En inverter er en af de vigtigste enheder i et solsystem. Det er en enhed, der omdanner den jævnstrøm (DC), der genereres af solpanelerne, til vekselstrøm (AC), som bruges af elnettet. I jævnstrøm flyder strømmen i én retning ved en konstant spænding. I vekselstrøm flyder strømmen i begge retninger i et kredsløb, når spændingen skifter fra positiv til negativ. En inverter er blot én type effektelektronisk enhed, der regulerer strømmen.
Grundlæggende omdanner en inverter jævnstrøm til vekselstrøm ved at skifte retning på jævnstrømsindgangen frem og tilbage meget hurtigt. Filtre og andre elektroniske enheder kan bruges til at producere en spænding, der varierer i form af en ren, gentagen sinuskurve, som kan sendes ud på nettet. En sinusbølge er formen eller mønsteret af spændingsændringer over tid, og det er et mønster af strøm, som nettet kan bruge uden at beskadige elektriske apparater, der er designet til at fungere ved en bestemt frekvens og spænding.
De første invertere blev skabt i det 19. århundrede og var mekaniske. En roterende motor kunne bruges til kontinuerligt at ændre frem- eller tilbagekoblingen af en jævnstrømskilde. I dag laver vi elektriske afbrydere med transistorer, som er solid state-enheder uden bevægelige dele. Transistorer er lavet af halvledermaterialer som f.eks. silicium eller galliumarsenid. De styrer strømmen af elektricitet baseret på eksterne elektriske signaler.
Hvis du har enSolsystem til hjemmetDin inverter har sandsynligvis flere funktioner. Ud over at omdanne solenergi til vekselstrøm kan den overvåge systemet og fungere som en portal til kommunikation med computernetværk. Solcelle- og batterilagringssystemer er afhængige af avancerede invertere for at kunne fungere uden netstøtte under strømafbrydelser (hvis de er designet til det).
På vej mod et inverterbaseret elnet
Historisk set er elektricitet primært blevet produceret ved at brænde brændstof for at skabe damp, som derefter drejer turbinegeneratorer. Disse generatorers bevægelse skaber vekselstrøm, når enhederne drejer rundt, hvilket også bestemmer frekvensen, eller hvor mange gange sinusbølgen gentages. Strømforsyningens frekvens er en vigtig indikator for nettets sundhedstilstand. Hvis belastningen f.eks. er for stor (for mange enheder, der bruger energi), forbruges der energi fra nettet hurtigere, end det kan leveres. Som følge heraf vil turbinerne blive langsommere, og vekselstrømmens frekvens vil falde. Fordi turbiner er store roterende objekter, modstår de ændringer i frekvensen, ligesom alle objekter modstår ændringer i bevægelse, en egenskab, der kaldes inerti.
I takt med at der kommer flere solsystemer på nettet, bliver der koblet flere invertere til nettet end nogensinde før. Inverterproduktion kan producere energi ved enhver frekvens, og fordi der ikke er nogen turbine involveret, har den ikke de samme inertiegenskaber som dampgenerering. Derfor kræver overgangen til et net med flere invertere, at man bygger smartere invertere, der kan reagere på frekvensændringer og andre forstyrrelser, der opstår under netdriften, og hjælpe med at stabilisere nettet mod disse forstyrrelser.
Nettjenester og invertere
Netoperatører styrer udbuddet og efterspørgslen efter elektricitet i elsystemet ved at levere en række nettjenester. Nettjenester er aktiviteter, som netoperatører udfører for at opretholde balance i hele systemet og bedre styre transmissionen af elektricitet.
Når elnettet ikke længere fungerer som forventet, f.eks. når spændingen eller frekvensen afviger, kan intelligente invertere reagere på forskellige måder. Generelt er standarden for små invertere, som f.eks. dem, der er tilsluttet et solsystem i hjemmet, at de forbliver tændt eller "kører ud" af afbrydelser, når der er små afbrydelser i spænding eller frekvens, og de vil automatisk koble sig fra nettet og lukke ned, hvis afbrydelsen varer i lang tid eller er større end normalt. Frekvensrespons er særlig vigtig, fordi frekvensfald er forbundet med uventet offline-produktion. Som reaktion på frekvensændringer er invertere konfigureret til at ændre deres udgangseffekt for at genoprette standardfrekvensen. Inverterbaserede ressourcer kan også reagere på operatørsignaler om at ændre deres effekt, når udbud og efterspørgsel på elsystemet svinger, en nettjeneste, der kaldes automatisk produktionsstyring. For at kunne levere nettjenester skal inverteren have en strømkilde, som den kan styre. Det kan være produktion, som f.eks. et solpanel, der genererer strøm, eller lagring, som f.eks. et batterisystem, der kan bruges til at levere tidligere lagret strøm.
En anden nettjeneste, som nogle avancerede invertere kan levere, er netdannelse. Netdannende invertere kan starte nettet, når der opstår en netfejl, en proces, der kaldes black start. Traditionelle "netfølgende" invertere kræver et eksternt signal fra nettet for at afgøre, hvornår de skal skifte for at producere en sinusbølge, der kan indsprøjtes i nettet. I disse systemer leverer strømmen fra nettet det signal, som inverteren forsøger at matche. Mere avancerede netdannende invertere kan selv generere signalet. For eksempel kan et lille solpanelnetværk udpege en af sine invertere til at fungere i netdannende tilstand, og resten af inverterne følger dens eksempel som dansende partnere og danner et stabilt net uden nogen turbinebaseret produktion.
Reaktiv effekt er en af de vigtigste nettjenester, som invertere kan levere. I elnettet skifter spændingen (den kraft, der skubber elektriske ladninger) altid frem og tilbage, og det samme gør strømmen (bevægelsen af elektriske ladninger). Når spænding og strøm er synkroniseret, maksimeres den elektriske energi. Nogle gange kan der dog være en forsinkelse mellem de to vekslende tilstande for spænding og strøm, f.eks. når en motor kører. Hvis de ikke er synkroniserede, kan en del af den strøm, der flyder gennem kredsløbet, ikke absorberes af det tilsluttede udstyr, hvilket resulterer i effektivitetstab. Der kræves mere samlet effekt for at producere den samme mængde "reel" effekt (den effekt, som belastningen kan absorbere). For at modvirke dette leverer forsyningsselskaberne reaktiv effekt for at bringe spænding og strøm tilbage i sync, hvilket gør elektriciteten lettere at forbruge. Denne reaktive effekt bruges ikke i sig selv, men gør det muligt for anden effekt at blive nyttig. Moderne invertere kan både levere og absorbere reaktiv effekt for at hjælpe nettet med at balancere denne vigtige ressource. Da reaktiv effekt er vanskelig at overføre over lange afstande, er distribuerede energiressourcer som f.eks. solceller på taget særligt nyttige kilder til reaktiv effekt.
