Instalacja fotowoltaiczna to nie tylko panele fotowoltaiczne. Poniższy artykuł skupi się na roli i sposobie doboru właściwego falownika.
Czytelnik dowie się więcej o tym:
- Czym są falowniki i w jaki sposób się od siebie różnią?
- Gdzie zamontować falownik do fotowoltaiki?
- Jak dobrać moc falownika do instalacji fotowoltaicznej?
- Na co zwrócić uwagę przy wyborze falownika?
- Jaka jest różnica między falownikiem a inwerterem?
-
Jak wybrać inwerter, by praca instalacji fotowoltaicznej była optymalna i bezpieczna?
Co to jest falownik fotowoltaiczny?
Same moduły fotowoltaiczne jedynie zamieniają promieniowanie słoneczne w prąd stały Generatory fotowoltaiczne, w które je wyposażono wytwarzają napięcie stałe o wartościach dochodzących do 1000V. Takie napięcie musi być jednak przetworzone, aby można było je wykorzystać do zasilania odbiorników używanych na potrzeby przeciętnego gospodarstwa domowego. W tym celu stosuje się przetwornice napięcia, zwane również inwerterami do fotowoltaiki. Urządzenia te przekształcają prąd stały w prąd przemienny o napięciu 230 V i częstotliwości 50 Hz.
Zasada działania falownika fotowoltaicznego
Prąd stały jako zjawisko fizyczne to ruch elektronów w jedną stronę, natomiast w prądzie przemiennym elektrony zmieniają kierunek 50-60 razy na sekundę. Falownik fotowoltaiczny (stąd nazwa – prąd zaczyna falować) po prostu przerzuca napływający prąd stały w przód i w tył, odwracając styki. Przemienne napięcie dostarczane jest do sieci energetycznej w czasie rzeczywistym.
Najlepsze falowniki PV oferują ponadto następujące funkcje sterujące i regulacyjne: automatykę załączania i wyłączania, monitorowanie i synchronizację sieci, ograniczanie prądu wyjściowego i wejściowego, monitorowanie pracy obwodów wewnętrznych.
Rodzaje falowników fotowoltaicznych
Mikrofalowniki
Mikroinwertery umieszczane są pojedynczo na tyle panelu lub kilku paneli, najnowsze stosowane obecnie rozwiązania pozwalają na zastosowanie 1 mikroinwertera na 4 moduły.
Falowniki stringowe
Inwerter stringowy inaczej łańcuchowy to urządzenie samodzielne, zwykle instalowane w pobliżu skrzynki zabezpieczającej i licznika energii, z wejściami dla "łańcuchów" paneli. Panele fotowoltaiczne są połączone szeregowo, a koniec łańcucha łączy się z falownikiem fotowoltaicznym. Takie falowniki dla fotowoltaiki mogą posiadać wiele wejść i obsługiwać nawet farmy słoneczne, przy odpowiednio dobranej dużej mocy. Falowniki stringowe to niezwykle obszerna kategoria urządzeń, do której zaliczamy również:
- Falownik wyspowy - Urządzenie pracujące w autonomicznych instalacjach fotowoltaicznych typu off-grid, o których już wyżej wspomniano. Inwerter nie współpracuje z siecią, a nadwyżkę wyprodukowanej energii, która nie została wykorzystana od razu w ramach tzw. auto konsumpcji gromadzi w specjalnie do tego przygotowanych akumulatorach.
- Falownik sieciowy - Najpopularniejszy rodzaj inwertera typu on-grid, Pracuje tylko podłączony do sieci elektrycznej, w chwili zaniku napięcia odłącza stronę AC. To tak zwane zabezpieczenie przed pracą w trybie wyspowym.
Zarówno falownik wyspowy, jak i sieciowy mogą pracować w oparciu o optymalizatory mocy.
Czym różnią się między sobą falowniki fotowoltaiczne?
Falownik do paneli fotowoltaicznych jest kluczowym elementem instalacji PVf, by dokonać właściwego wyboru urządzenia dla danej elektrowni słonecznej, warto poznać różne rodzaje inwerterów i różnice występujące pomiędzy nimi. Kryteriów podziału falowników w instalacji fotowoltaicznej jest kilka.
Najlepiej znany podział różnicuje urządzenia na działające w systemach on-grid i off grid oraz funkcjonujące w obu wersjach falowniki hybrydowe. Przystosowanie do systemu on-grid to nic innego jak możliwość współpracy z siecią elektroenergetyczną. To właśnie te falowniki do fotowoltaiki są najczęściej wybierane przez prosumentów-osoby fizyczne, które rozliczają się z dostawcą energii w systemie opustów.
Falowniki wyspowe off-grid nieskonsumowaną energię, którą wyprodukowały panele magazynują w akumulatorach. Instalacja wyspowa, jak sama nazwa wskazuje, nie jest bowiem połączona z siecią żadnego z dostawców energii.
Inwertery hybrydowe to z kolei urządzenia, które są zdolne pracować w obu systemach sieciowym i wyspowym.
