Lakossági napelemrendszer visszwattvédelemmel

2022. november 1-jétől az új igénylők esetében ideiglenesen felfüggesztették a háztartási méretű kiserőművek (HMKE) betáplálási lehetőségét a közcélú hálózatba. A felfüggesztésig beadott kérelem hiányában jelenleg csak olyan napelemes rendszer helyezhető üzembe, amely kizárólag saját villamosenergia-fogyasztásának kielégítése érdekében termel villamos energiát.
Az alábbi cikkben arról írunk, hogy a visszwattvédelemmel ellátott lakossági vagy kisebb vállalati napelemes rendszer működését miképp lehet monitorozni és optimalizálni, hogy a helyben történő napenergia-felhasználás minél hatékonyabb legyen.

Mit csinál az inverter?

A napelemes rendszerek a napsugárzás energiáját alakítják át villamos energiává. A megújuló energia a napelempanelek segítségével egyenárammá (DC) alakul a fotovoltaikus hatás segítségével. Az inverter feladata, hogy az így nyert villamos energiát a közcélú hálózati árammal minden lényeges mutatóban (fázisszög, frekvencia) megegyező váltakozó árammá (AC) alakítsa, amely így a háztartási eszközök és a hálózat számára is felhasználható.

Hogy működik a napelemes rendszer, ha engedélyezett a visszatáplálás?

Amennyiben a visszatáplálás engedélyezett, a napelemes rendszer által előállított energia először a villamos energiával működő eszközök (helyi fogyasztók) energiaigényét elégíti ki, majd az esetlegesen pillanatnyilag fel nem használt villamos energia – energiatároló hiányában –  a közcélú hálózatba táplálódik. Ha az előállított energia nem elegendő a helyi fogyasztók számára, a hiányzó energiát a közcélú hálózatról kell vételezni. Háromfázisú rendszer és helyi hálózat esetén ez fázisonként külön történik. Ezáltal előfordulhat az, hogy míg egyik fázison betáplálunk a hálózatba, a másikon keresztül mégis energiát vételezünk a közcélú hálózatból.

Mi a helyzet akkor, ha nem engedélyezett a visszatáplálás?

Abban az esetben, ha a hálózatra történő visszatáplálás nem engedélyezett, fázisonként maximum annyi energia állítható elő, amennyi elhasználódik a helyi fogyasztók által, illetve amennyit az energiatároló felvesz.

Hogyan lehet megfelelni a visszatáplálási korlátozásnak? Mi a Smart Meter?

A közcélú hálózatba történő betáplálás szabályozása egy Smart Meter (intelligens fogyasztásmérő) beépítésével biztosítható. A Smart Meter folyamatosan méri a csatlakozási ponton áthaladó energia mennyiségét, a mérési eredmények alapján pedig az inverter csökkenti vagy növeli az előállított váltakozóáram-oldali energia mennyiségét.

A Smart Meter a felhasználónak is értékes adatokat szolgáltat: általa nyomon követhető a megtermelt és a felhasznált energia mennyisége, ami elengedhetetlen az otthoni energiafelhasználás optimalizálásához. Segítségével a napelemes rendszer termeléséhez igazíthatók a nagyobb fogyasztók (pl. mosogatógép, mosógép) használata, hogy azok lehetőleg saját előállítású energiával működjenek.

Szimmetrikus működésű inverter

A hagyományos háromfázisú inverterek szimmetrikus elven működnek, ami azt jelenti, hogy nem képesek fázisonként eltérő energiamennyiséget leadni. Ez a működési elv visszatáplálási korlátozás mellett gyakran energiaveszteséggel jár, mert a lakossági felhasználók nagy része esetében a fogyasztás nincs egyenlően elosztva a három fázison. Az előállított AC-oldali energia a legkisebb terhelésű fáziséval lesz egyenlő mindhárom fázison, ami legtöbb esetben nullával egyezik meg, tehát az inverter csak ritkán lépne működésbe. Az esetleges akkumulátoros energiatároló sem tud ezen jelentősen javítani, mert az a DC-oldalra csatlakozik.

Példa a szimmetrikus inverterrel működő rendszerre

A példában a ház tetőszerkezetén a napelemes rendszer pillanatnyilag 15 kW energiát termel, és a közcélú hálózatba nem táplál fel. Ha a háztartás pillanatnyi energiaigénye az egyik fázison 4 kW, a másikon 3 kW, a harmadikon pedig csupán 2 kW, akkor a legkisebb teljesítményigény a harmadik fázison lép fel (2 kW). Ebben az esetben az inverter működésbe lép, de mindhárom fázison 2-2 kW lesz a leadott teljesítmény, így a megtermelt 15 kW energiából 9 kW elvész. Ennek következtében a napelemes rendszerből két fázisra nem jut elegendő teljesítmény, amelyet a háztartás kénytelen a közcélú hálózatból pótolni.

Aszimmetrikus működésű inverter

Ha a visszatáplálás nem lehetséges, akkor olyan invertert ajánlott alkalmazni az energiaveszteség minimalizálása érdekében, amely képes aszimmetrikus működésre, azaz fázisonként eltérő energiamennyiséget is le tud adni. Tehát az inverter képes arra, hogy a napelemes rendszer által termelt energiát az adott fázisra és a szükséges mennyiségben irányítsa. Ilyen aszimmetrikus inverter az általunk forgalmazott SolaX X3-Hybrid GEN 4 inverter, amelyből 5, 6, 8, 10, 12 és 15 kW-os változatokkal rendelkezünk, és amelyekhez még energiatároló csatlakoztatása is lehetséges. Azonban érdemes kiemelni, hogy az említett SolaX inverter fázisonként teljesítményének maximum egyharmadát tudja leadni.

Példa az aszimmetrikus inverterrel működő rendszerre

Jelen példában az energiatermelés (15 kW) és a fázisonkénti energiaszükséglet azonos a korábbi példában foglaltakhoz (4 kW, 3 kW és 2 kW), de SolaX aszimmetrikusan vezérelt hibrid inverter van beszerelve. Ebben az esetben a napelemes rendszer által termelt energia teljes egészében ki tudja szolgálni a háztartás pillanatnyi energiaigényét, hiszen mindhárom fázison képes eltérő teljesítményt leadni az inverter, így a közcélú hálózatból nem szükséges áramot vételezni. Továbbá aszimmetrikus működésű hibrid inverter esetében lehetőség van a pillanatnyilag fel nem használt energiát későbbi felhasználásig eltárolni egy beépített otthoni energiatárolóban, amivel tovább növelhető a saját előállítású napenergia hatékonyabb felhasználása.