ek_invertteri_auki1

Verkkoinvertteri

Verkkoinvertteri muuttaa aurinkopaneelien tuottaman tasasähkön (DC) vaihtosähköksi (AC). Verkkoinvertteri asennetaan  yleensä talon seinään ulos tai sisälle ja kytketään aurinkosähköjärjestelmässä kaksoiseristetyillä tasavirtakaapeleilla aurinkopaneelien perään ja  tavallisella 3-vaihe- tai 1-vaihekaapelilla talon sähkökeskukseen ostettavaa sähköä mittaavan sähkömittarin jälkeen. Tällainen kytkentä mahdollistaa oman aurinkosähkön käytön itse ja ylijäämän myymisen sähköverkkoon automaattisesti ilman ylimääräisiä kytkimiä tai akkuja. Näin järjestelmästä tulee yksinkertainen ja kustannustehokas.

Invertterin ominaisuudet

Invertterin tärkein ominaisuus on että se toimii turvallisesti ja parantaa olemassa olevan sähköverkon toimintaa. Toiseksi invertterin tulee toimia tehokkaasti ja muuntaa aurinkopaneelien tuottamasta tasasähköstä hyvälaatuista siniaaltoista verkkovirtaa mahdollisimman pienin häviöin.

Valmistaja vakuuttaa invertterin olevan eurooppalaisten vaatimusten mukainen ja sähköturvallinen laite kiinnittämällä invertteriin CE-merkin. Toinen sähköturvallisuuteen liittyvä vaatimus on saarekekäytön esto ja Suomen sähköverkkoon kytkettävältä sähköntuotantolaitteelta vaadittavien suojausasetusten toteuttaminen. Käytännössä yksinkertaisin tapa näiden vaatimusten toteuttamiseen on, että invertteri on saksalaisen VDE-AR-N-4105 2011-08 -mikrotuotantonormin mukainen ja konfiguroitu “Saksan asetuksilla”.

Invertterin tyyppikilpi

Invertterin teknisiä ominaisuuksia tyyppikilvessä sekä CE-merkki

Kunnollisen verkkoinvertterin hyötysuhde pyörii 97,5-98,5% paikkeilla. Verkkoinvertterin datalehdessä invertterin hyötysuhteesta ilmoitetaan kaksi lukua hyötysuhde ja ns. eurooppalainen hyötysuhde, joka on painotettu keskiarvo hyötysuhteesta keski-eurooppalaisissa oloissa. Invertteri muuttaa hyötysuhteen ilmoittaman osan aurinkopaneelin tasasähköstä verkkosähköksi. Loppuosa 1,5-2,5% aurinkopaneelien tuottamasta sähköstä muuttuu invertterissä hukkalämmöksi.

Tekniset ominaisuudet

Tyypillisen verkkoinvertterin teknisiä tietoja (arvot pyöristetty) ovat:

  • huipputeho 1,5 – 25 kWp
  • DC-liitäntäteho kertoo aurinkopaneelien yhteistehon, joka invertteriin (vähintään) voidaan liittää
  • AC-teho kertoo  maksimitehon, jonka invertteri voi maksimissaan tuottaa
  • MPP-alue kertoo minimi- ja maksimijännitteen, joka välillä invertterin maksimitehopisteenseuraaja (MPPT) toimii kunnolla
  • liitäntä sähköverkkoon on 1-vaiheinen tai 3-vaiheinen
  • sopiiko sisä- ja/tai ulkoasennukseen, minimitoimintalämpötila, maksimikosteus
  • suojausasetukset VDE-AR-N-4105 2011-08 ym.
  • invertterin verkkoliitännät (Ethernet, Bluetooth, WLAN, RS422, ym.) kertovat tavoista, jolla invertterin toimintaa pystytään valvomaan

