Falownik a moc paneli fotowoltaicznych – jaki wybrać?

Komponując dobrze działający system PV, należy mieć na względzie jego najważniejsze elementy, w tym falownik. To serce każdej instalacji, a jego moc powinna odpowiadać mocy modułów słonecznych. Dowiedz się, w jaki sposób obliczyć odpowiednie zapotrzebowanie oraz kto może Cię w tym wesprzeć. 

Falownik do fotowoltaiki – co to i do czego służy?

Falownik do fotowoltaiki to jeden z najważniejszych elementów każdej instalacji PV. Choć na pierwszy rzut oka może wydawać się tylko niepozorną skrzynką zamontowaną na ścianie lub w specjalnej szafce, w rzeczywistości pełni on kluczową rolę w całym systemie. Jego zadaniem jest przekształcanie prądu stałego (DC), który generują moduły słoneczne, w prąd przemienny (AC), wykorzystywany do zasilania urządzeń elektrycznych w firmie oraz przesyłany do sieci energetycznej.

Budowa falownika

Standardowy falownik do fotowoltaiki składa się z kilku istotnych komponentów, które pozwalają mu efektywnie pracować. Najważniejsze z nich to:

• układ wejściowy – odbiera prąd stały z paneli PV i dostosowuje go do dalszego przetwarzania;
• przetwornica napięcia – konwertuje prąd stały na prąd przemienny o wymaganej częstotliwości i napięciu;
• mikrokontroler i układ sterujący – odpowiada za monitorowanie pracy urządzenia oraz dostosowywanie parametrów wyjściowych do aktualnych warunków pracy instalacji;
• układy zabezpieczające – chronią zarówno urządzenie, jak i całą instalację przed przepięciami, zwarciami czy przegrzaniem.

Główne funkcje falownika

• Konwersja prądu

Moduły fotowoltaiczne produkują prąd stały, który nie nadaje się do bezpośredniego zasilania większości urządzeń elektrycznych. Falownik zamienia go na prąd przemienny, dostosowany do parametrów sieci energetycznej (najczęściej 230V i 50Hz w Europie).

• Optymalizacja wydajności

Nowoczesne urządzenia są wyposażone w systemy MPPT (Maximum Power Point Tracking), czyli algorytmy śledzenia maksymalnego punktu mocy. Dzięki nim sprzęt automatycznie dostosowuje napięcie i prąd wyjściowy do aktualnych warunków nasłonecznienia. Pozwala to uzyskać maksymalną możliwą produkcję energii.

• Monitorowanie pracy instalacji

Falowniki do fotowoltaiki są często wyposażone w moduły komunikacyjne, które umożliwiają śledzenie wydajności systemu w czasie rzeczywistym. Można to robić poprzez aplikacje mobilne lub dedykowane portale internetowe, które prezentują dane o produkcji energii, zużyciu czy ewentualnych błędach.

• Zabezpieczenia i stabilność pracy

W przypadku wykrycia awarii, takich jak zbyt wysokie napięcie, nadmierne nagrzewanie się urządzenia czy brak synchronizacji z siecią, inwerter automatycznie odłącza instalację, zapobiegając uszkodzeniom.

Wybór odpowiedniego urządzenia jest niezbędny dla efektywności całego systemu. Dobrej jakości sprzęt powinien być dobrze dopasowany do mocy paneli fotowoltaicznych, aby instalacja pracowała stabilnie i bez strat energii. 

Rodzaje falowników do fotowoltaiki

Wybór odpowiedniego falownika do fotowoltaiki to jeden z najważniejszych etapów projektowania instalacji PV. Urządzenia te różnią się między sobą konstrukcją, sposobem działania oraz przeznaczeniem. Odpowiednio dobrany sprzęt zapewnia optymalną pracę całego systemu, minimalizując straty energii i maksymalizując wydajność paneli.

Podstawowe rodzaje falowników

• Falowniki sieciowe (on-grid)

To najczęściej stosowany typ w standardowych instalacjach fotowoltaicznych. Jego głównym zadaniem jest konwersja prądu stałego na przemienny i przesyłanie go bezpośrednio do sieci energetycznej. Nie posiada on funkcji magazynowania energii, dlatego w przypadku awarii lub wyłączenia sieci, instalacja PV automatycznie przestaje działać. Jest to rozwiązanie stosowane przede wszystkim w budynkach podłączonych do publicznej sieci elektroenergetycznej.

• Falowniki wyspowe (off-grid)

Tego rodzaju falowniki działają niezależnie od sieci elektroenergetycznej. Są wykorzystywane w systemach autonomicznych, np. w domach letniskowych, gospodarstwach rolnych czy innych obiektach oddalonych od infrastruktury energetycznej. W połączeniu z magazynem energii pozwalają na korzystanie z prądu także po zmroku lub w pochmurne dni.

• Falowniki hybrydowe

To najbardziej zaawansowane technologicznie urządzenia, które łączą cechy falowników sieciowych i wyspowych. Model hybrydowy umożliwia nie tylko konwersję energii i jej przesyłanie do sieci, ale także zarządzanie magazynem energii. Dzięki temu nadwyżki wyprodukowanego prądu można przechowywać w akumulatorach i wykorzystywać w późniejszym czasie, np. w nocy lub podczas awarii sieci.

Standardowy falownik sieciowy nie zapewnia zasilania podczas przerw w dostawie prądu, ponieważ wymaga aktywnego połączenia z siecią. Falownik hybrydowy w połączeniu z magazynem energii umożliwia natomiast korzystanie z energii zgromadzonej w akumulatorach. Oznacza to, że nawet w przypadku awarii użytkownik ma dostęp do prądu. To rozwiązanie zwiększa autokonsumpcję energii i pozwala uniezależnić się od zmian cen prądu.

Moc paneli fotowoltaicznych a falownik – to musisz wiedzieć

Dobór odpowiedniego falownika do fotowoltaiki to nie tylko kwestia wyboru odpowiedniego typu urządzenia. Ważnym parametrem, który należy wziąć pod uwagę, jest także jego moc. Musi ona być dopasowana do mocy paneli fotowoltaicznych, aby instalacja działała wydajnie i bez strat energii. Niewłaściwy dobór tych parametrów może prowadzić do ograniczenia efektywności całego systemu.

Jaką moc falownika dobrać do mocy paneli fotowoltaicznych?

Zasadniczo falownik powinien mieć moc zbliżoną do mocy paneli, ale nie zawsze jest to regułą. Wartość ta zależy od kilku czynników, takich jak warunki nasłonecznienia, lokalizacja instalacji oraz sposób użytkowania energii.

Ogólna zasada doboru:

• W typowych instalacjach domowych falownik dobiera się na poziomie 80-100% mocy paneli.
• W instalacjach dla firm i zakładów pracy często stosuje się falowniki o mocy 90-110% mocy paneli, ponieważ zapotrzebowanie na energię jest większe i stabilniejsze w ciągu dnia.

Jak samodzielnie wyliczyć odpowiednią moc falownika?

Aby dobrać odpowiedni falownik do fotowoltaiki, należy znać moc nominalną modułów PV oraz ich łączną moc w systemie. Załóżmy, że firma planuje instalację PV 50 kWp. Standardowo przyjmuje się współczynnik doboru falownika na poziomie 0,8 – 1,1 względem mocy paneli. Oznacza to, że odpowiednie urządzenie powinno mieć następujące parametry:

• minimalna wartość: 50 kWp × 0,8 = 40 kW;
• optymalna wartość: 50 kWp × 1,0 = 50 kW;
• maksymalna wartość: 50 kWp × 1,1 = 55 kW.

Co się stanie, jeśli falownik będzie miał za dużą lub za małą moc?

• Falownik o zbyt małej mocy

Jeśli falownik ma mniejszą moc niż panele, może nie być w stanie przetworzyć całej energii produkowanej przez instalację. W efekcie część prądu zostanie utracona, co obniży wydajność systemu. Jest to szczególnie problematyczne w instalacjach firmowych, gdzie każda kilowatogodzina ma znaczenie dla kosztów operacyjnych.

• Falownik o zbyt dużej mocy

Jeśli falownik do fotowoltaiki ma moc znacznie przewyższającą moc paneli, może działać poniżej optymalnej sprawności, co zwiększa zużycie energii wewnętrznej urządzenia. W dłuższej perspektywie może to wpłynąć na jego żywotność oraz podnieść koszty eksploatacyjne.

Znaczenie odpowiedniego doboru falownika w instalacjach firmowych

W firmach i zakładach produkcyjnych zużycie energii jest większe niż w gospodarstwach domowych. Dlatego tak ważne jest odpowiednie dobranie falownika, który:

• zminimalizuje straty energii – szczególnie istotne przy dużych mocach instalacji PV;
• umożliwi stabilną pracę systemu – instalacje przemysłowe często pracują pod dużym obciążeniem, co wymaga niezawodnego sprzętu;
• pozwoli na rozbudowę systemu w przyszłości – firmy często planują zwiększanie mocy instalacji PV, dlatego warto uwzględnić możliwość skalowania systemu.

Jaki falownik dobrać do fotowoltaiki?

