De rol van de omvormer wordt vaak over het hoofd gezien in een fotovoltaïsch systeem. Als het binnen op zolder of in een kast wordt bewaard, is het niet het meest zichtbare onderdeel van een systeem, maar het vervult een kritieke rol en vormt een groot deel van de apparatuurkosten. De omvormer is de hub die de door de zonnepanelen geproduceerde gelijkstroom omzet in wisselstroom die geschikt is voor het Britse elektriciteitsnet.
In een typisch residentieel fotovoltaïsch systeem zijn zonnepanelen verbonden in een ‘string’, wat betekent dat ze in serie met elkaar zijn verbonden, zodat de spanning van elke module optelt. De positieve en negatieve uiteinden van de string zijn verbonden met de omvormer, die vervolgens twee belangrijke dingen doet:
Ten eerste legt de omvormer de optimale spanning over alle zonnepanelen in de string. Om de maximale energie uit een zonnepaneel te halen, moet u er een bepaalde spanning op toepassen. De gemakkelijke manier om dit te begrijpen is door te onthouden dat vermogen gelijk is aan stroom maal spanning. Er zal nog steeds stroom uit het zonnepaneel lopen als er geen spanning over staat, maar het zal geen energie kunnen leveren. Als er te veel spanning op het zonnepaneel staat, verlies je stroom die uit het zonnepaneel komt, dus de optimale spanning zit er ergens tussenin. Het is de taak van de omvormer om de zonnepanelen op deze optimale spanning te houden. Dit is best lastig aangezien de optimale spanning verandert met de temperatuur van de zonnepanelen. Om hiermee om te gaan is er een speciaal algoritme ingebouwd in de omvormer genaamd ‘maximum power point tracking’, dat continu de spanning aanpast om ervoor te zorgen dat de meeste energie uit het systeem wordt gehaald.
De tweede belangrijke taak van de omvormer is om de door de zonnepanelen geproduceerde gelijkstroom om te zetten in wisselstroom die geschikt is voor het elektriciteitsnet. In het VK is de netfrequentie 50 Hz, dus de omvormer moet ervoor zorgen dat de elektriciteit die hij levert, is afgestemd op deze frequentie, zodat deze kan worden gebruikt door andere apparaten in uw huis of kan worden verkocht aan uw energieleverancier.
Omvormers zijn heel gebruikelijk, je laptopoplader gebruikt bijvoorbeeld een omvormer om elektriciteit van 50 Hz om te zetten in gelijkstroom voor je computer (dit verklaart gedeeltelijk waarom laptopopladers zo duur zijn, hoewel ik nog steeds denk dat het afzetterij is), en er zijn een aantal zeer er zijn al goede omvormers dc-dc voor zonne-energie. De grootste fabrikant van omvormers voor zonne-energie heet SMA, die wereldwijd een marktaandeel van +30% heeft (hun lijn van residentiële omvormers voor zonne-energie wordt de ‘SunnyBoy’ genoemd). Andere grote fabrikanten zijn Kaco, Xantrex, Danfoss en Mastervolt om er maar een paar te noemen. Deze omvormers werken goed, dus wat zijn de ontwikkelingen aan de horizon die omvormers interessant maken?
Een probleem is efficiëntie. De meeste commerciële omvormers zijn ongeveer 97% efficiënt, wat redelijk goed is, maar het betekent nog steeds dat je 3% van alle energie die je produceert verliest door het om te zetten van gelijkstroom naar wisselstroom. Het verhogen van de efficiëntie tot 99% zou het investeringsrendement van uw zonnesysteem verhogen en een echt concurrentievoordeel opleveren. Verschillende fabrikanten beweren dicht bij het aanbieden van nieuwe producten met een superhoog rendement te zijn.
Het volgende probleem is betrouwbaarheid. De meeste omvormers hebben een garantie van 10 jaar, wat weliswaar niet slecht is, maar slechts de helft van de gegarandeerde levensduur van zonnepanelen. Dit betekent dat consumenten bij de financiering van een zonne-energieproject minimaal één keer rekening moeten houden met het vervangen van de omvormer. Als omvormers een garantie van 20 jaar zouden kunnen krijgen, zou dit betekenen dat consumenten zich gerust kunnen voelen in de wetenschap dat het systeem de hele levensduur onder garantie zal werken totdat het geheel moet worden vervangen. Fabrikanten van omvormers streven ernaar de betrouwbaarheid van hun systemen te verbeteren en producten met een garantie van 20 jaar zouden binnenkort op de markt moeten komen. Als bijzaak; 20 jaar betrouwbaarheid bewijzen is erg moeilijk zonder daadwerkelijk 20 jaar te wachten, en er is een heel studiegebied gewijd aan ‘versnelde stresstesten’ van deze producten.