Invertterin valinta

Kevään 2013 Lappeenrannan aurinkosähkön yhteishankintaa varten selvitettiin usean eri verkkoinvertterin ominaisuuksia. Valintavaiheessa mukana oli mm. SMA:n Sunny Boy ja Tripower, KOSTAL PICO, Kaco Powador, ym. Valintakriteereinä oli laatu, hinta, invertterin riittävä teho oikeaan sähköntuotantoon, sähköverkon nykyisen tilanteen ylläpito tai parantaminen, helppo lupaprosessi verkonhaltijan suuntaan, asennuksen yksinkertaisuus, tuotantotietojen keräyslaite (dataloggeri), ohjausominaisuudet ja laajennettavuus. Paras paketti haettuja ominaisuuksia näytti löytyvän uudesta vasta vuoden 2012 lopussa julkaistusta 5kWp kolmivaiheisesta SMA Sunny Tripower 5000TL-20 -invertteristä sekä sen 6, 7, 8 ja 9kWp sisarmalleista  6000TL-20, 7000TL-20, 8000TL-20 ja 9000TL-20. Nämä invertterit painavat 37kg. Tämä tuoteperhe laajeni 2015 10kWp ja 12kWp 10000TL-20 ja 12000TL sisarmalleilla, joissa lisäteho hoidetaan A-syöttöön tulevalla toisella rinnakkaisella paneelistolla.

Tripower-invertteristä oli jo 2013 olemassa mm. 17kWp SMA Sunny Tripower 17000TL-10 maatila- ja teollisuusmalli ja tämä tuoteperhe laajeni 2014 aikana 20kWp 20000TL-30 mallilla ja tuoteperhe laajeni 2015 alusta 15kWp ja 25kWp 15000TL-10 ja 25000TL-30 malleilla ja 17kWp malli näyttää poistuneen ohjelmasta.  Näiden mallien ero Tripowerin pienempiin malleihin on painon (20kWp ja 25kWp mallit painavat 61kg) ja suuremman fyysisen koon lisäksi se, että tietoliikennemoduli ja ohjausrele on hankittava näihin malleihin erikseen, kun pienemmissä malleissa nämä on valmiiksi integroitu ja tehtaalla asennettu. Isompiin malleihin saa hankittua myös DC-puolen ylijännitesuojan asennettavaksi laitteen sisään.

Ensimmäisen yhteishankinnan “vakioinvertteriksi” valittiin tarkoituksellisesti vain yksi invertterimalli kun  aurinkopaneelivaihtoja oli kolme. Suomen kokoisella pienellä markkina-alueella on turha monimutkaistaa tilannetta usean eri laitevalmistajan usealla eri merkillä. Tätä “sillisalaattia” invertteripuolella luovat varmasti useat muut toimijat, yhteishankinnassa valittiin tarkoituksella “yhden invertterin -malli”. Tämä yksinkertaistaa suunnittelua, asennuksia, teknistä tukea, varaosia, takuuvaihtoja, ym. ym.

Yhden invertterin -malli mahdollistaa myös aurinkosähkön kannattavuuden kannalta tärkeiden mittausten ja sähkön käytön ohjauksen toteuttamisen saatavilla olevilla SMA Energy Meter – ja SMA Home Manager -lisäosilla helposti. Lisäksi järjestelmää voidaa tulevaisuudessa laajentaa SMA Sunny Island -laitteilla joko 1- tai 3-vaiheiseksi saarekeverkoksi tai akkujen avulla sähkön omaa käyttöä kasvattavaksi järjestelmäksi. Mittaus ja ohjaus tulee olemaan tällä sivustolla yksi pääaiheista vuonna 2016.

SMA Sunny Tripower 5000TL-20

SMA Sunny Tripower 5000TL-20 -invertteri on kolmivaiheinen 5kWp verkkoinvertteri, jossa on kaksi toisistaan riippumatonta MPP-sisääntuloa. Invertterissä on lisäksi valmiiksi integroituna verkkoyhteydet valmistajan webbiportaaliin tuotantotietojen rekisteröimiseksi ja esittämiseksi sekä monikäyttörele yksinkertaisiin hälytys- ja ohjaustarkoituksiin.

Tämä 5kWp malli on tällä sivulla vain esimerkkinä. Käytännössä Suuri osa asennetuista aurinkosähköjärjestelmistä on 2014-2015 käyttänyt saman mallin 6kWp, 7kWp ja 9kWp isompia sisarmalleja, jotka ovat 5kWp mallin ominaisuuksia vastaavia.

