Inwerter

Konieczność dbania o środowisko naturalne, rosnąca świadomość ekologiczna, potrzeba niezależności energetycznej oraz galopujące ceny prądu spowodowały, że w ostatnich latach pompy ciepła i fotowoltaika cieszą się ogromnym zainteresowaniem. Typowa instalacja fotowoltaiczna kojarzy się nam przede wszystkim z panelami słonecznymi. Tymczasem niezwykle istotnym elementem w całym systemie PV jest inwerter solarny, zwany także falownikiem. Urządzenie stanowi niejako serce całej instalacji, bez którego pobierana energia byłaby bezużyteczna. Co to jest inwerter, do czego służy, jakie są jego rodzaje oraz czym się kierować w jego wyborze? Odpowiadamy.

Inwerter - co to jest?

Inwerter, określany także falownikiem, to serce całej instalacji – urządzenie sterujące pracą systemu fotowoltaiki. Jego głównym zadaniem jest zamiana prądu stałego (DC) na prąd zmienny (AC), który umożliwia zasilanie urządzeń elektrycznych. Oprócz tego, falownik zapewnia bezpieczną i zrównoważoną pracę instalacji. Pełni również funkcję zabezpieczającą podczas awarii, kiedy następuje zanik napięcia w sieci. Odpowiada on wtedy za odłączenie instalacji PV i przerwanie dostawy energii do sieci publicznej. Inwerter fotowoltaiczny stanowi też narzędzie do komunikacji z systemem (posiada m.in. wbudowany moduł Wi-fi oraz oprogramowanie pozwalające śledzić pracę instalacji).

Zasada działania inwertera solarnego

Falownik nazywany jest także przemiennikiem częstotliwości. Wynika to z faktu, że jego nadrzędną funkcją jest zamiana wytwarzanego przez panele fotowoltaiczne prądu stałego DC na prąd zmienny AC, którego parametry umożliwiają zasilanie urządzeń elektrycznych oraz oddanie go do sieci energetycznej. Inną jego istotną rolą jest aktywne kontrolowanie i monitorowanie pracy całej fotowoltaiki. Dzięki niemu jest możliwe szybkie wykrywanie i diagnozowanie usterek. Zadaniem falownika jest też optymalizacja pracy systemu PV dzięki układowi śledzenia maksymalnego punktu poboru mocy (MPPT).

Funkcje inwertera fotowoltaicznego:

  • przetwarzanie prądu stałego (DC) w energię elektryczną, czyli prąd zmienny (AC), jaki znajduje się w sieciach niskiego napięcia (230 V / 50 H),
  • synchronizowanie instalacji PV z siecią elektroenergetyczną,
  • monitorowanie i zarządzanie systemem fotowoltaiki,
  • rejestrowanie danych eksploatacyjnych,
  • śledzenie MMPT (maksymalny punkt mocy modułów fotowoltaicznych),
  • diagnostyka błędów / automatyczny rozłącznik w razie awarii.

Rodzaje inwerterów

Inwertery solarne dzielimy ze względu na połączenie z siecią:

  • Inwerter off-grid (wyspowy) – falownik nie nawiązuje połączenia z siecią, nie oddaje do niej nadwyżek energii. Ma możliwość ładowania akumulatorów. Inwerter solarny tego typu często dostosowuje napięcie do potrzeb podłączonych urządzeń i baterii.
  • Inwerter on-grid (sieciowy) – falownik nawiązuje połączenie z siecią, oddaje do niej nadwyżki nagromadzonej energii. Dostosowuje napięcie do jego poziomu w sieci. Ten typ urządzenia nie pozwala na ładowanie akumulatorów.
  • Inwerter hybrydowy – połączenie funkcji dwóch wcześniejszych inwerterów. Pozwala wytwarzać prąd z modułów fotowoltaicznych oraz ładować akumulatory.

Inny podział falowników rozróżnia:

  • inwertery jednofazowe – dla mniejszych instalacji fotowoltaiki do kilku kW,
  • inwertery trójfazowe – dla fotowoltaiki o większej mocy niż kilka kW.

Jaki inwerter wybrać?

