Co to jest inwerter (falownik) fotowoltaiczny? Jak działa?

Z czego zbudowane są instalacje słoneczne? Większość osób zapytanych o tę technologię wskaże panele fotowoltaiczne. Jednak to nie wszystko. W rzeczywistości sercem wszystkich systemów fotowoltaicznych są falowniki, czyli inwertery. Dowiedz się, czym dokładnie są te urządzenia, jak działają oraz jaką rolę odgrywają w tej technologii.

Co to jest inwerter fotowoltaiczny?

Aby zrozumieć, co to jest inwerter fotowoltaiczny, warto na początek przyjrzeć się pracy samego systemu PV. Jak to się dzieje, że generuje prąd?

Pierwszym ważnym elementem systemu są panele słoneczne. To na nie pada promieniowanie, które wywołuje wzbudzenie elektronów w atomach krzemu, w efekcie czego powstaje prąd stały. Sęk w tym, że jego parametry techniczne nie są zgodne z wymogami urządzeń i instalacji elektrycznych w budynku. Do ich zasilania jest potrzebny prąd zmienny. Dlatego energię wytworzoną przez panele słoneczne należy przekształcić.

I tu właśnie do gry wkracza inwerter fotowoltaiczny. Ma on za zadanie przekształcenie prądu stałego w prąd przemienny o charakterystyce odpowiadającej wymogom systemu.

Typowy inwerter składa się z:

• układu mostkowego tranzystorowego, nazywanego też mostkiem kluczy. To element, który jest odpowiedzialny za kluczową funkcję falowników, czyli za przekształcenie prądu stałego w prąd przemienny o wymaganych parametrach,
• układu wejściowego – to miejsce, w którym energia z modułów fotowoltaicznych „wchodzi” do falownika, aby została poddana przekształceniu. Tu znajdują się często układy śledzenia MPPT, jak również zabezpieczenia systemu fotowoltaicznego, np. bezpieczniki, rozłączniki oraz ograniczniki przepięć,
• układu wyjściowego – jest on miejscem, z którego prąd jest przekazywany dalej do licznika oraz do systemu. Znajdują się tu m.in. dławiki, czyli filtry przeciwzakłóceniowe.

Warto pamiętać, że budowa poszczególnych inwerterów może być zróżnicowana, a dobór odpowiedniego urządzenia jest uzależniony od wymagań całej instalacji fotowoltaicznej.

Jak działa inwerter (falownik) fotowoltaiczny?

Działanie inwertera ma kluczowe znaczenie dla prawidłowej pracy systemu fotowoltaicznego: to on dba o uzyskanie optymalnych parametrów prądu – bezpiecznego dla domowych urządzeń. Warto jednak wiedzieć, że nie są to wszystkie funkcje, jakie pełnią inwertery.

Ponadto falowniki:

• monitorują pracę całego systemu – to one dostarczają informacji o tym, ile energii wyprodukowała instalacja fotowoltaiczna oraz jakie są jej parametry. Dziś większość z nich daje zdalny dostęp do informacji o wydajności pracy całego systemu, więc monitorowanie pracy fotowoltaiki może się odbywać np. za pośrednictwem komputera czy telefonu, przez specjalną aplikację;
• synchronizują pracę instalacji fotowoltaicznej z siecią elektryczną – inwerter, w instalacjach on-grid oraz hybrydowych, jest połączony z licznikiem dwukierunkowym, co umożliwia też bieżące monitorowanie poboru energii z sieci,
• wspierają zabezpieczenie systemu przed awariami oraz optymalizację jej działania –umożliwia to układ MPPT, który śledzi maksymalny punkt mocy modułów fotowoltaicznych oraz działa jako automatyczny rozłącznik, gdyby po stronie DC doszło do przepięcia.

Jak zatem widać falowniki to urządzenia, bez których fotowoltaika nie mogłaby działać. Dlatego tak ważne jest, aby dobrać odpowiedni inwerter do wymagań konkretnej instalacji. Tylko tak możliwa jest efektywna i bezpieczna produkcja i dystrybucja darmowej energii elektrycznej.

Jakie rodzaje inwerterów wyróżniamy?

Inwertery to urządzenia, które są dostępne w wielu odmianach. Dobór tej odpowiedniej to gwarancja niezawodnej pracy całej instalacji. A jakie falowniki wyróżniamy? Najczęstszy podział to ten odnoszący się do rodzaju systemu, jaki ma pracować w domu, gospodarstwie rolnym czy firmie.