Tekniset ominaisuudet:

  • Maksimi DC-teho 5100W
  • Maksimi järjestelmäjännite 1000V
  • MPP-jännitealue 245V – 800V
  • Työskentelyjännite 580V
  • Minimijännite 150V
  • Aloitusjännite 188V
  • Maksimivirta, input A 11A
  • Maksimivirta, input B 10A
  • Toisistaan riippumattomien MPP-syöttöjen määrä 2
  • Ketjujen lukumäärä per MPP-syöttö 2 (Heckert-paneelin noin 8,5A virran kanssa käytössä on vain yksi rinnakkainen ketju per MPP-syöttö)
  • AC-teho 5000W
  • Maksimi näennäisteho (AC) 5000VA
  • Verkkojännite 230V/400V
  • Verkkojännitteen vaihteluväli 160V-280V
  • AC-virta 7,3A
  • Taajuus 50Hz
  • Taajuuden vaihteluväli 45,5Hz-54,5Hz
  • 3-vaiheinen liitäntä
  • Ylijännitekategoria III
  • Hyötysuhde 98%
  • EU-hyötysuhde 97,3%

Miksi hankkisin SMA Sunny Tripower -invertterin:

  • laite on maailman suurimman invertterivalmistajan “Rolls Royce” -malli muiden valmistajien laitteisiin verrattuna,
  • laitteen hinta on kohtuullinen,
  • invertterin käyttöönotto on helppoa usean laitteen integroinnin takia: invertteri, DC-turvakytkin, dataloggeri ja ohjausrele on tässä laitteessa integroitu yhteen,
  • kahden toisistaan riippumattoman MPP-sisääntulon ja näiden laajan jännitealueen avulla eri kokoisten, laajennettavien ja useaa suuntaa optimointitarkoituksessa käyttävien aurinkosähkövoimaloiden toteuttaminen on helppoa,
  • valmistaja pystyy tarjoamaan koko kirjon laitteita, jotka toimivat yhteen: invertterin, mittarin, ohjausjärjestelmän, akkulaturin ja akkulaturin ja -invertterin sisältävän yhdistelmälaitteen,
  • valmistaja tarjoaa koulutusta sekä ilmaisten kurssien että vapaasti saatavilla olevan kurssimateriaalin avulla: http://sma.de/handouts
  • laitteen valmistustekniikka on vaakuuttavaa: https://www.youtube.com/watch?v=2qk5vxWY46A ,
  • laite ei ole kertakäyttökulttuuria vaan on tehty korjattavaksi, mm. ylijännitesuojauksessa käytettävät varistorit on tehty vaihdettaviksi ilman juottamista,
  • laite on yleisesti käytössä, mm. Areva Solar, Aurinkoinsinöörit, Valoe, Fortum, Helsingin Energia, Kaakon Voimatekniikka, NAPS, Playgreen, Roaming, ym. käyttävät laitetta asennuksissaan ja/tai paketeissaan,
  • laitteella on 5 vuoden takuu, joka on laajennettavissa erillisestä maksusta 5 vuoden portain aina 25 vuoteen asti, ja
  • keväällä 2013 21 asennetusta laitteesta, keväällä 2014 40 asennetusta laitteesta ja keväällä 2015 50  asennetusta laitteesta on vain hyviä kokemuksia.

Invertterin asennus

Invertteri asennetaan aurinkopaneelien ja talon sähkökeskukseen tehtävän liitännän väliin tarvittavien suojalaitteiden kanssa. Invertterin asennus tulee tehdä invertterivalmistajan asennusohjeiden mukaan. Tärkeimmät asennusohjeista löytyvät seikat ovat: tyhjän tilan tarve invertterin ympärillä, invertterin ympäristövaatimukset  sekä sen tarvitsemat suojalaitteet. Invertterin käyttöohjeisiin tulee tutustua invertterin käynnistyksen, pysäytyksen ja vikatilanteiden hoitamisen suhteen.

Tällä sivustolla pääasiassa käsiteltävä SMA Sunny Tripower -invertterin voi asentaa sekä ulos että viileään sisätilaan laitteen ilmasto- ja tiiveysluokituksen puitteissa.

Invertterin asennus ulos

Esimerkkejä invertterin asennuksesta ulos. 80% kevään 2013 asennuksista tehtiin ulkotilaan tai lämmittämättömään aittaan, halliin tai katokseen.

