Informationen i detta avsnitt gäller främst för växelriktare från Fronius då det är det fabrikatet jag har mest erfarenhet av, men texten är ganska generell.

Växelriktaren är hjärnan i systemet och kan vara mer eller mindre ”intelligent”. Först kommer här en översiktlig funktionsbeskrivning, sedan mer detaljer om de olika delarna.

Översikt

På ena sidan om växelriktaren har vi solcellera som levererar likström. På andra sidan har vi elnätets 3 faser med 230V växelspänning.

I branschen pratar man om DC-sidan (Direct Current) eller AC-sidan (Altering Current).

Växelriktarens huvudjobb är att omvandla likströmmen till växelspänning. Vilket kan tyckas enkelt. Men likströmmen varierar med solinstrålningen, och den genererade växelspänningen måste följa elnätets krav mycket noggrant.

Moderna växelriktare kan också logga data och kopplas upp mot internet för att kunna följa deras funktion på nätet.

MPPT

MPPT står för Maximum Peak Power Tracking, ungefär Följning av Max Topp-Effekt.

Effekten (P) är alltid spänning (V) gånger ström (I), eller P = V x I. Så länge det faller ljus på solcellerna varierar inte spänningen så mycket, men ju mer ljus som faller på cellerna ju mer ström kan de driva och desto mer effekt kan tas ut. Men var högsta punkten ligger på en effektkurva varierar hela tiden.

Växelriktaren testar hela tiden hur mycket ström som kan tas ut genom att öka eller minska effektuttaget och på så sätt följa (track) effekttoppen.

De flesta växelriktare har två MPPT-kretsar och kan på så sätt hantera två olika grupper, t.ex. ett öster- och ett västertak.

Men andra system finns också: en del har en följare i varje solcellspanel och en enklare central växelriktare. Fördelen är en bättre optimering om enstaka paneler kan bli skuggade. Nackdelen är ett dyrare och mer komplicerat system.

En del har bara en MPPT. Dessa är antingen riktigt små för 1 till 4 paneler. Eller riktigt stora för att hantera stora homogena system där det inte finns någon anledning att dela upp panelerna i mindre grupper.

Strängar

En typisk panel genererar runt 36 volt. Men de flesta växelriktare vill ha minst 200 V för att över huvud taget starta. Och fungerar bäst runt 600 V. Så hur löser man det?

Jo, genom att koppla solpaneler i serie. För varje panel adderas spänningen. Så 17 paneler à 36 V blir 612 V.

En stor del av projekteringen av en anläggning är att dimensionera strängarna; inte för små strängar, minst 200 V, och inte för stora, 1000 V kan skada växelriktaren.

AC-sidan

Slutresultatet i växelriktaren är 230 V växelström, oftast 3 faser. Men innan strömmen släpps på ut mot nätet kontrollerar växelriktaren att nätspänningen är OK och fasar sedan in sig mot växelströmmens 50 Hz.

En viktig funktion är att hela tiden kontrollera att nätspänningen utifrån hela tiden är OK. Om den skulle försvinna (strömavbrott) måste växelriktaren koppla ner sig automatiskt.

Anledningen är att om strömmen bryts – medvetet eller genom ett fel –  så får inte ström plötsligt komma från solcellerna ”bakifrån” om någon jobbar med felsökning.

Nätuppkoppling

Moderna växelriktare kan kopplas upp mot internet via ditt lokala nätverk. Man kan dock behöva förstärka signalen om nätverket är trådlöst och växelriktaren sitter utomhus – eller ansluta växelriktaren via kabel.

Med en nätverksuppkoppling kan du följa solcellsproduktionen på datorn eller telefonen och ofta också göra inställningar eller göra en djupare analys av anläggningen, t.ex. se både spänning och effekt i varje enskild MPPT, se dygns- månads- och årsstatistik och uppgradera programvaran i växelriktaren.

Extra intelligens

Med en s.k. SmartMeter kan växelriktaren få information om hela fastighetens elförbrukning. Mätaren placeras normalt nära den vanliga elmätaren och mätarna mäter då samma sak.

Fördelen är att du kan nu se på webben när du köper eller säljer el och hur mycket. Utan SmartMetern ser du bara din solelsproduktion men ser inte vad huset drar i samma ögonblick.

En annan fördel med en SmartMeter är att solcellsanläggningen kan vara större än vad din huvudsäkring tål. Oftas går ju en del av solelen in till husets apparater och bara överskottet går ut över huvudsäkringen. Men om husets förbrukning är låg samtidigt som solelen går för fullt så upptäcker SmartMetern detta och växelriktaren kan då dra ner effekten.

En styrutgång kan också användas för att öka din egenanvändning av solelen genom att starta t.ex. en varmvattenberedare eller en elbilsladdare när soleffekten når en viss nivå.

Hybridväxelriktare och batterier

Många vill gärna koppla på batterier till solcellerna för att ha ström vid ett elavbrott. Men det är tyvärr inte så enkelt, av två anledningar.

Dels får inte solcellerna mata elnätet med ström vid ett elavbrott som vi har sagt tidigare, se AC-sidan.

Dels skulle det krävas stora batterier för att driva ett helt hushåll mer än en kvart eller så.

En hybridväxelriktare klarar upp detta. Den fungerar som en vanlig växelriktare samtidigt som den också helt sömlöst hanterar batterierna.

Vid normal drift laddas batterierna när solcellerna ger ett överskott, och ström tas från batterierna eller nätet när det fattas el. Men vid ett elavbrott händer lite mer.

Först kopplas växelriktaren ner som den ska. Sedan kopplas elnätet bort från huset så att det blir helt off-grid. Nu startar växelriktaren upp igen och förser huset med ström från både solceller och batterier efter behov och tillgång.

Men ström matas bara till en utvald del av huset så att det viktigaste som t.ex. kyl, frys, belysning, cirkulationspump och mobilladdare.

Detta kräver dock att elsystemet är förberett och uppdelat i två delar. Teoretiskt kan hela huset matas under strömavbrottet, men skulle en värmepump, tvättmaskin eller spis vara på så dras även rätt stora batterier ur på bara några minuter – om hybridväxelriktaren klarar den höga belastningen.

Den stora fördelen med batterier är om man går över till tids- eller effekttariff. Då kan batterierna laddas med solel eller när strömmen är billig och användas när elen är dyr.