Jaki falownik do fotowoltaiki?

Falownik – inaczej inwerter – jest kluczowym elementem instalacji fotowoltaicznej. Przede wszystkim zamienia prąd stały (DC) produkowany przez panele fotowoltaiczne na prąd przemienny (AC) używany do zasilania urządzeń elektrycznych. W tym artykule skupimy się na zagadnieniu, jaki falownik dla fotowoltaiki sprawdza się najlepiej w określonych warunkach.

Jakie zadania pełni falownik?

Falownik nie tylko zamienia prąd stały na przemienny (dostępny w gniazdkach elektrycznych), lecz także steruje instalacją fotowoltaiczną, monitoruje jej działanie i zapewnia bezpieczeństwo. Jakie dokładnie pełni zadania?

• zamienia prąd stały na przemienny (230 V / 50 Hz);
• synchronizuje instalację PV z siecią energetyczną;
• zarządza instalacją fotowoltaiczną;
• monitoruje działanie fotowoltaiki i rejestruje dane eksploatacyjne;
• śledzi MMPT (maksymalny punkt mocy modułów fotowoltaicznych);
• posiada automatyczny rozłącznik w razie awarii.

Falownik jest niezbędny do pracy całego systemu pv – jeśli przestanie działać, nie otrzymamy prądu z paneli fotowoltaicznych. W tej sytuacji kluczowa staje się decyzja, jaki falownik do fotowoltaiki wybrać w przypadku konkretnej instalacji.

Chcesz dowiedzieć się, jaki falownik dla fotowoltaiki sprawdzi się dla Twojej nieruchomości?

Prześlij Twój numer telefonu. Przygotujemy BEZPŁATNĄ analizę dla Ciebie!

---dolnośląskiekujawsko-pomorskielubelskielubuskiełódzkiemałopolskiemazowieckieopolskiepodkarpackiepodlaskiepomorskieśląskieświętokrzyskiewarmińsko-mazurskiewielkopolskiezachodniopomorskie

Zgadzam się na otrzymywanie za pomocą środków komunikacji elektronicznej, w tym poczty elektronicznej i telefonów komórkowych, informacji handlowej, e-mail w rozumieniu art. 10 ustawy z dnia 18 lipca 2002 roku o świadczeniu usług drogę elektroniczną.

Podział falowników

Istnieje kilka kryteriów, według których możemy pogrupować inwertery fotowoltaiczne (falowniki). Między innymi, z uwagi na zasadę działania czy sposób połączenia z siecią energetyczną. Wybór właściwego falownika zależy zarówno od mocy instalacji fotowoltaicznej, jak warunków jej działania (np. częściowego zacienienia).

Podział falowników ze względu na zasadę działania

• falownik łańcuchowy – jeden inwerter na całą instalację;
• falownik łańcuchowy plus optymalizatory mocy – jeden inwerter na instalację i optymalizator dla każdego panelu;
• mikroinwerter (mikrofalownik) – każdy panel ma własny inwerter.

Falownik jest urządzeniem zawierającym złożoną elektronikę i bezsprzecznie bardziej podatnym na uszkodzenia niż moduły fotowoltaiczne. Dlatego w zdecydowanej większości instalacji wybierany jest wariant z falownikiem łańcuchowym sterującym całą fotowoltaiką.

Podstawową zaletą takiego rozwiązania jest niższy koszt, prostsza instalacja i łatwość wymiany w przypadku awarii (falownik łańcuchowy na ogół montuje się w dostępnym miejscu).

Optymalizatory mocy (dołączone do falownika łańcuchowego) lub mikroinwertery są zalecane w instalacjach narażonych na określone problemy. Jednym z nich jest systematycznie zacienianie paneli, np. przez sąsiedni obiekt (drzewo, komin).

Inną sytuacją może być specyficzne ukształtowane dachu wymuszające różny kąt nachylenia paneli i w konsekwencji nierównomierne ich nasłonecznienie. Jest to duża niedogodność, gdyż moc całej instalacji dostosowuje się do mocy najsłabszego modułu.

Mikroinwertery vs optymalizatory mocy

Mikroinwertery i optymalizatory mocy to urządzenia elektroniczne, które umożliwiają niezależne sterowanie poszczególnymi modułami fotowoltaicznymi. Pomagają więc rozwiązywać podobne problemy. Jednak jest między nimi sporo różnic.

