İNVERTÖRLER NEDİR?
İnverter, bir güneş enerjisi sistemindeki en önemli
ekipmanlardan biridir. Bir güneş panelinin ürettiği doğru akım (DC)
elektriğini, elektrik şebekesinin kullandığı alternatif akım (AC) elektriğine
dönüştüren bir cihazdır. DC'de elektrik, bir yönde sabit voltajda
tutulur. AC'de voltaj pozitiften negatife değişirken elektrik devrede her
iki yönde de akar. İnvertörler , elektrik gücünün akışını düzenleyen güç
elektroniği adı verilen bir cihaz sınıfının yalnızca bir örneğidir .
Temel olarak, bir invertör, bir DC girişinin yönünü çok
hızlı bir şekilde ileri geri değiştirerek DC'den AC'ye dönüştürmeyi
gerçekleştirir. Sonuç olarak, bir DC girişi bir AC çıkışı olur. Ek
olarak, elektrik şebekesine enjekte edilebilecek temiz, tekrar eden bir sinüs
dalgası olarak değişen bir voltaj üretmek için filtreler ve diğer elektronikler
kullanılabilir. Sinüs dalgası, voltajın zaman içinde oluşturduğu bir şekil
veya kalıptır ve şebekenin, belirli frekanslarda ve voltajlarda çalışacak
şekilde yapılmış elektrikli ekipmana zarar vermeden kullanabileceği güç
modelidir.
İlk invertörler 19. yüzyılda yaratıldı ve
mekanikti. Örneğin, DC kaynağının ileri mi yoksa geri mi bağlı olduğunu
sürekli olarak değiştirmek için dönen bir motor kullanılacaktır. Bugün
transistörlerden, hareketli parçası olmayan katı hal cihazlarından elektrik
anahtarları yapıyoruz. Transistörler, silikon veya galyum arsenit gibi
yarı iletken malzemelerden yapılmıştır. Dış elektrik sinyallerine yanıt
olarak elektrik akışını kontrol ederler.
Ev güneş sisteminiz varsa, invertörünüz muhtemelen birkaç
işlevi yerine getirir. Güneş enerjinizi AC gücüne dönüştürmenin yanı sıra
sistemi izleyebilir ve bilgisayar ağları ile iletişim için bir portal
sağlayabilir. Solar artı pil depolama sistemleri, eğer böyle
tasarlanmışlarsa, kesinti durumunda şebekeden herhangi bir destek almadan
çalışmak için gelişmiş invertörlere güvenir.
İNVERTER TABANLI BİR ŞEBEKEYE DOĞRU
Tarihsel olarak, elektrik enerjisi ağırlıklı olarak bir
yakıtın yakılması ve daha sonra elektrik üreten bir türbin jeneratörünü döndüren
buharın oluşturulmasıyla üretilmiştir. Bu jeneratörlerin hareketi, cihaz
döndükçe, frekansı veya sinüs dalgasının tekrarlanma sayısını da ayarlayan AC
gücü üretir. Güç frekansı, elektrik şebekesinin sağlığının izlenmesi için
önemli bir göstergedir. Örneğin, çok fazla yük varsa yani enerji tüketen
çok fazla cihaz varsa, enerji sağlanabileceğinden daha hızlı bir şekilde
şebekeden çıkarılır. Sonuç olarak, türbinler yavaşlayacak ve AC frekansı
düşecektir. Türbinler dönen büyük nesneler olduğundan, atalet olarak
bilinen bir özellik olan hareketlerindeki değişikliklere tüm nesnelerin
direndiği gibi frekanstaki değişikliklere karşı direnç gösterirler.
Şebekeye daha fazla güneş sistemi eklendikçe, şebekeye her
zamankinden daha fazla invertör bağlanmaktadır. İnverter tabanlı üretim,
herhangi bir frekansta enerji üretebilir ve türbin içermediği için buhar
tabanlı üretim ile aynı atalet özelliklerine sahip değildir. Sonuç olarak,
daha fazla evirici içeren bir elektrik şebekesine geçiş, şebeke işlemleri
sırasında meydana gelen frekans değişikliklerine ve diğer kesintilere yanıt
verebilen ve şebekeyi bu kesintilere karşı dengelemeye yardımcı olan daha
akıllı eviricilerin oluşturulmasını gerektirir.
