Střídač je jedním z nejdůležitějších zařízení solárního systému. Je to zařízení, které převádí stejnosměrný proud (DC) generovaný solárními panely na střídavý proud (AC) používaný v síti. U stejnosměrného proudu teče proud jedním směrem při konstantním napětí. U střídavého proudu teče proud v obvodu oběma směry při změně napětí z kladného na záporné. Střídač je jen jedním z typů výkonových elektronických zařízení, která regulují tok proudu.
Střídač v podstatě převádí stejnosměrný proud na střídavý tak, že velmi rychle přepíná směr stejnosměrného vstupu tam a zpět. Ze stejnosměrného vstupu se tak stává střídavý výstup. filtry a další elektronická zařízení lze použít k výrobě napětí, které se mění v podobě čisté, opakující se sinusovky, kterou lze přivést do sítě. Sinusovka je tvar nebo vzorec změn napětí v čase a je to vzorec výkonu, který může síť využít, aniž by poškodila elektrická zařízení, která jsou navržena pro provoz při určité frekvenci a napětí.
První měniče vznikly v 19. století a byly mechanické. točivý motor mohl být použit k plynulé změně přímého nebo zpětného zapojení stejnosměrného zdroje. Dnes vyrábíme elektrické spínače s tranzistory, což jsou polovodičová zařízení bez pohyblivých částí. Tranzistory jsou vyrobeny z polovodičových materiálů, jako je křemík nebo arsenid galia. Řídí tok elektrické energie na základě vnějších elektrických signálů.
Pokud mátedomácí solární systém, váš měnič má pravděpodobně několik funkcí. Kromě přeměny solární energie na střídavý proud může monitorovat systém a poskytovat portál pro komunikaci s počítačovými sítěmi. Solární systémy plus bateriové úložiště se spoléhají na pokročilé střídače, které mohou při výpadcích proudu fungovat bez podpory sítě (pokud jsou k tomu navrženy).
Na cestě k síti založené na měničích
Historicky se elektřina vyráběla především spalováním paliva, čímž vznikala pára, která pak roztáčela turbogenerátory. Pohyb těchto generátorů vytváří při otáčení zařízení střídavý proud, který také určuje frekvenci neboli počet opakování sinusového průběhu. Frekvence dodávky elektrické energie je důležitým ukazatelem stavu rozvodné sítě. Pokud je například zátěž příliš velká (příliš mnoho zařízení spotřebovává energii), pak je energie ze sítě spotřebovávána rychleji, než může být dodávána. V důsledku toho se turbíny zpomalí a frekvence střídavého proudu se sníží. Protože turbíny jsou velké rotující objekty, odolávají změnám frekvence stejně jako všechny objekty odolávají změnám pohybu, což je vlastnost zvaná setrvačnost.
S přibývajícím počtem solárních systémů je k síti připojeno více střídačů než kdykoli předtím. Střídačová výroba může vyrábět energii při libovolné frekvenci, a protože není zapojena žádná turbína, nemá stejné setrvačné vlastnosti jako parní výroba. Přechod na síť s větším počtem střídačů proto vyžaduje budování inteligentnějších střídačů, které mohou reagovat na změny frekvence a další poruchy, k nimž dochází při provozu sítě, a pomáhat stabilizovat síť před těmito poruchami.
Síťové služby a střídače
Provozovatelé sítí řídí nabídku a poptávku po elektřině v energetické soustavě poskytováním řady síťových služeb. Síťové služby jsou činnosti, které provozovatelé sítí provádějí za účelem udržení rovnováhy v celé soustavě a lepšího řízení přenosu elektřiny.
Když síť přestane fungovat podle očekávání, například při odchylce napětí nebo frekvence, mohou inteligentní střídače reagovat různými způsoby. Obecně lze říci, že standardem pro malé střídače, jako jsou ty připojené k domácímu solárnímu systému, je zůstat v provozu nebo "přežít" přerušení, pokud dojde k malým výkyvům napětí nebo frekvence, a automaticky se odpojí od sítě a vypnou, pokud přerušení trvá delší dobu nebo je větší než obvykle. Reakce na frekvenci je obzvláště důležitá, protože poklesy frekvence jsou spojeny s neočekávaným vypnutím výroby. V reakci na změny frekvence jsou střídače nakonfigurovány tak, aby změnily svůj výkon a obnovily standardní frekvenci. Zdroje založené na střídačích mohou také reagovat na signály operátora a měnit svůj výkon podle toho, jak kolísá ostatní nabídka a poptávka v elektrizační soustavě, což je služba sítě nazývaná automatické řízení výroby. Aby mohl střídač poskytovat síťové služby, musí mít k dispozici zdroj energie, který může řídit. Může to být výroba, například solární panel, který právě vyrábí energii, nebo skladování, například bateriový systém, který lze použít k poskytování dříve uložené energie.
Další službou sítě, kterou mohou některé pokročilé střídače poskytovat, je formování sítě. Střídače pro formování sítě mohou spustit síť, když dojde k poruše sítě, což je proces nazývaný black start. Tradiční "grid-following" střídače vyžadují externí signál ze sítě, aby určily, kdy se mají přepnout a vytvořit sinusovou vlnu, kterou lze dodat do sítě. V těchto systémech poskytuje napájení ze sítě signál, kterému se střídač snaží přizpůsobit. Pokročilejší síťové střídače mohou signál generovat samy. Například malá síť solárních panelů může určit jeden ze svých střídačů, aby pracoval v režimu tvorby sítě, a ostatní střídače jej následují jako tančící partneři, čímž vytvářejí stabilní síť bez jakékoliv výroby na bázi turbíny.
Jalový výkon je jednou z nejdůležitějších služeb sítě, které mohou střídače poskytovat. V elektrické síti se neustále mění napětí (síla, která posouvá elektrické náboje) a proud (pohyb elektrických nábojů). Když jsou napětí a proud synchronizovány, elektrická energie je maximalizována. Někdy však může dojít ke zpoždění mezi oběma střídavými režimy pro napětí a proud, například když běží motor. Pokud nejsou synchronizovány, část energie protékající obvodem nemůže být absorbována připojeným zařízením, což vede ke ztrátám účinnosti. K výrobě stejného množství "skutečného" výkonu (výkonu, který může zátěž absorbovat) je zapotřebí větší celkový výkon. Proti tomu poskytují energetické společnosti jalový výkon, aby se napětí a proud opět synchronizovaly a elektřina se mohla snáze spotřebovávat. Tento jalový výkon se sám o sobě nespotřebovává, ale spíše umožňuje, aby se jiný výkon stal užitečným. Moderní střídače mohou jalový výkon dodávat i absorbovat a pomáhat tak síti vyrovnávat tento důležitý zdroj. Navíc, protože jalový výkon se obtížně přenáší na velké vzdálenosti, jsou distribuované zdroje energie, jako je například střešní solární energie, obzvláště užitečnými zdroji jalového výkonu.