Invertterin asennus seinään

Tripower-invertteri asennettuna talon pohjoisseinälle 20mm maalatun vesivanerin päälle

Invertteri ja AC-turvakytkin

Lähikuva seinään asennetusta invertteristä, invertterin alle on asennettu Katkon valmistama lukittava AC-turvakytkin

Invertterin kaapelointeja

Lähikuva invertterin kaapeloinnista alapuolelta katsottuna

Invertteri autokatoksessa

Invertteri odottaa asennusta ulkona autokatoksen suojassa

Invertteri näkyvillä tielle

“Minulla on aurinkosähkö” -tyylinen asennus talon seinään tien puolelle

Invertterin asennus syvennykseen

Invertteriä asennetaan talon seinässä olevaan suojattuun syvennykseen, jossa invertteri on räystäänalusta paremmin sateelta suojassa

Invertterin asennus sisälle

Esimerkkejä invertterin asennuksesta sisätiloihin. 20% kevään 2013 asennuksista tehtiin lämpimään sisätilaan.

Jos sisätila, johon invertteri asennetaan on liian lämmin, saatetaan tarvita lisätuuletusta tai tuulettimia. SMA Sunny Tripower -invertterissä on kaksi tuuletinta, jotka käynnistyvät kun laite tarvitsee jähdytystä. Laitteessa on liitäntämahdollisuus lisätuulettimen käynnistyssignaalille. Nyt kolmen vuoden kokemuksen jälkeen mikään Suomessa tähän mennessä käytetty sisätila ei ole osoittautunut niin lämpimäksi, että mitään lisätuulettimia olisi tarvittu.

Invertteri sähköpääkeskuksessa

Invertterin asennus meneillään sähköpääkeskukseen, invertterin vasemmalla puolella oleva turvakytkin on liian lähellä invertteriä

Invertteri autotallissa

Invertterin asennus autotalliin käynnissä, sähköpääkeskus löytyy invertterin takana olevan seinän takaa

Tuuli-, aurinko- ja pienvesivoiman itserakentajat FB-ryhmässä Risto jokinen kommentoi SMA Sunny Tripower -invertterin sijoituspaikan valintaansa näin: “Laitoin omani sisätilaan kellarin askarteluhuoneen betoniseinään. Noiden laitteiden kanssa ikäni puuhanneena sanoisin että niille on ‘myrkkyä’ 1) ylilämpö, eli auringonpaiste 2) kondensiovesi, eli pintoihin tiivistyvä kosteus ( myös kotelon ja piirilevyjen pinnalle) ja 3) lämpötilanmuutosten suuruus ja nopeus. Noiden perusteella päädyin sisätilaan, mutta nuo varjonpuolen seinustat ja puolilämpimät tilat ovat myös ok. Ihan sateeseen en laittaisi vaikka laite periaatteessa sen kestää, mutta räntä, jää lumi on paha yhdistelmä. ps. jos laite on sisätilassa niin hukkalämmönkin saa talteen. (muutama sata kWh vuodessa)”.

Asennuksen tekniikkaa

Tämä kappale sisältää informaatiota, jota invertterin kaupalliselta toimijalta avaimet-käteen asennettuna hankkivan tai ohjattuun yhteistilaukseen osallistuvan ei tarvitse “osata”, mutta joka on hyvä tietää jos haluaa ymmärtää käytettyä tekniikkaa.

Mekaaninen asennus

SMA Sunny Tripower -invertterillä on 4K4H-ilmastoluokitus (-25C – +60C) ja IP65-tiiveys ja se voidaan asentaa näiden rajojen puitteissa joko ulos talon pohjoiseinälle (siis pois auringonpaisteesta) tai sopivaan syvennykseen tai mahdollisimman viileään sisätilaan. Tämän sivun lopussa annettuja tietoja aurinkosähköasennuksen kaapeloinneista voi käyttää invertterin paikan valintaa helpottamaan, mm. arvioimalla tarvittavia kaapelien pituuksia.