Mikroinwertery są niezależnymi urządzeniami, które konwertują prąd DC w prąd AC dla każdego panelu oddzielnie. Taka konfiguracja bardzo ułatwia ewentualną rozbudowę fotowoltaiki o dodatkowe moduły.

Minusem takiego rozwiązania jest wyższy koszt całej instalacji oraz większa ilość urządzeń elektronicznych w systemie, które potencjalnie mogą ulec awarii. Dodatkowo wymiana zepsutego mikroinwertera bywa pracochłonna, gdyż urządzenia te są zamontowane pod panelami, które obsługują.

Optymalizatory mocy są urządzeniami nieco prostszymi, a w konsekwencji są tańsze i nie zwiększają znacząco kosztów instalacji. Jednak samodzielnie nie zmieniają prądu DC wytwarzanego przez poszczególne panele na AC dostępny w gniazdkach. Wymagają więc połączenia z centralnym falownikiem łańcuchowym.

Podział falowników ze względu na zasilanie

• falownik 1-fazowy;
• falownik 3-fazowy.

Tak naprawdę zastosowanie falownika 1 lub 3-fazowego najczęściej jest zależne od mocy konkretnej instalacji fotowoltaicznej. Jeśli moc naszej fotowoltaiki nie przekracza 3kW, do dyspozycji mamy tylko falowniki jednofazowe. W takim przypadku istotna jest ocena obciążenia każdej z faz używanych w budynku. Najkorzystniejsze jest podłączenie falownika do najbardziej obciążonej fazy, by zasilić ją prądem z modułów fotowoltaicznych. W mniej obciążonych fazach możemy korzystać z prądu z sieci energetycznej.

Dla instalacji pv o mocy wyższej niż 3,68 kW musimy się zdecydować na falownik trójfazowy. Wynika to z wymagań OSD (Operatora Systemu Dystrybucyjnego). Należy zwrócić uwagę, że nie ma możliwości technicznej i prawnej podłączenia falownika trójfazowego do przyłącza 1-fazowego. W takiej sytuacji należy zwrócić się do operatora o zmianę przyłącza.

Tak więc pole manewru mamy w przypadku instalacji między 3 kW a 3,68 kW. Falownik trójfazowy jest nieco bardziej wydajny dzięki bilansowaniu międzyfazowemu. Przy czym jest także droższy, przeciętnie od 10 do 20%, więc koszt jego zakupu może się nie zwrócić w ciągu kilkunastu lat. Dla wyboru danego rodzaju falownika istotny może być rodzaj posiadanego przyłącza. Zmiana na przyłącze 3-fazowe nie zawsze jest możliwa, np. z uwagi na warunki techniczne budynku.

Podział falowników ze względu połączenie z siecią energetyczną

• falownik wyspowy (off grid) – nie przekazuje nadwyżek prądu do sieci energetycznej;
• falownik sieciowy (on grid) – jest zsynchronizowany z siecią energetyczną;

Inwerter wyspowy nie przekazuje do sieci energetycznej nadwyżki energii elektrycznej z modułów fotowoltaicznych. Wyprodukowana energia może być przechowana w specjalnym akumulatorze.

Falownik wyspowy bywa stosowany na przykład w domkach letniskowych. Zazwyczaj inwestorzy rezygnują wtedy z akumulatora, z uwagi na znaczny koszt takiego rozwiązania. W takiej instalacji prąd wytworzony przez panele fotowoltaiczne wykorzystywany jest tylko do bieżącej pracy urządzeń.

Falownik sieciowy (on-grid) współpracuje z siecią energetyczną i może do niej przekazywać nadwyżki wyprodukowanej energii elektrycznej. W tym rozwiązaniu zewnętrzna sieć energetyczna pełni rolę swoistego “magazynu energii”.

Zgodnie z aktualnymi zasadami, możemy odebrać do 80% energii przekazanej do sieci. Jest to bardzo korzystne rozwiązanie, bo możemy korzystać z darmowego prądu w czasie, gdy panele fotowoltaiczne go nie produkują (np. po zachodzie słońca). Stąd falowniki sieciowe są zdecydowanie bardziej popularne.

Instalacje fotowoltaiczne hybrydowe

Należy zwrócić uwagę na coraz popularniejszy trend wzbogacania fotowoltaiki o magazyny energii. Możemy wtedy zyskać większą autonomię w gospodarowaniu wyprodukowaną energią i zwiększyć autokonsumpcję prądu z paneli.

Magazyn energii podłączony do instalacji posiadającej falownik sieciowy pozwala uzyskać system hybrydowy. Po naładowaniu akumulatora, nadwyżki energii dostarczonej przez moduły fotowoltaiczne mogą zostać przekazane do zewnętrznej sieci energetycznej.

Istotne parametry falowników fotowoltaicznych

Sprawność falownika

Sprawność falownika to stosunek elektrycznej mocy wejściowej prądu stałego do elektrycznej mocy wyjściowej prądu zmiennego. Wielkość ta jest zmienna i zależy m.in. od projektu i warunków pracy instalacji. Sprawność maksymalna jest parametrem opisującym efektywność konwersji DC / AC w optymalnych warunkach.

Sprawność europejska to sprawność będąca średnią ważoną sprawności falownika w różnych warunkach nasłonecznienia, które są typowe dla Europy Środkowej. Do marek inwerterów osiągających sprawność ważoną powyżej 97% należą m.in. Fronius, Schneider, Huawei, Sofar czy Growatt.

Napięcie startu

Ten parametr określa, jakie minimalne napięcie dostarczone z paneli fotowoltaicznych powoduje wzbudzenie inwertera. Falownik posiadający niższe napięcie startowe może pracować przy mniejszym nasłonecznieniu. Tak więc rano włącza się wcześniej niż inwertery z wyższym napięciem startowym, a wieczorem później przechodzi w stan uśpienia. Dłuższy czas pracy instalacji fotowoltaicznej przekłada się na większą ilość dostarczonego przez nią prądu.

Niskie wartości napięcia startu wynoszą około 80V dla inwerterów jednofazowych oraz 140-200V dla inwerterów trójfazowych.

Napięcie maksymalne

Napięcie maksymalne falownika określa maksymalną liczbę paneli fotowoltaicznych, jaką możemy połączyć szeregowo w jednym ciągu. Ma to wpływ między innymi koszty okablowania czy zabezpieczeń po stronie DC.

Przykładowo do falownika posiadającego napięcie maksymalne 1000V, możemy podłączyć w jednym szeregu około 24 modułów. W przypadku inwertera z napięciem maksymalnym 800V, będzie to w granicach 20 paneli w jednym ciągu.

Napięcie maksymalne powinno wynosić 500-550V dla falowników jednofazowych, a około 1000V dla trójfazowych.

Zakres napięć pracy MPPT

Parametr ten bywa określany także jako Punkt śledzenia mocy maksymalnej (ang. Maximum Power Point Tracking).

W podanym zakresie napięć pracy falownik powinien pracować z maksymalną wydajnością dla danego nasłonecznienia. W tym przedziale inwerter wykorzystuje algorytm przeszukiwania punktu mocy maksymalnej MPP ((ang. Maximum Power Point) paneli fotowoltaicznych. Szerszy zakres pracy MPPT oznacza wyższą wydajność falownika w skali roku.

Stopień ochrony IP

Wyższa wartość stopnia ochrony IP świadczy o większej odporności falownika na działanie warunków atmosferycznych.

Parametr ten nabiera dużego znaczenia w sytuacji, gdy planujemy montaż inwertera na zewnętrznej ścianie budynku lub na konstrukcji gruntowej. Wtedy nie powinniśmy brać pod uwagę niższego stopnia ochrony niż IP65. Wartość 65 określa stopień ochrony przed ciągłym strumieniem wody.

Kryteria wyboru falownika – jaki falownik dla fotowoltaiki?

Niezawodność i bezawaryjność

Falownik jest złożonym urządzeniem elektronicznym, które przetwarza duże ilości prądu wytwarzanego przez panele fotowoltaiczne. Jest więc najbardziej newralgiczną i mającą najkrótszą żywotność częścią instalacji fotowoltaicznej.

Wskazówką pozwalającą znaleźć marki, których produkty są odporne na niekorzystne czynniki (np. temperaturę czy zmienne warunki) są testy prowadzone przez instytut PVEL. Nagrody TOP PERFORMER za odporność zdobywają w nich takie marki jak Fronius, Schneider czy Huawei.

Oprócz sprawdzonej marki, duży wpływ na żywotność naszego inwertera może mieć wybór firmy instalującej fotowoltaikę. Solidny instalator wykona projekt uwzględniający wybór falownika, który najlepiej się sprawdzi w konkretnych warunkach. Duże znaczenie ma także montaż wykonany przez certyfikowany zespół.