Przy wyborze falownika najważniejszą kwestią jest dopasowanie urządzenia do wybranych paneli fotowoltaicznych i mocy całej instalacji. W tym zakresie konieczne jest sprawdzenie parametru minimalnego napięcia śledzenia MPPT inwertera.

Innym ważnym parametrem przy wyborze falownika jest jego sprawność. Pod tym kątem falownik powinien gwarantować sprawność minimum 97%. Takie inwertery dostarczają m.in. Huawei, SolarEdge, SMA, Fronius, Sofar czy Growatt. Przed zakupem inwertera fotowoltaicznego zawsze skrupulatnie należy zapoznać się ze wszystkimi informacjami producenta – sprawdźmy m.in. certyfikaty czy szczególnie istotne warunki i okres gwarancji.

Sterowanie pracą inwertera fotowoltaicznego

Sterowanie inwerterem fotowoltaicznym jest proste i intuicyjne. Najczęściej urządzenia są wyposażone w wyświetlacz LCD ukazujący moc, napięcie, prąd DC i AC, a także dzienną, miesięczną i roczną produkcję energii. Do większości falowników są dedykowane aplikacje na smartfony, dzięki którym użytkownik zawsze i w każdym miejscu ma dostęp do informacji o działaniu swojej instalacji fotowoltaicznej.

Współczesne falowniki są urządzeniami bardzo zaawansowanymi. W prosty sposób pozwalają monitorować parametry układu. Pozyskane w ten sposób informacje są rejestrowane, a następnie przechowywane i prezentowane. Dzięki temu mamy pewność, że pozyskujemy optymalne nakłady energii, a także możemy szybko reagować na nieprawidłowości.

Monitoring instalacji fotowoltaicznej

Podczas użytkownania fotowoltaiki bardzo ważny jest bieżący monitoring parametrów instalacji. Pozwala to zachować optymalną wydajność układu, umożliwia optymalizację systemu oraz szybką reakcję na jakiekolwiek nieprawidłowości.

Możliwe jest oczywiście odczytywanie danych z wyświetlacza inwertera. Jednak najwygodniej robić to z poziomu tabletu lub smartfona. Umożliwiają to specjalne aplikacje na urządzenia mobilne, które oferuje większość producentów falowników. Instalację fotowoltaiczną najlepiej monitorować na bieżąco, jak najczęściej. Pozwala to na natychmiastową reakcję, gdy zauważymy występujące błędy.

Najlepsze na rynku inwertery solarne są powiązane ze specjalnymi oprogramowaniami, dzięki którym możemy analizować, porównywać dane, rejestrować parametry wejściowe i wyjściowe falownika, zbierać dane historyczne i je przetwarzać.

Synchronizacja instalacji fotowoltaicznej z siecią

Inwertery on-grid (sieciowe) oraz hybrydowe umożliwiają połączenie z siecią energetyczną. Dzięki temu zliczają energię wyprodukowaną przez naszą fotowoltaikę oraz odczytują ilość prądu pobranego z sieci. W jasny i czytelny sposób możemy poznać różnicę pomiędzy energią, jaką zużywamy na potrzeby gospodarstwa domowego a oddaną przez nasze panele do sieci. Najbardziej miarodajne będzie porównywanie tych danych w określonych cyklach, np. miesięcznych czy rocznych.

Układ MPTT: śledzenie mocy maksymalnej

MPPT to moduł śledzenia mocy maksymalnej. Wylicza idealne obciążenie dla całej instalacji fotowoltaicznej, bądź jej części, dzięki czemu może generować najwyższą możliwą moc. Jest to o tyle istotne, że dzięki temu systemowi, instalacja PV pozwala wykorzystywać nawet 20% więcej energii w porównaniu do falowników bez tego układu.

Co bardzo istotne – duże znaczenie ma także ilość MPPT. Inwestycja w optymalizatory mocy jest opłacalna. Dzięki nim MPTT będzie wyliczane dla każdego panelu osobno, co przełozy sie na wymierne oszczędności. Jest to bardzo ważne w przypadku, gdy mamy do czynienia z fotowoltaiką w miejscu, gdzie może dochodzić do jej zacienienia.