ŞEBEKE SERVİSLERİ VE İNVERTÖRLER
Şebeke operatörleri, bir dizi şebeke hizmeti sağlayarak
elektrik sistemindeki elektrik arzını ve talebini yönetir. Şebeke
hizmetleri, şebeke operatörlerinin sistem genelinde dengeyi korumak ve elektrik
iletimini daha iyi yönetmek için gerçekleştirdiği faaliyetlerdir.
Şebeke beklendiği gibi davranmayı bıraktığında, örneğin
voltaj veya frekansta sapmalar olduğunda, akıllı invertörler çeşitli şekillerde
yanıt verebilir. Genel olarak, bir ev güneş sistemine bağlı olanlar gibi
küçük invertörler için standart, voltaj veya frekanstaki küçük kesintiler sırasında
ve kesinti uzun sürerse veya normalden daha büyükse açık kalmak veya
"sürmek" şeklindedir. , kendilerini şebekeden ayıracaklar ve
kapanacaklar. Frekans tepkisi özellikle önemlidir, çünkü frekanstaki bir
düşüş, neslin beklenmedik bir şekilde çevrim dışı bırakılmasıyla
ilişkilendirilir. İnvertörler, frekanstaki bir değişikliğe yanıt olarak,
standart frekansı geri yüklemek için güç çıkışlarını değiştirecek şekilde
yapılandırılır. İnverter tabanlı kaynaklar, otomatik üretim kontrolü
olarak bilinen bir şebeke hizmeti olan elektrik sistemindeki diğer arz ve talep
dalgalanırken bir operatörün güç çıkışını değiştirmek için verdiği sinyallere
de yanıt verebilir. Şebeke hizmetlerini sağlamak için eviricilerin kontrol
edebilecekleri güç kaynaklarına sahip olmaları gerekir. Bu, şu anda
elektrik üreten bir güneş paneli gibi bir üretim veya daha önce depolanan gücü
sağlamak için kullanılabilecek bir pil sistemi gibi bir depolama olabilir.
Bazı gelişmiş eviricilerin sağlayabileceği başka bir şebeke
hizmeti, şebeke oluşturmadır. Şebeke oluşturan invertörler, kesintiye
uğrarsa bir şebekeyi başlatabilir; bu, siyah başlangıç olarak bilinen bir
süreçtir. Geleneksel "şebekeyi izleyen" invertörler, elektrik
şebekesine enjekte edilebilecek bir sinüs dalgası üretmek için anahtarlamanın
ne zaman gerçekleşeceğini belirlemek için elektrik şebekesinden bir dış sinyal
gerektirir. Bu sistemlerde, şebekeden gelen güç, eviricinin eşleştirmeye
çalıştığı bir sinyal sağlar. Daha gelişmiş ızgara oluşturan invertörler,
sinyali kendileri üretebilir. Örneğin, küçük güneş panellerinden oluşan
bir ağ, invertörlerinden birini ızgara oluşturma modunda çalışacak şekilde
belirleyebilir, geri kalanlar ise dans partnerleri gibi onun liderliğini takip
ederek herhangi bir türbin tabanlı üretim olmaksızın sabit bir ızgara
oluşturabilir.
Reaktif güç, eviricilerin sağlayabileceği en önemli şebeke
hizmetlerinden biridir. Şebekede voltaj - elektrik yükünü iten kuvvet - ve
akım - elektrik yükünün hareketi - her zaman ileri geri değişir. Voltaj ve
akım senkronize olduğunda elektrik gücü maksimize edilir. Bununla
birlikte, bir motor çalışırken olduğu gibi, voltaj ve akımın iki alternatif
modeli arasında gecikmeler olduğu zamanlar olabilir. Senkronizasyon
dışındaysa, devreden akan gücün bir kısmı bağlı cihazlar tarafından emilemez ve
bu da verimlilik kaybına neden olur. Aynı miktarda "gerçek” gücü, yani
yüklerin emebileceği gücü yaratmak için daha fazla toplam güce ihtiyaç
duyulacaktır. Buna karşı koymak için kamu hizmetleri, voltajı ve akımı
tekrar senkronize eden ve elektriğin daha kolay tüketilmesini sağlayan reaktif
güç sağlar. Bu reaktif güç kendi başına kullanılmaz, aksine diğer gücü
kullanışlı hale getirir. Modern invertörler, şebekelerin bu önemli kaynağı
dengelemesine yardımcı olmak için hem reaktif güç sağlayabilir hem de
kullanabilir. Ek olarak, reaktif gücün uzun mesafelere taşınması zor
olduğundan, çatı üstü güneş enerjisi gibi dağıtılmış enerji kaynakları
özellikle faydalı reaktif güç kaynaklarıdır.