Jeszcze innym podziałem falowników do fotowoltaiki jest ten uwzględniający istnienie mikro falowników i tradycyjnego falownika stringowego. Na tym nie koniec. Technologia zna również kryterium podziału na urządzenia jednofazowe – przeznaczone do małych instalacji do 3,68kWp mocy i urządzenia trójfazowe obsługujące już znacznie większe elektrownie słoneczne.
Jako zupełnie inny typ falownika PV można potraktować inwerter SolarEdge. Dlaczego? Falownik do fotowoltaiki ten działa jedynie z optymalizatorami mocy podpiętymi do każdego panelu. Optymalizatory mają tyle samo zwolenników co przeciwników, a ich sposób działania i funkcjonalność jest tematem na odrębny artykuł.
Wszystkie te falowniki dla fotowoltaiki bez względu na rozmiar i posiadane funkcje mają jedno główne zadanie.
Koszt falownika fotowoltaicznego
Falownik fotowoltaiczny nie jest urządzeniem tanim, ale z wielu względów, o których pisano już wyżej nie należy na nim oszczędzać lub co gorsza kupować sprzętu używanego. Najbardziej korzystne ceny tego istotnego urządzenia można znaleźć u głównych dystrybutorów falowników danego producenta. Warto pamiętać, że ceny poszczególnych modeli mogą się różnić nawet o blisko 2 tysiące złotych w zależności od dystrybutora. Wynika to oczywiście z różnic dotyczących umów o współpracę. Najdroższe inwertery to rzecz jasna te o największej mocy oraz te wyposażone w oprogramowanie umożliwiające śledzenie, pracy, wydajności instalacji, a tym samym potencjalnych awarii i niebezpieczeństw.
Montaż falownika do fotowoltaiki
Powinien być wykonany przez profesjonalną firmę, we właściwej do tego celu lokalizacji. Jak wybrać najlepsze miejsce dla falownika do fotowoltaiki?
Urządzenie powinno zostać zainstalowane w zacienionym i najlepiej zadaszonym miejscu.
Wszystko po to, aby uchronić falownik przed bezpośrednim kontaktem z deszczem czy śniegiem. Falownik do fotowoltaiki nie powinien być również odchylony od pionu o więcej niż 15 stopni. Urządzenie powinno znaleźć się w stosownej odległości od krawędzi powierzchni, na której zostało zamontowane. Miejsce instalacji zawsze ma umożliwiać szybkie odłączenie falownika od zasilania w razie krytycznej awarii lub pożaru.
Jak wybrać falownik fotowoltaiczny? Na co zwrócić uwagę?
Obliczenie zapotrzebowania energetycznego budynku i co za tym idzie mocy instalacji fotowoltaicznej to nie jedyna kwestia, na którą warto zwrócić uwagę przy doborze falownika do fotowoltaiki.
Bardzo istotna jest właściwa proporcja pomiędzy mocą instalacji, a mocą falownika. Panele fotowoltaiczne w ciągu dnia dostarczają energię z różną mocą. Powinny one jednak jak najdłużej dostarczać energię o mocy zbliżonej do maksymalnej mocy falownika. Gdy panele generują większą moc niż maksymalna moc falownika, dochodzi do strat energii. Zaleca się, aby moc paneli wahała się w przedziale od 80 do 125% mocy falownika do fotowoltaiki. Sprawność całego systemu jest jednak najwyższa, gdy moc paneli zostanie przewymiarowana w stosunku do mocy falownika w granicach od 105 do 120%, a dla instalacji wschód-zachód może wynosić nawet ok. 160%. Dlaczego moc falownika może być mniejsza od mocy modułów fotowoltaicznych? W polskich warunkach pogoda rzadko pozwala na to, aby moduły PV pracowały z pełną mocą, „mniejszy” inwerter będzie zatem lepiej wykorzystywany.
To jeszcze nie wszystko.
Układ MPPT i jego znaczenie w doborze falownika fotowoltaicznego
Podczas gdy ilość światła słonecznego i temperatura paneli zmieniają się w ciągu dnia, zmianie ulega również ich charakterystyka prądowo-napięciowa, przy której mogą one dostarczyć maksymalnej mocy. Zadaniem MPPT modułu śledzenia mocy maksymalnej (MPPT - Maximum Power Point Tracking) jest nieustanne badanie charakterystyki paneli i dostosowanie prądu obciążenia w taki sposób, by osiągnąć maksymalną moc niezależnie od warunków pracy pojedynczego modułu solarnego. Jest on zatem odpowiedzialny za nadzór nad panelami PV, a dokładnie ich wydajnością. Obecnie falowniki do fotowoltaiki mają zazwyczaj dwa MPPT, pod każde wejście można podłączyć zatem moduły o jednej orientacji i kącie nachylenia. Dla małej elektrowni zainstalowanej na dachu jednospadowym jedno MPPT będzie wystarczające. Dwa MPP trackery to dobre rozwiązanie dla większych instalacji, które dodatkowo mają kilka orientacji, np. południe i zachód, wschód i zachód.
Jak ocenić firmę instalacyjną? Najbardziej obiektywny sposób, to ocena osprzętu i technologii na jakiej pracuje. Czy wybiera nowoczesne i zoptymalizowane pod kątem potrzeb klienta rozwiązania.
Poznaj produkty oferowane przez Revolt Energy S.A.
Czytaj też:
