• Vest: 6.800 W (400 W x 17)
• Total: 11.300 W (4.500 W + 6.800 W)
• 0% decupare

Arhitectura AC

• Est: 4.500 W (250 W x 18)
• Vest: 5.525 W (325 W x 17)
• Total: 10.025 W (4.500 W + 5.525 W)
• 13% decupare

‍

Diferența zilnică

Curbele de producție a energiei electrice din figura 16 ilustrează diferența de performanță dintre cele două tehnologii pe parcursul unei singure zile.

Arhitectura DC: Se va producedecuparea numai dacă PUTEREA TOTALĂ DE IEȘIRE (matrice EAST + WEST) depășește capacitatea invertorului. Cu orientări diferite. Decuparea este mai puțin probabilă.

Arhitectura AC:Clipsuri la fiecare modul – astfel, mai întâi sunt clipsate matricile EST, apoi cele VEST, reducând puterea totală de ieșire. Clipsarea este mai probabilă.

‍

Rolul orientării modulului

Modulele sunt instalate frecvent în mai multe orientări (de exemplu, acoperișuri orientate spre est și vest) deoarece:

• Acoperișurile rezidențiale au spațiu limitat. Orientările multiple captează o suprafață mai mare.
• Vârfuri distribuite: Modulele orientate în direcții diferite produc vârful de putere în momente diferite ale zilei, creând o curbă de putere totală mai uniformă.
• Capturați orele dimineții și serii. Din ce în ce mai mult, dimineața și seara sunt compensate la tarife mai mari de către utilități decât mijlocul zilei, în mare parte datorită prevalenței energiei solare în rețea.
• Reducerea decupării: Chiar și cu un raport DC:AC ridicat, este puțin probabil ca puterea totală a sistemului să depășească capacitatea invertorului cu invertoare de șir.

‍

Concluzie

Nu toate raporturile DC:AC sunt egale. În timp ce atât invertoarele de șir, cât și microinvertoarele limitează energia atunci când puterea DC depășește capacitatea AC, invertoarele de șir reduc semnificativ pierderile prin limitare, agregând puterea pe întreaga matrice.

Pentru proprietarii de case care doresc să maximizeze producția și economiile de energie, un sistem de invertoare string optimizat pentru curent continuu este alegerea evidentă — captând mai multă energie, minimizând pierderile și pregătindu-se pentru viitorul energiei solare + stocării.

‍

--

Vrei mai mult?

Webinar: Pe15 aprilie (ziua impozitelor în SUA), organizăm un webinar care va aprofunda detaliile seriei Microinverter Tax. Înscrieți-vă la webinar aici.

Mai jos găsiți lista completă a capitolelor incluse în această serie (linkurile vor fi adăugate pe măsură ce capitolele vor fi publicate):

Mai jos găsiți lista completă a capitolelor incluse în această serie (linkurile vor fi adăugate pe măsură ce capitolele vor fi publicate):

1. Rezumat: Creșterea taxei pe microinvertoare
2. Tendințe: schimbări majore în industria energiei solare
3. Taxa de tăiere: Lăsarea energiei pe masă
4. Taxa de conversie: costul ascuns al bateriilor cuplate în curent alternativ
5. Taxa pe echipamente: mai multe echipamente, mai multe probleme
6. Soluția este DC: optimizatori DC, baterii cuplate DC
7. Bonus: Confruntarea clipurilor: Nu toate raporturile DC:AC sunt egale
8. Glosar de termeni

‍