Як правильно розрахувати потужність інвертора для сонячної системи

Сонячна енергетика стає все популярнішою не лише серед підприємств, а й у приватних домогосподарствах. Одним із найважливіших компонентів будь-якої сонячної системи є інвертор — пристрій, який перетворює постійний струм (DC) від панелей чи акумуляторів у змінний струм (AC), придатний для побутових приладів.
Щоб система працювала стабільно, економно й ефективно, потрібно правильно розрахувати потужність інвертора. Надмірно потужний інвертор — це зайві витрати, а занадто слабкий — ризик перевантаження та втрати енергії.

Вступ — навіщо правильно підбирати інвертор

Інвертор — це «серце» сонячної системи. Він відповідає за синхронізацію з мережею, стабілізацію напруги й оптимальне використання енергії. Якщо його потужність розрахована неправильно, ви можете втратити до 10–20 % виробленої електроенергії.
Правильний розрахунок гарантує:

• безпечну роботу обладнання;
• стабільне живлення споживачів навіть у пікові години;
• оптимальні витрати на систему;
• можливість розширення в майбутньому.

Крок 1. Визначте ваші енергетичні потреби

Перший етап — зрозуміти, скільки енергії реально потрібно вашому дому або бізнесу. Для цього слід скласти список усіх електроприладів і їхню середню потужність.

Складання списку обладнання

Запишіть усі прилади, які плануєте живити від сонячної системи: холодильник, пральну машину, кондиціонер, насос, комп’ютер, освітлення тощо. Навпроти кожного вкажіть споживану потужність (у ватах) і середній час роботи на добу.

Наприклад:

Прилад	Потужність, Вт	Час роботи, год	Споживання, Вт·год
Холодильник	150	24	3600
Освітлення	100	6	600
Телевізор	120	4	480
Ноутбук	60	5	300
Пральна машина	1000	1	1000

Підсумуйте споживання, щоб дізнатися добову потребу. У цьому прикладі — близько 6000 Вт·год (6 кВт·год).

Розрахунок середнього та пікового навантаження

Далі потрібно врахувати, що не всі прилади працюють одночасно.

• Середнє навантаження — це сумарна потужність одночасно ввімкнених приладів.
• Пікове навантаження — момент, коли споживання максимальне (наприклад, коли пральна машина, пилосос і кондиціонер працюють одночасно).

Припустімо, що сумарна потужність усіх приладів — 2500 Вт, а пік — 4000 Вт.
Тоді інвертор має витримувати безперервне навантаження не менше 2500 Вт і короткочасні пікові струми — близько 4000–4500 Вт.

Крок 2. Врахуйте стартові (surge) навантаження

Не всі пристрої споживають однакову потужність у процесі роботи та під час запуску. Наприклад, компресори холодильників, насоси чи електродвигуни потребують у кілька разів більшої потужності на старті.

Чому стартові струми важливі

Якщо інвертор не здатний витримати короткочасний стрибок струму, він просто вимкнеться. Це може пошкодити і сам інвертор, і підключені пристрої. Тому для індуктивних навантажень варто мати запас щонайменше у 1,5–2 рази від номінальної потужності.

Наприклад, якщо ваш насос споживає 800 Вт, а стартовий струм — утричі більший, то інвертор має забезпечити 2400 Вт пікової потужності хоча б протягом кількох секунд.

Як перевірити у специфікації інвертора

У характеристиках кожного інвертора є два ключові параметри:

• Continuous power — постійна потужність, яку пристрій може віддавати тривалий час.
• Peak (surge) power — короткочасна максимальна потужність (зазвичай на 5–10 с).

Вибирайте інвертор, у якого пікова потужність перевищує ваші розрахункові стартові навантаження. Це гарантує, що жоден прилад не викличе аварійне відключення.

Крок 3. Відношення DC/AC (PV array to inverter ratio) і «clipping»

Інвертор має певну межу, скільки потужності він може прийняти з панелей. Якщо ви під’єднаєте занадто багато панелей, частина енергії буде «обрізатися» — це явище називають clipping.

Що таке DC/AC ratio

Це співвідношення між сумарною потужністю панелей (DC) і номінальною потужністю інвертора (AC).
Наприклад, якщо у вас 6 кВт панелей і 5 кВт інвертор, коефіцієнт становить 1,2.

Невелике перевищення (1,1–1,3) навіть корисне: уранці та ввечері, коли сонце слабке, система виробляє більше енергії. Але якщо різниця надто велика, вдень надлишок потужності не використовується — інвертор обмежує вихід.

Як оцінити оптимальний DC/AC для вашого випадку

Вибір залежить від клімату:

• у південних регіонах із сильним сонцем краще ratio 1,0–1,1;
• у північних або хмарних — до 1,3;
• для гібридних систем із батареями допустимо навіть 1,4, бо надлишок можна зберегти.

Оптимальне співвідношення забезпечує баланс між ефективністю та тривалістю роботи інвертора.

Крок 4. MPPT-напруги, струми і розрахунок рядків панелей (string sizing)

Інвертор має певні вхідні параметри — діапазон MPPT, максимальну напругу та струм. Щоб система працювала стабільно, потрібно правильно розрахувати кількість панелей у кожному рядку.

Діапазон напруги MPPT і Voc при мінусі

MPPT (Maximum Power Point Tracking) — це режим, у якому інвертор шукає найефективніше співвідношення напруги та струму від панелей. Якщо напруга перевищить допустиму межу (Voc max), інвертор може вийти з ладу.

