İnvertör, bir güneş enerjisi sistemindeki en önemli cihazlardan biridir. Güneş panelleri tarafından üretilen doğru akımı (DC) şebeke tarafından kullanılan alternatif akıma (AC) dönüştüren bir cihazdır. Doğru akımda, akım sabit bir voltajda tek yönde akar. Alternatif akımda, voltaj pozitiften negatife değiştikçe akım bir devrede her iki yönde de akar. İnvertör, güç akışını düzenleyen güç elektroniği cihazlarından sadece bir tanesidir.

Temel olarak, bir invertör DC girişinin yönünü çok hızlı bir şekilde ileri geri değiştirerek DC'yi AC'ye dönüştürür. Böylece DC girişi AC çıkışına dönüşür. Filtreler ve diğer elektronik cihazlar, şebekeye enjekte edilebilecek temiz, tekrarlayan sinüs dalgası şeklinde değişen bir voltaj üretmek için kullanılabilir. Sinüs dalgası, zaman içinde değişen voltajın şekli veya modelidir ve şebekenin belirli bir frekans ve voltajda çalışmak üzere tasarlanmış elektrikli cihazlara zarar vermeden kullanabileceği bir güç modelidir.

İlk invertörler 19. yüzyılda üretildi ve mekanikti. Dönen motor, bir DC güç kaynağının ileri veya geri bağlantısını sürekli olarak değiştirmek için kullanılabiliyordu. Bugün, hareketli parçası olmayan katı hal cihazları olan transistörlerle elektrik anahtarları yapıyoruz. Transistörler silikon veya galyum arsenit gibi yarı iletken malzemelerden yapılır. Harici elektrik sinyallerine dayalı olarak elektrik akışını kontrol ederler.

Eğer birev güneş si̇stemi̇invertörünüzün muhtemelen birkaç işlevi vardır. Güneş enerjisini AC gücüne dönüştürmenin yanı sıra sistemi izleyebilir ve bilgisayar ağlarıyla iletişim için bir portal sağlayabilir. Güneş enerjisi artı batarya depolama sistemleri, elektrik kesintileri sırasında şebeke desteği olmadan çalışmak için gelişmiş invertörlere güvenir (eğer bunu yapacak şekilde tasarlanmışlarsa).

İnvertör Tabanlı Şebekeye Doğru

Tarihsel olarak, elektrik öncelikle buhar oluşturmak için yakıt yakılarak üretilmiştir, bu da türbin jeneratörlerini döndürür. Bu jeneratörlerin hareketi, cihazlar döndükçe AC gücü yaratır ve bu da frekansı veya sinüs dalgasının kaç kez tekrarlanacağını belirler. Güç kaynağının frekansı şebekenin sağlığının önemli bir göstergesidir. Örneğin, yük çok büyükse (çok fazla cihaz enerji tüketiyorsa), şebekeden sağlanabileceğinden daha hızlı enerji tüketiliyor demektir. Sonuç olarak türbinler yavaşlayacak ve AC gücünün frekansı düşecektir. Türbinler dönen büyük nesneler oldukları için, tüm nesnelerin hareket değişikliklerine direnç göstermesi gibi frekanstaki değişikliklere direnç gösterirler, bu özelliğe eylemsizlik denir.

Şebekeye daha fazla güneş enerjisi sistemi eklendikçe, şebekeye her zamankinden daha fazla invertör bağlanmaktadır. İnverter üretimi herhangi bir frekansta enerji üretebilir ve türbin söz konusu olmadığı için buhar üretimi ile aynı atalet özelliklerine sahip değildir. Bu nedenle, daha fazla invertör içeren bir şebekeye geçiş, frekans değişikliklerine ve şebeke çalışması sırasında meydana gelen diğer kesintilere yanıt verebilen ve şebekenin bu kesintilerden dengelenmesine yardımcı olan daha akıllı invertörlerin oluşturulmasını gerektirir.

Şebeke Hizmetleri ve İnvertörler

Şebeke operatörleri, bir dizi şebeke hizmeti sunarak güç sistemi üzerindeki elektrik arz ve talebini yönetir. Şebeke hizmetleri, şebeke operatörlerinin sistem genelinde dengeyi korumak ve elektrik iletimini daha iyi yönetmek için gerçekleştirdikleri faaliyetlerdir.