Z tej perspektywy wyróżniamy:

• inwertery sieciowe (on-grid) – to tego typu falowniki są najczęściej wybierane do domu, ponieważ pozwalają na przyłączenie systemu PV do licznika prądu, co stwarza możliwość dwukierunkowego przesyłu energii elektrycznej,
• inwertery off-grid – to te montowane w systemach, gdzie nie jest wymagana synchronizacja instalacji fotowoltaicznej z siecią energetyczną. Takie rozwiązanie w Polsce jest rzadkością, ponieważ systemy off-grid są znacznie bardziej kosztowne, a jednocześnie mogą nie zaspokoić w pełni zapotrzebowania energetycznego budynku,
• inwertery hybrydowe – są dostosowane do pracy w instalacjach hybrydowych, a więc takich, w których istnieje możliwość współpracy z siecią, ale nie jest ona konieczna do działania całego systemu.

Pod tym względem dopasowanie konkretnego falownika jest ściśle związane ze specyfiką planowanego systemu. Inwerter musi być dostosowany do tego, jak będzie pracowała instalacja fotowoltaiczna, tzn. czy zostanie przyłączona do sieci, czy też będzie działała niezależnie.

Jakie są parametry inwerterów?

Patrząc na rodzaje inwerterów, warto wiedzieć, że różnią się one między sobą również pod kątem parametrów technicznych. One również determinują sposób funkcjonowania falowników i całej instalacji.

Najważniejsze z nich to:

• obecność lub brak obecności transformatora – w tym kontekście wyróżnia się inwertery beztransformatorowe (lżejsze i tańsze, ale i bardziej narażone na ewentualne awarie) oraz transformatorowe (bezpieczniejsze, wyposażone w izolację galwaniczną i sprzyjające utrzymanie optymalnego napięcia całego systemu PV),
• liczba faz – inwerter może być jedno- lub trójfazowy. Dobór odpowiedniej wersji jest uzależniony głównie od mocy systemu PV.

Warto też pamiętać, że w zależności od tego, jaką moc ma instalacja, można zastosować albo inwerter centralny, do którego podpięte są wszystkie moduły, albo mikroinwertery – każdy z nich obsługuje indywidualnie jeden moduł. To drugie rozwiązanie bywa stosowane przy ryzyku zacienienia instalacji.

Innymi parametrami, które mają znaczenie są:

• sprawność, z jaką pracuje inwerter – najistotniejsza z perspektywy funkcjonalnej jest tzw. sprawność ważona,
• obecność modułów MPPT i ich ilość – im jest ich więcej, tym precyzyjniej można optymalizować pracę instalacji, jednak należy ją dobrać (a co za tym idzie – typ inwertera) do warunków każdej instalacji.

Warto także zwrócić uwagę na to, czy dany inwerter jest zgodny z normami obowiązującymi w Unii Europejskiej oraz na jego markę.

Jak dobrać falownik do paneli fotowoltaicznych?

Dobór odpowiedniego inwertera do instalacji fotowoltaicznej to kluczowa kwestia. Nie ma jednego, uniwersalnego rozwiązania.

Aby podjąć decyzję, należy:

• określić moc instalacji – jeśli przekracza ona 3,68 kWp, konieczna jest inwestycja w inwerter trójfazowy,
• przyjrzeć się ryzyku zacienienia i zadecydować, czy są potrzebne optymalizatory mocy,
• dopasować sprawność urządzenia do mocy, jaką ma dawać.

Najlepiej, aby zajęli się tym specjaliści.

Jak podłączyć falownik fotowoltaiczny do sieci

Podłączenie inwertera wymaga wykonania prac zarówno po stronie AC, jak i DC. Aby zrobić to prawidłowo, należy wybrać optymalne miejsce na umieszczenie urządzenia – nienarażone na wilgoć, zabrudzenie, łatwo dostępne i usytuowane z dala od elementów palnych. Ważna może być też odległość od licznika dwukierunkowego.

W jaki sposób monitoruje się działanie inwertera fotowoltaicznego?

Większość inwerterów jest wyposażona w moduły monitorujące pracę całego systemu – część z nich dostarcza tych informacji zdalnie. Wiele zależy od tego, jaki falownik zostanie wybrany, warto więc omówić tę kwestię z firmą, która zajmie się wykonaniem fotowoltaiki.

W jaki sposób wybrać inwerter fotowoltaiczny?

Nie wiesz, jaki falownik dobrać do fotowoltaiki w domu czy firmie? Znalezienie optymalnego rozwiązania może być wyzwaniem, a niewłaściwy wybór – prowadzić do zmniejszenia produkcji energii czy nieprawidłowej pracy systemu. Dlatego powierz dopasowanie elementów systemu ekspertom. Pomoc uzyskasz u naszych doradców.