Invertterin asennus tulee tehdä invertterivalmistajan asennusohjeiden mukaan. Invertteri asennetaan tasaiselle palamattomalle pinnalle. Epätasainen pinta voi aiheuttaa ylimääräisiä ääniä invertteristä. Pinnan voi tasoittaa esim. paksulla 18mm vesivanerilla. Asentajan tulee itse harkita onko vesivaneri valmistajan vaatima palamaton pinta vai pitääkö invertterin alle asentaa vielä jonkin muun palamattoman levy (esim. kiukaan taustalevy). Palamaton pinta -vaatimus tulee siitä että invertterin kuumin osa voi saavuttaa +85C lämpötilan. SMA on tutkinut asiaa ja tullut siihen johtopäätökseen että esim. invertterin takaosan metallilevyn irrottaminen 2mm takana olevasta puupinnasta on riittävä. Tämä tapahtuu automaattisesti invertterin yläosassa, mutta alaosassa tämä voidaan tehdä asettamalla esim. 3kpl M8 A2 korialuslevyä kiinnitysruuviin invertterin takalevyn ja kiinnityspinnan väliin.

 Invertterin sähköasennuksista

Verkkoinvertterin sähköasennukset tulee tehdä asennusoikeudet omaava sähköasennusliike, joka on TUKES:in rekisterissä ja jolla on mikrotuotantolaitoksen ilmoituksessa vaadittava TUKES-numero S1- tai S2 -asennusoikeuksista.

Invertteri asennetaan aurinkopaneelien ja talon sähkökeskukseen tehtävän liitännän väliin. Invertterin lisäksi  invertterin, kaapeloinnin ja asukkaan suojaksi asennetaan johdonsuojakatkaisin (automaatisulake) ja vikavirtasuoja. Keskuksen tyypistä riippuen johdonsuojat ja vikavirtasuoja voidaan joko asentaa keskuksen vapaaseen DIN-kiskoon tai  modulikoteloon.

Invertterin kaapeloinnista

Seuraava kuvaus on tarkoitettu helpottamaan invertterin asennuspaikan alustavaa arviointia, ei ohjeeksi asennuksen tekemiseksi.

Omakotitaloasennuksissa aurinkopaneeleilta tuleva kaapeli ei yleensä tulisi olla 40 metriä pidempi, jos invertteri on asennettu oikeaan paikkaan. Joissakin tilanteissa, joissa aurinkopaneelit on asennettu pihamaalle saattaa tulla tarve käyttää esim. 70 metrin kaapelia, mutta tällöin kaapelin läpimittaa tulisi kasvattaa. Kaapelien oikeat läpimitat lasketaan suunnitteluohjelmistolla aurinkosähkövoimalan suunnittelun yhteydessä.

Aurinkopaneeleilta invertterille tulee jokaista aurinkopaneeliketjua kohden erillinen 6mm2 plus (+) – ja miinus (-) -kaapeli, joina käytetään kaksoiseristettyä PV1-F -tyyppistä aurinkosähkökaapelia. DC-turvakytkin on integroitu SMA Sunny Tripower -invertteriin, joten sellaista ei kuulu erikseen asentaa. Joissain erikoistapauksissa, kuten tilanteessa, jossa paneelisto on 100m päässä invertteristä, paneeliston lähelle voi ajatella asennuttavansa erillisen DC-turvakytkimen. Jos tällainen erillinen DC-turvakytkin asennetaan tulee pitää huolta siitä että tämä turvakytkin on DC-tyyppiä, tavallinen AC-kytkin ei sovellu 500V/10A-tasavirran kytkentään.

Aurinkopaneeleilta pääpotentiaalintasauskiskoon tulee kelta-vihreä 6mm2 tai 16mm2 potentiaalintasauskaapeli sähköurakoitsijasta riippuen.

Invertteriltä sähkökeskukseen tulee 5 x 2,5mm2 MMJ-asennuskaapeli tai MCMK-maakapeli sekä invertteriltä pääpotentiaalintasauskiskoon kelta-vihreä 6mm2 -potentiaalintasauskaapeli. Invertterin ja sähkökeskuksen väliseen kaapeliin asennetaan verkonhaltijan vaatimusten mukaan AC-turvakytkin paikkaan, johon verkonhaltijalla on vapaa pääsy (= yleensä ulos tai joissakin kohteissa tekniseen tilaan, jonka ovi ei ole lukossa tai jonka avain on sarjoitettu verkonhaltijalle).

Nämä kaapelivahvuudet soveltuvat asennukseen, jossa 5kWp invertteri asennetaan max 40 metrin etäisyydelle aurinkopaneeleista ja invertteri on muutaman metrin etäisyydellä sähkökeskuksesta.

Lisätietoa inverttereistä: