Falownik do fotowoltaiki – dlaczego trzeba go mieć?
Instalacja PV składa się z wielu współpracujących ze sobą elementów. Jednym z najważniejszych z nich jest falownik, który odpowiada za przekształcanie prądu, a tym samym za możliwość korzystania z wytworzonej przez fotowoltaikę energii. Aby mógł on działać prawidłowo, powinien być idealnie dobrany do systemu PV. Dowiedz się jak to zrobić i na co zwrócić największą uwagę.
Co to jest falownik do fotowoltaiki?
Falownik, nazywany również inwerterem fotowoltaicznym, to jeden z najważniejszych elementów każdej instalacji fotowoltaicznej. Jest odpowiedzialny za przekształcanie prądu stałego (DC), generowanego przez panele fotowoltaiczne, w prąd przemienny (AC), zasilający urządzenia w gospodarstwach domowych oraz firmach. Bez niego wyprodukowana energia słoneczna nie byłaby dla nas użyteczna.
Standardowy falownik składa się z kilku głównych elementów:
-
Część wejściowa
-
Skrzynka zaciskowa
Odbiera przewody z paneli fotowoltaicznych, do których podłączone są zaciski. Zaciski te są oznaczone biegunami dodatnim (+) i ujemnym (-) i muszą być prawidłowo podłączone do falownika, aby uniknąć zwarć i uszkodzeń.
-
Ochronniki przepięciowe
Chronią falownik i instalację przed uszkodzeniami spowodowanymi wyładowaniami atmosferycznymi. Działają one poprzez odprowadzanie do ziemi nadmiarowych napięć.
-
Filtry DC
Usuwają z prądu stałego z paneli fotowoltaicznych zakłócenia i szumy, które mogą negatywnie wpływać na pracę falownika.
-
Układ elektroniczny
-
Moduł MPPT (Maximum Power Point Tracking)
Optymalizuje pracę paneli fotowoltaicznych, dostosowując ich napięcie i natężenie prądu do aktualnych warunków pracy. Dzięki temu moduły generują maksymalną możliwą moc w danym momencie.
-
Konwerter DC/AC
Przekształca prąd stały z paneli fotowoltaicznych w prąd przemienny o parametrach zgodnych z siecią elektroenergetyczną. Składa się on z tranzystorów, cewek i kondensatorów, które sterowane są przez układy scalone.
-
Sterownik
Kieruje pracą całego falownika, monitorując parametry pracy instalacji i dostosowując działanie poszczególnych elementów. Sterownik komunikuje się z modułem MPPT, konwerterem DC/AC i innymi komponentami falownika.
-
Filtry
-
Filtry EMI (Electromagnetic Interference)
Usuwają z prądu przemiennego generowanego przez falownik zakłócenia elektromagnetyczne, które mogą zakłócać pracę innych urządzeń elektrycznych.
-
Filtry dolnoprzepustowe
Oczyszczają prąd z wysokich częstotliwości, które mogą powodować straty mocy i negatywnie wpływać na pracę urządzeń.
-
Obudowa
Wykonana z wytrzymałego materiału (zwykle jest to aluminium lub tworzywo sztuczne) zapewnia ochronę komponentów wewnętrznych przed czynnikami zewnętrznymi, takimi jak kurz, wilgoć i uderzenia mechaniczne. Obudowa posiada otwory wentylacyjne, które umożliwiają odprowadzanie ciepła generowanego przez falownik podczas pracy. Zapewnia również stopień ochrony IP, który informuje o odporności obudowy na kurz i wodę.
Wśród dodatkowych elementów na niektórych modelach może znaleźć się również wyświetlacz informujący o aktualnych parametrach pracy instalacji czy złącza komunikacyjne, umożliwiające podłączenie falownika do komputera lub systemu monitorowania instalacji fotowoltaicznej.
Warto pamiętać, że falownik jest niezbędnym elementem każdej instalacji fotowoltaicznej. Bez niego panele fotowoltaiczne nie byłyby w stanie wygenerować prądu użytecznego w domach, zakładach pracy i firmach.
Jak działa falownik do fotowoltaiki?
Działanie falownika opiera się przede wszystkim na konwersji prądu stałego (DC) z paneli fotowoltaicznych na prąd przemienny (AC). Cały proces rozpoczyna się w panelach słonecznych, do których docierają promienie. W wyniku zjawiska fotowoltaicznego powstaje energia, która przekształcana jest w prąd elektryczny stały.
Tak powstała energia elektryczna przesyłana jest przewodami do falownika, gdzie następuje konwersja. Prąd DC jest przekształcany w prąd przemienny AC o parametrach zgodnych z siecią elektroenergetyczną (230 V lub 400 V, 50 Hz). Dzieję się to za sprawą konwertera, który składa się z tranzystorów, cewek i kondensatorów, sterowanych przez układy scalone.
Następnie prąd AC generowany przez falownik jest filtrowany, aby usunąć z niego zakłócenia i szumy, które mogą negatywnie wpływać na pracę urządzeń elektrycznych.
Stosuje się do tego filtry EMI (Electromagnetic Interference) i filtry dolnoprzepustowe. Oczyszczony prąd AC dostarczany jest do konkretnych urządzeń elektrycznych. Nadwyżka wyprodukowanej energii może zostać przesłana do sieci elektroenergetycznej i sprzedana.
Oprócz tego falownik spełnia również funkcje dodatkowe, np. monitoruje pracę instalacji PV czy chroni przed uszkodzeniami spowodowanymi wyładowaniami atmosferycznymi.
Funkcje falownika do fotowoltaiki
Falownik fotowoltaiczny to kluczowy element każdej instalacji PV, pełniący szereg istotnych funkcji, wykraczających poza podstawową konwersję prądu stałego z paneli na prąd przemienny. Nowoczesne urządzenia oferują wachlarz dodatkowych możliwości, zwiększających wydajność, bezpieczeństwo i funkcjonalność instalacji. Poznajmy bliżej podstawowe funkcje falownika.
-
Konwersja DC/AC
Sercem falownika jest układ konwersji DC/AC, który przekształca prąd stały o niskim napięciu generowany przez panele fotowoltaiczne w prąd przemienny o parametrach zgodnych z siecią elektroenergetyczną. Nowoczesne falowniki osiągają sprawność konwersji powyżej 97%, minimalizując straty energii.
-
Monitorowanie pracy instalacji
Falownik śledzi i rejestruje kluczowe parametry pracy instalacji, takie jak moc wyjściowa, napięcie i natężenie prądu, produkcja energii w ujęciu dziennym, miesięcznym i rocznym. Dane z monitoringu są zazwyczaj dostępne na wyświetlaczu falownika lub poprzez aplikację mobilną, umożliwiając bieżącą kontrolę efektywności instalacji.
-
Maksymalizacja pozyskiwania energii
Zaawansowany algorytm MPPT stale dopasowuje pracę falownika do aktualnych warunków pogodowych, wyciągając z paneli fotowoltaicznych maksimum mocy w danym momencie.
Zastosowanie tej technologii może zwiększyć pozyskiwanie energii o 30% w porównaniu do tradycyjnych falowników.
-
Zabezpieczenie
Prawidłowo działający falownik chroni instalację przed uszkodzeniami wywołanymi wyładowaniami atmosferycznymi, odprowadzając nadmiarowe napięcia do ziemi. Urządzenie wyposażono w zaawansowane układy, które zabezpieczają je przed zwarciami, przeciążeniami i przegrzaniem, gwarantując bezpieczną pracę instalacji.
-
Komunikacja i sterowanie
Modele sieciowe umożliwiają podłączenie do sieci elektroenergetycznej i sprzedaż nadwyżki wyprodukowanej energii. Nowoczesne falowniki oferują możliwość zdalnego sterowania i monitorowania pracy instalacji za pomocą Internetu lub aplikacji mobilnej.
Wśród dodatkowych funkcji tego typu urządzeń można znaleźć również możliwość prognozowania produkcji energii czy parowanie z systemem inteligentnego domu.
Rodzaje falowników do fotowoltaiki
Wybór odpowiedniego falownika do instalacji fotowoltaicznej ma znaczenie dla jej efektywności, bezpieczeństwa i funkcjonalności. Na rynku dostępnych jest wiele rodzajów urządzeń, różniących się budową, funkcjami i zastosowaniem. Poznajmy bliżej najpopularniejsze typy falowników.
-
Falowniki sieciowe
Stanowiące około 90% rynku falowników fotowoltaicznych. Przekształcają prąd stały z paneli fotowoltaicznych w prąd przemienny i synchronizują go z siecią elektroenergetyczną. Idealne do domów jednorodzinnych, firm i innych obiektów, które chcą korzystać z wyprodukowanej energii oraz oddawać nadwyżkę do sieci. Do ich zalet należy niska cena, wysoka dostępność, łatwa instalacja oraz możliwość sprzedaży nadwyżki energii. Nie posiadają zbyt wielu wad, lecz znaczącą jest brak zasilania awaryjnego w przypadku braku prądu w sieci.