Dobór odpowiedniego falownika do fotowoltaiki to ważny etap projektowania instalacji PV. Od tego urządzenia zależy nie tylko efektywność całego systemu, ale także stabilność jego działania i żywotność komponentów. Wybierając falownik, należy wziąć pod uwagę zarówno moc paneli fotowoltaicznych, jak i specyfikę obiektu, w którym system będzie działał. W przypadku instalacji dla firm istotne są również aspekty związane z zarządzaniem energią i optymalizacją kosztów.

Najważniejsze parametry falownika

• Moc falownika

Falownik powinien być odpowiednio dobrany do mocy paneli fotowoltaicznych – najlepiej, jeśli wynosi od 80% do 110% mocy modułów PV. W przypadku firm, gdzie zapotrzebowanie na energię jest większe i bardziej stabilne w ciągu dnia, można pozwolić sobie na wybór modelu o parametrze nieco wyższym niż nominalna wartość dla paneli.

• Sprawność falownika

Sprawność (efektywność konwersji) określa, ile energii dostarczanej z paneli zostaje przekształcone na prąd przemienny. Nowoczesne falowniki osiągają sprawność na poziomie 98% i więcej. W instalacjach firmowych, gdzie liczy się każda kilowatogodzina, parametr ten ma ogromne znaczenie.

• Liczba MPPT 

System MPPT odpowiada za optymalizację pracy paneli, dostosowując napięcie i prąd do warunków nasłonecznienia. W instalacjach firmowych, które często mają rozproszoną strukturę modułów (np. na kilku dachach o różnej orientacji), warto wybrać falownik z kilkoma niezależnymi wejściami MPPT. Pozwoli to na maksymalne wykorzystanie energii ze wszystkich paneli.

Czy warto wybrać falownik hybrydowy?

Jeśli firma planuje magazynowanie energii, najlepszym wyborem będzie falownik hybrydowy. Dzięki niemu można przechowywać nadwyżki energii i wykorzystać je w godzinach szczytowego zapotrzebowania lub w razie awarii sieci. To rozwiązanie szczególnie opłacalne w przedsiębiorstwach, które chcą zmniejszyć zależność od dostawców energii oraz zoptymalizować koszty jej zakupu.

Zabezpieczenia i certyfikaty

Falownik powinien być wyposażony w odpowiednie zabezpieczenia, takie jak ochrona przed przepięciami, automatyczne odłączanie w razie awarii, zabezpieczenie przed przegrzaniem.
W przypadku firm ważne są także certyfikaty zgodności z normami sieciowymi, które umożliwiają bezproblemową współpracę z operatorem energetycznym.

Funkcje monitorowania i zarządzania energią

W nowoczesnych instalacjach dla firm duże znaczenie ma możliwość zdalnego monitorowania produkcji i zużycia energii. Falowniki wyposażone w moduły komunikacyjne (Wi-Fi, Ethernet, Modbus) pozwalają na integrację z systemami zarządzania budynkiem (BMS) i optymalizację kosztów energii.

Jak dopasować falownik do firmy?

W przypadku firm produkcyjnych oraz zakładów przemysłowych, najlepszą inwestycją będą falowniki o wysokiej sprawności, dużej liczbie MPPT oraz możliwości rozbudowy systemu PV. W takich miejscach zapotrzebowanie na energię jest stałe, więc dobrym rozwiązaniem jest również model hybrydowy z magazynem energii. 

Z kolei w biurach budynkach komercyjnych liczy się przede wszystkim możliwość monitorowania i zarządzania energią, ponieważ zużycie zmienia się w zależności od godzin pracy. W takim przypadku warto rozważyć falowniki z funkcją peak shaving (zmniejszania poboru mocy szczytowej). 

Inne potrzeby względem energii mają takie budynki jak obiekty usługowe (np. hotele, restauracje). Falownik w systemach na potrzeby tego typu miejsc musi być przystosowany do pracy z różnymi źródłami energii, np. z agregatami prądotwórczymi w razie awarii. Warto też zadbać o cichą pracę urządzenia.

Jak jeszcze zaoszczędzić na energii słonecznej?

Instalacja fotowoltaiki do firmy to jeden z najskuteczniejszych sposobów na obniżenie rachunków za prąd. Jednak, aby w pełni wykorzystać potencjał energii słonecznej, warto wdrożyć dodatkowe rozwiązania, które pozwolą na jeszcze większe oszczędności i optymalizację. Firmy mogą zintegrować PV z pompami ciepła oraz magazynami energii. Pozwoli to na maksymalne wykorzystanie wyprodukowanego prądu i zwiększenie niezależności od zewnętrznych dostawców.

Integracja fotowoltaiki z pompą ciepła

Jednym z najlepszych sposobów na zmniejszenie kosztów operacyjnych przedsiębiorstwa jest połączenie mocy paneli fotowoltaicznych z pompą ciepła.