Щоб уникнути цього, під час розрахунку потрібно врахувати зниження температури взимку, коли напруга панелей зростає.
Наприклад:

• Voc однієї панелі = 40 В
• Макс. Voc інвертора = 600 В
• Температурний коефіцієнт = 1,15

Отже, 600 В / (40 В × 1,15) ≈ 13 панелей максимум у рядку.

Обмеження по струму MPPT та кількість паралельних стрінгів

Якщо MPPT вхід розрахований, наприклад, на 12 А, а один рядок дає 9 А, то два паралельні рядки дадуть 18 А — це вже перевищення. Тому або використовуйте окремий MPPT-канал, або діліть масиви рівномірно.

Правильний підбір кількості рядків гарантує, що інвертор працюватиме у своєму оптимальному діапазоні та не перегріватиметься.

Крок 5. Вибір інвертора за типом і додатковими характеристиками

Після розрахунків можна перейти до вибору конкретного типу інвертора, залежно від ваших цілей і бюджету.

Типи інверторів

• Мікроінвертори — встановлюються безпосередньо на панель, ідеальні для дахів зі складною конфігурацією або тінями.
• Стрінгові інвертори — найпоширеніші у побутових системах (до 30 кВт), ефективні, але залежать від найслабшої панелі в рядку.
• Центральні інвертори — для промислових станцій (від 50 кВт).
• Гібридні — працюють із батареями, дозволяють зберігати надлишкову енергію.

Додаткові параметри, які впливають на вибір

Зверніть увагу на:

• ККД (ефективність) — бажано понад 97 %;
• гарантію та сервісну підтримку;
• можливість паралельного з’єднання (для масштабування);
• захисти від перевантажень і перенапруги;
• наявність Wi-Fi/моніторингу для контролю генерації.

Крок 6. Розрахунок проводів, запобіжників і захисту

Інвертор — потужний пристрій, тому правильний вибір кабелів і захисту критично важливий для безпеки.

Як підібрати переріз кабелів

Потрібно врахувати максимальний струм, довжину лінії та допустиме падіння напруги (зазвичай не більше 2–3 %).
Наприклад, при струмі 20 А і довжині 10 м достатньо кабелю 4 мм². Для більшої відстані — 6 мм² і більше.

Запобіжники та вимикачі

Установлюйте запобіжники на кожен рядок панелей (по стороні DC) і автоматичний вимикач по стороні AC. Для гібридних систем додайте захист від зворотного струму між батареєю та інвертором.

Крок 7. Перевірка стандартів і нормативів

Перед встановленням інвертора обов’язково переконайтеся, що він відповідає чинним стандартам.

Локальні й міжнародні стандарти

Шукайте сертифікації IEC 62109, EN 50549 або еквіваленти — вони підтверджують безпеку, відповідність нормам електромереж і надійність роботи.
Деякі енергетичні компанії вимагають, щоб інвертор був внесений до переліку схвалених моделей.

Узгодження з енергетичною компанією

Якщо система підключена до загальної мережі (on-grid), потрібно узгодити технічні параметри та отримати дозвіл. Для автономних (off-grid) систем достатньо дотримання електробезпеки.

Практичний приклад: розрахунок для приватного будинку

Розглянемо будинок із середнім споживанням 6 кВт·год на добу.
Середнє одночасне навантаження — 2,5 кВт, пікове — 4 кВт. Планується установка панелей сумарною потужністю 6 кВт.

1. Розрахунок інвертора:
   Потрібна безперервна потужність — 2,5 кВт, пікова — 4 кВт × 1,2 запас = 4,8 кВт.
   Підійде інвертор 5 кВт із піковою потужністю 6 кВт на 5 секунд.
2. DC/AC ratio:
   6 кВт (панелі) / 5 кВт (інвертор) = 1,2 — ідеальне співвідношення.
3. MPPT-розрахунок:
   Панелі по 40 В Voc → 13 панелей у рядку (за температурним запасом).
   Два рядки по 13 панелей = 26 шт.
4. Захист:
   Кабель 6 мм², запобіжники на 15 А для кожного стрінгу.

У результаті система стабільно покриває денне споживання та дозволяє заряджати батарею для вечірнього використання.

Поради інсталяторам та власникам: помилки, яких варто уникати

Найпоширеніші помилки при розрахунку інвертора — недооцінка стартових струмів, ігнорування температурного коефіцієнта Voc, закупівля інвертора «впритик» без запасу.

Щоб уникнути проблем:

• залишайте запас 15–20 % потужності;
• перевіряйте параметри при мінімальних і максимальних температурах;
• не перевищуйте струми MPPT;
• не підключайте панелі різних моделей в один стрінг.

Висновки і чек-лист перед покупкою

Підібрати інвертор — це не лише про потужність, а про баланс між енергоефективністю, безпекою й довговічністю системи.
Ось короткий чек-лист, який допоможе зробити правильний вибір:

Порахувати середнє і пікове споживання
Врахувати стартові струми
Обрати правильне співвідношення DC/AC
Перевірити Voc і MPPT-діапазон
Залишити запас 10–20 %
Уточнити стандарти та гарантію

Правильно розрахований інвертор — це стабільна робота сонячної системи, ефективне використання енергії та впевненість, що інвестиції в «зелену» електрику окупляться максимально швидко.