-
Falowniki wyspowe
Zapewniają niezależność energetyczną w miejscach bez dostępu do sieci. Podobnie jak falowniki sieciowe, konwertują prąd DC na AC, ale nie synchronizują go z siecią. Idealne dla domków letniskowych, gospodarstw rolnych, budynków na odludziu i wszędzie tam, gdzie dostęp do sieci jest utrudniony lub niemożliwy. Wśród zalet należy wymienić fakt, iż dają one niezależność energetyczną i posiadają zasilanie awaryjne w przypadku braku prądu w sieci. Minusem tego typu rozwiązania jest wyższa cena, konieczność zastosowania akumulatorów do magazynowania energii i bardziej skomplikowana instalacja.
-
Falowniki hybrydowe
Łączą w sobie zalety falownika sieciowego i wyspowego: pracują w trybie sieciowym, gdy dostępna jest sieć elektroenergetyczna, a w przypadku jej braku przechodzą w tryb wyspowy, zapewniając zasilanie awaryjne. Idealne dla domów i obiektów, które chcą korzystać z zalet sieci elektroenergetycznej, ale jednocześnie mieć zabezpieczenie w postaci zasilania awaryjnego. Wśród zalet należy wymienić obecność zasilania awaryjnego oraz możliwość sprzedaży nadwyżki energii. Wadą jest najwyższa cena spośród wszystkich typów falowników i bardziej skomplikowana instalacja.
-
Falowniki mikroinwerterowe
Innowacyjne rozwiązanie montowane przy każdym panelu fotowoltaicznym, co zapewnia niezależną pracę każdego modułu. Urządzenia te przekształcają prąd DC z pojedynczego panelu na prąd AC, eliminując straty mocy na poziomie instalacji. Idealne dla dachów o nieregularnym kształcie, zacienionych lub z panelami o różnej orientacji. Wśród ich zalet należy wymienić wysoką sprawność, brak centralnego punktu awarii, łatwy montaż i serwis. Minusem jest wysoka cena oraz duża liczba komponentów, zwłaszcza kabli i przyłączeń oraz większe zagrożenie pożarowe na dachu.
-
Falowniki trójfazowe
Przeznaczone do instalacji o mocy większej niż 3 kWp. Wykorzystywane zarówno w domkach, jak i firmach, gospodarstwach rolnych i innych obiektach. Idealne do zasilania maszyn i urządzeń trójfazowych. Zaletą tego typu rozwiązań jest nakierowanie na duże obciążenia oraz wysoka moc wyjściowa. Falowniki trójfazowe to najpopularniejsze urządzenia stosowane w instalacjach fotowoltaicznych.
Na co zwracać uwagę przy wyborze falownika?
Wybór odpowiedniego falownika do instalacji fotowoltaicznej jest niezbędny dla jej efektywności, bezpieczeństwa i funkcjonalności. Źle dobrany model może obniżyć wydajność systemu, a nawet doprowadzić do jego awarii. Dlatego tak ważne jest, aby przed zakupem zwrócić uwagę na kilka kluczowych kwestii:
-
Moc falownika
Moc falownika powinna być zbliżona do łącznej mocy paneli fotowoltaicznych w instalacji. Zaleca się, aby stanowiła ona od 80% do 120% mocy paneli. Nieznaczne przewymiarowanie falownika (do 20%) może być korzystne w przypadku planowanego rozbudowy instalacji w przyszłości.
-
Typ falownika
Należy go dobrać do potrzeb użytkowników oraz pod kątem współpracy z instalacją. O charakterystyce każdego typu wspominaliśmy w poprzednim rozdziale artykułu.
-
Funkcje dodatkowe
Opcje i funkcje dodatkowe odpowiadają za wygodę użytkowania, a także podnoszą bezpieczeństwo systemu PV. Wśród najbardziej pożądanych znaleźć można m.in. monitoring pracy instalacji, możliwość zdalnego zarządzania, ochronę
przed przepięciami, a także możliwość łączenia ze smart home oraz podpięcie do niego magazynu energii
-
Marka i jakość
Wybór renomowanego producenta gwarantuje wysoką jakość wykonania, niezawodność pracy i dostępność serwisu. Falownik musi posiadać certyfikaty bezpieczeństwa i gwarancję na minimum 5 lat.
-
Cena
Falowniki to istotny wydatek w instalacji fotowoltaicznej. Przed zakupem warto porównać ceny różnych modeli, biorąc pod uwagę ich moc, funkcje i jakość. Nie zawsze najtańszy falownik jest najlepszym wyborem. Należy kierować się przede wszystkim parametrami technicznymi i renomą producenta.
Masz problem z wyborem falownika do swojej instalacji PV? A może szukasz fachowców, którzy zaplanują dla Ciebie cały system fotowoltaiczny? Postaw na Solum Service! Działamy na rynku energii odnawialnej od wielu lat, oferując usługi z zakresu projektowania, doboru, montażu i serwisu fotowoltaiki, magazynów energii, pomp ciepła i ładowarek samochodowych