Şebeke artık beklendiği gibi çalışmadığında, örneğin voltaj veya frekansta sapma olduğunda, akıllı inverterler çeşitli şekillerde yanıt verebilir. Genel olarak, bir ev güneş enerjisi sistemine bağlı olanlar gibi küçük invertörler için standart, voltaj veya frekansta küçük kesintiler olduğunda açık kalmak veya kesintileri "atlatmaktır" ve kesinti uzun sürerse veya normalden büyükse otomatik olarak şebekeden ayrılacak ve kapanacaktır. Frekans tepkisi özellikle önemlidir çünkü frekans düşüşleri beklenmedik çevrimdışı üretimle ilişkilidir. Frekans değişikliklerine yanıt olarak inverterler, standart frekansı yeniden sağlamak için güç çıkışlarını değiştirecek şekilde yapılandırılır. İnvertör tabanlı kaynaklar, otomatik üretim kontrolü adı verilen bir şebeke hizmeti olarak, güç sistemindeki diğer arz ve talep dalgalandıkça güç çıkışlarını değiştirmek için operatör sinyallerine de yanıt verebilir. Şebeke hizmetleri sağlamak için inverterin kontrol edebileceği bir güç kaynağına sahip olması gerekir. Bu, halihazırda güç üreten bir güneş paneli gibi üretim veya önceden depolanmış güç sağlamak için kullanılabilecek bir batarya sistemi gibi depolama olabilir.

Bazı gelişmiş inverterlerin sağlayabildiği bir diğer şebeke hizmeti de şebeke oluşturmadır. Şebeke oluşturan inverterler, bir şebeke arızası meydana geldiğinde şebekeyi başlatabilir, bu işlem kara başlatma olarak adlandırılır. Geleneksel "şebekeyi takip eden" invertörler, şebekeye enjekte edilebilecek bir sinüs dalgası üretmek amacıyla ne zaman geçiş yapacaklarını belirlemek için şebekeden harici bir sinyale ihtiyaç duyar. Bu sistemlerde şebekeden gelen güç, inverterin eşleştirmeye çalıştığı sinyali sağlar. Daha gelişmiş şebeke oluşturan invertörler sinyali kendileri üretebilir. Örneğin, küçük bir güneş paneli ağı, invertörlerinden birini şebeke oluşturma modunda çalışması için atayabilir ve diğer invertörler dans eden ortaklar gibi onun liderliğini takip ederek herhangi bir türbin tabanlı üretim olmadan istikrarlı bir şebeke oluşturabilir.

Reaktif güç, inverterlerin sağlayabileceği en önemli şebeke hizmetlerinden biridir. Elektrik şebekesinde, akım (elektrik yüklerinin hareketi) gibi voltaj (elektrik yüklerini iten kuvvet) da her zaman ileri geri değişir. Voltaj ve akım senkronize olduğunda, elektrik enerjisi maksimize edilir. Bununla birlikte, bazen bir motor çalışırken olduğu gibi, voltaj ve akım için iki alternatif mod arasında bir gecikme olabilir. Senkronize değillerse, devreden akan gücün bir kısmı bağlı ekipman tarafından emilemez ve bu da verimlilik kayıplarına neden olur. Aynı miktarda "gerçek" güç (yükün absorbe edebileceği güç) üretmek için daha fazla toplam güç gerekir. Buna karşı koymak için, kamu hizmetleri voltaj ve akımı tekrar senkronize hale getirmek için reaktif güç sağlayarak elektriğin tüketilmesini kolaylaştırır. Bu reaktif gücün kendisi kullanılmaz, daha ziyade diğer gücün kullanışlı hale gelmesini sağlar. Modern invertörler, şebekenin bu önemli kaynağı dengelemesine yardımcı olmak için reaktif gücü hem sağlayabilir hem de emebilir. Buna ek olarak, reaktif gücün uzun mesafelere iletilmesi zor olduğundan, çatı güneşi gibi dağıtılmış enerji kaynakları özellikle yararlı reaktif güç kaynaklarıdır.