Jaki falownik do fotowoltaiki powinniśmy wybrać?

Falownik jest obok paneli fotowoltaicznych najważniejszym elementem każdej instalacji PV. Urządzenie to zamienia prąd stały wytworzony przez moduły fotowoltaiczne, z których składają się panele, na prąd zmienny, jaki płynie w każdym domowym gniazdku elektrycznym. Tym samym pozwala na wykorzystanie prądu wyprodukowanego przez promieniowanie słoneczne. W jaki sposób falownik przekształca energię elektryczną? Jakie inne zadania w instalacji PV pełni falownik? Jak wybrać konkretny model falownika? Podpowiadamy!

Co to jest falownik?

Falownik, określany też inwerterem fotowoltaicznym lub inwerterem solarnym, to urządzenie, które odpowiada za przetwarzanie i przekształcanie energii elektrycznej powstającej w modułach fotowoltaicznych. Zasada jego działania polega na zamianie napięcia stałego w napięcie przemienne o parametrach zgodnych z siecią niskiego napięcia, czyli 230/400 V 50 Hz. Bez udziału falownika nie byłoby możliwe wykorzystanie modułów fotowoltaicznych do zasilania urządzeń gospodarstwa domowego.

Jak działa inwerter w instalacji fotowoltaicznej?

Inwertery fotowoltaiczne składają się z następujących elementów:

klasycznego prostownika – który zasilany jest jedną z trzech faz napięcia przemiennego AC i odpowiada za prostowanie napięcia przemiennego na stałe,
stopnia pośredniego złożonego z kondensatorów – który stabilizuje i wygładza napięcie stałe, przechodzące do stopnia końcowego,
stopnia końcowego złożonego z tranzystorów – na tym etapie prąd stały przekształcany jest na prąd przemienny o określonych parametrach,
układu sterowania i zabezpieczeń – służy ochronie sieci przed awariami i odłącza zasilanie w chwili odczytania pomiarów o niewłaściwej mocy.

Jak wyjaśniliśmy wcześniej, kluczowym zadaniem inwertera fotowoltaicznego jest przekształcenie prądu stałego w prąd przemienny. Konieczność tej zamiany podyktowana jest faktem, że panele PV, które czerpią energię z promieni słonecznych, wytwarzają napięcie stałe (DC), a w instalacji elektrycznej gospodarstwa domowego występuje natomiast prąd przemienny (AC). W związku z tym napięcie stałe, wyprodukowane przez promieniowanie słoneczne padające na instalację, jest bezużyteczne do momentu opisanej przemiany.

Rodzaje falowników do fotowoltaiki

Falowniki do fotowoltaiki to urządzenia, wśród których możemy wyróżnić kilka podstawowych rodzajów. Najważniejszym czynnikiem różnicującym inwertery jest ich sposób połączenia z siecią. Z uwagi na to możemy wyróżnić:

falowniki on-grid (sieciowe) – jak wskazuje ich nazwa, urządzenia te nawiązują połączenie z siecią energetyczną. Dzięki temu pozwalają prosumentom na oddawania do zakładu nadwyżek wyprodukowanej przez siebie energii elektrycznej. Falowniki tego typu nie służą do ładowania akumulatorów.
falowniki off-grid (wyspowe) – falownik wyspowy nie nawiązuje połączenia z siecią, a to oznacza, że nie umożliwia oddawania do niej nadwyżek wyprodukowanej energii elektrycznej. Urządzenie to służy do ładowania akumulatorów, a zatem do magazynowania energii.
falowniki hybrydowe – urządzenia te łączą cechy obu wcześniej przedstawionych falowników. Jednocześnie współpracują z siecią publicznej i pozwalają na ładowanie akumulatorów. Od tradycyjnych urządzeń odróżnia je również większa liczba wejść i wyjść.

Falowniki do fotowoltaiki możemy podzielić również ze względu na ilość faz, do których się je przyłącza. W tej kategorii wyróżnia się inwertery jednofazowe – stosowane w przypadku mniejszych instalacji fotowoltaiki do kilku kW oraz falowniki trójfazowe do instalacji o większej mocy.

Falownik do fotowoltaiki – jaką pełni funkcję?

Przetwarzanie energii elektrycznej to kluczowa, choć nie jedyna funkcja falownika do fotowoltaiki. Urządzenie to realizuje również dodatkowe zadania, takie jak śledzenie układu MPPT. By zrozumieć, na czym ono polega, należy wyjaśnić, że MPPT (od ang. Maximum Power Point Tracker) to układ śledzenia punktu mocy maksymalnej modułów fotowoltaicznych. Większość falowników na rynku wyposażona jest w przynajmniej jeden taki układ, który zapewnia efektywne działanie instalacji PV.Dzieje się tak, ponieważ panale fotowoltaiczne nie mają bowiem ustalonego odgórnie punktu mocy maksymalnej (MPP). Ich moc jest zmienna i zależy od takich czynników, jak natężenie promieniowania i temperatura. Zadanie układu MPPT polega na śledzeniu tego punktu i sprawne dopasowywanie się do wskazywanej przez niego wartości. Dokładny układ MPPT w falownikach zapewnia największe uzyski energii elektrycznej w instalacji fotowoltaicznej – nawet o 20% wyższe w porównaniu z falownikami pozbawionymi tego układu.

Inwertery fotowoltaiczne – czym kierować się podczas wyboru właściwego rozwiązania?

Przy wyborze falownika do fotowoltaiki należy zwrócić uwagę na takie elementy, jak:

moc nominalna fotowoltaiki – rozumiana jako moc, jaką jest on w stanie oddać do sieci energetycznej. W mikroinstalacjach najczęściej spotykane są małe falowniki o mocy od 1,5 do 20 kW,
liczba układów MPPT – jak wspomnieliśmy, ta powinna wynosić przynajmniej jeden. Im jest ich więcej, tym wyższa cena urządzenia,
sprawność falownika – wyrażona stosunkiem skutecznej elektrycznej mocy wyjściowej prądu AC falownika do elektrycznej mocy wejściowej prądu DC,
sposób montażu – urządzenie może być montowane zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz budynku,
posiadane certyfikaty – urządzenie powinno posiadać wszelkie certyfikaty, potwierdzające jego zgodność z normami obowiązującymi na terenie Polski,
monitoring instalacji PV – warto, by falownik do fotowoltaiki zapewniał informacje o ilości energii wyprodukowanej przez instalację,
wysoka klasa ochronności oraz zakres temperatur pracy,
gwarancja na urządzenie – konkretny model falownika powinien oferować jak najdłuższą gwarancję,
poziom hałasu – najlepsze falowniki emitują hałas na poziomie 30 dB.

Jak wybrać falownik pod panele fotowoltaiczne: podsumowanie

Falownik to serce instalacji fotowoltaicznej. Z tego powodu z taką uwagą należy podejść do jego wyboru, kierując się nie tylko ceną urządzenia, ale przede wszystkim jego parametrami. Dobrej jakość falownik do fotowoltaiki zapewni efektywną produkcję energii elektrycznej i krótszy okres zwrotu inwestycji w odnawialne źródła energii.