Jak to działa?

Pompa ciepła to urządzenie, które pobiera ciepło z otoczenia (powietrza, wody lub gruntu) i przekształca je w energię do ogrzewania budynku lub przygotowania ciepłej wody użytkowej. Połączenie jej z falownikiem do fotowoltaiki pozwala na wykorzystanie darmowej energii słonecznej do zasilania, co znacząco zmniejsza koszty ogrzewania.

Gdzie się sprawdzi?

• W firmach produkcyjnych – do ogrzewania hal i magazynów, gdzie zużycie energii jest wysokie.
• W budynkach biurowych – do ogrzewania i chłodzenia pomieszczeń w celu obniżenia kosztów klimatyzacji.
• W obiektach usługowych (hotele, restauracje, sklepy) – do podgrzewania wody użytkowej i utrzymania komfortowej temperatury w pomieszczeniach.

Kto powinien skorzystać?

Firmy, które mają duże zapotrzebowanie na ciepło lub chłód, a jednocześnie chcą zmniejszyć zużycie energii z sieci. System PV w połączeniu z pompą ciepła to szczególnie dobre rozwiązanie w budynkach zużywających duże ilości prądu do klimatyzacji i ogrzewania.

Magazyny energii – czy to się opłaca?

Drugim kluczowym rozwiązaniem pozwalającym na maksymalizację oszczędności jest magazynowanie energii.

Jak działa magazyn energii?

Magazyny energii to akumulatory, które przechowują nadwyżki wyprodukowane przez moduły słoneczne w ciągu dnia i udostępniają ją w momencie większego zapotrzebowania – na przykład wieczorem, gdy produkcja spada, ale zużycie w firmie nadal jest wysokie.

Dlaczego warto?

• Niższe rachunki za prąd – firma może korzystać z własnej energii nawet wtedy, gdy panele nie pracują na pełnej mocy.
• Unikanie szczytowych stawek za energię – magazyn energii pozwala na ograniczenie poboru energii w godzinach, gdy prąd z sieci jest najdroższy.
• Zabezpieczenie przed przerwami w dostawie prądu – w razie awarii sieci firma może korzystać z energii zgromadzonej w magazynie, co jest szczególnie ważne w przemyśle i działalności wymagającej ciągłości pracy.

Dla kogo to rozwiązanie?

• Dla firm o wysokim zużyciu energii w godzinach wieczornych lub nocnych – np. zakłady produkcyjne, centra logistyczne, hotele.
• Dla firm, które chcą zwiększyć swoją niezależność energetyczną – np. gospodarstwa rolne, obiekty oddalone od sieci elektroenergetycznej.
• Dla przedsiębiorstw planujących rozbudowę instalacji PV w przyszłości – magazyn energii pozwala lepiej zarządzać rozproszoną produkcją energii.

Fotowoltaika, pompa ciepła i magazyn energii – jak to wygląda w praktyce?

Przykładowo, firma produkcyjna posiadająca moc paneli fotowoltaicznych na poziomie 100 kWp może:

• wykorzystać falownik do zarządzania produkcją energii;

• w ciągu dnia zasilać maszyny i urządzenia, a nadwyżki kierować do magazynu energii;
• wieczorem, gdy produkcja z paneli spada, pobierać energię z akumulatorów, unikając wysokich opłat za prąd z sieci;
• jednocześnie używać pompy ciepła, która wykorzystuje darmową energię słoneczną do ogrzewania hali, co obniża koszty operacyjne.

Takie rozwiązanie pozwala firmie na redukcję kosztów energii nawet o 50-70%, w zależności od skali inwestycji i optymalizacji systemu.

Odpowiedni falownik i wiele więcej znajdziesz w Solum Service

Zainwestuj w OZE w swojej firmie i zobacz, jak rachunki za prąd stają się jeszcze niższe! Zrobisz to razem z Solum Service – jedną z najlepszym marek na rynku. Wspieramy przedsiębiorstwa i zakłady przemysłowe w transformacji energetycznej. W ramach naszych usług dobieramy niezbędny osprzęt, w tym wysokiej klasy falowniki dopasowane do mocy modułów. Oprócz tego jesteśmy w stanie zintegrować fotowoltaikę z innymi rozwiązaniami bazującymi na energii odnawialnej m.in. magazynem energii oraz pompami ciepła.

Zadzwoń do nas już dziś i umów się na konsultacje. Nasi specjaliści zaprojektują dla Ciebie system uwzględniający zapotrzebowanie energii, orientację względem promieni słonecznych, a także możliwości, jakie daje działka lub połać dachowa.