Certyfikaty

Niezbędnym minimum weryfikującym przydatność danego falownika jest posiadanie przez niego certyfikatów:

• certyfikat zgodności z normą PN-EN 61000-3-2 i PN-EN 61000-3-3 (dla falowników o prądzie <16A na fazę); PN-EN 61000-3-12 i PN-EN 61000-3-11 (przy prądzie 16-75A na fazę);
• certyfikat zgodności z normą PN-EN 50438;
• deklarację zgodności z dyrektywą 2014/35/UE (niskonapięciową);
• deklarację zgodności z dyrektywą 2014/30/UE (kompatybilności elektromagnetycznej).

Gwarancja

Tradycyjnie długość długość gwarancji jest miernikiem zaufania producenta do swojego produktu. Raczej nie warto skusić się na model falownika z gwarancją krótszą niż 5 lat. Dobre urządzenia mają gwarancję na 10 lat, a czasem dłużej.

Istotne są także zapisy określające m.in. sposób zgłaszania usterek, gwarantowana pomoc ze strony obsługi klienta, wykaz uszkodzeń objętych gwarancją, maksymalny czas zgłoszenia usterki itp.

Chcesz dowiedzieć się, jaki falownik dla fotowoltaiki sprawdzi się dla Twojej nieruchomości?

Prześlij Twój numer telefonu. Przygotujemy BEZPŁATNĄ analizę dla Ciebie!

---dolnośląskiekujawsko-pomorskielubelskielubuskiełódzkiemałopolskiemazowieckieopolskiepodkarpackiepodlaskiepomorskieśląskieświętokrzyskiewarmińsko-mazurskiewielkopolskiezachodniopomorskie

Zgadzam się na otrzymywanie za pomocą środków komunikacji elektronicznej, w tym poczty elektronicznej i telefonów komórkowych, informacji handlowej, e-mail w rozumieniu art. 10 ustawy z dnia 18 lipca 2002 roku o świadczeniu usług drogę elektroniczną.

Monitoring wydajności i wykrywanie niebezpieczeństw

Monitoring pozwala śledzić zarówno wydajność instalacji fotowoltaicznej, jak pozwala wychwycić nieprawidłowości działania. Większość dostępnych na rynku falowników jest wyposażona w wyświetlacz umożliwiający odczyt danych.

Niektórzy producenci oferują dodatkowe oprogramowanie umożliwiające analizę parametrów falownika, a czasem zbieranie i przewarzane danych z całego okresu działania. Zdarzają się też falowniki z funkcją przesyłanie danych do centrum zbierania i przetwarzania. Można je wtedy analizować za pomocą strony internetowej lub dedykowanej aplikacji.

Falowniki wyposażone są także w układy do wykrywania poważnych usterek instalacji pv, takich jak łuk elektryczny czy problemy z uziemieniem.

Jakość układu MPPT

Układ śledzenia mocy maksymalnej wylicza idealne obciążenie dla instalacji fotowoltaicznej, co umożliwia generowanie najwyższej możliwej mocy.

Praca tego układu ma duże znaczenie, gdyż ogniwa fotowoltaiczne oddziałują na siebie nawzajem. Zacienione czy gorzej doświetlone ogniwa wpływają na sekcję panelu, z kolei panele osiągające mniejszą moc obniżają moc całej instalacji pv.

Właściwe ustalenie punktu mocy maksymalnej jest kluczowe dla uzyskania optymalnej mocy fotowoltaiki. Do marek falowników, które zdobyły nagrodę TOP PERFORMER za moduł MPPT należy np. Huawei.

Ilość MPPT

W wielu przypadkach znaczenie może mieć także ilość modułów MPPT. Chodzi tu przede wszystkim o instalacje, w których nie można uniknąć systematycznego zacieniania paneli.

Dysponując jednym MPPT musimy się liczyć z sytuacją, że jeden zacieniony panel obniży wydajność całej instalacji pv. Mając dwa takie moduły ryzykujemy już tylko negatywny wpływ na połowę paneli.

Jeśli chcemy jeszcze bardziej ograniczyć wpływ okresowo zacienionych paneli na instalację, musimy zainwestować w optymalizatory mocy lub mikroinwertery. Wtedy punkt śledzenia mocy maksymalnej będzie wyliczany dla każdego panelu osobno.

Optymalizacja może zwiększyć ilość otrzymywanej energii elektrycznej nawet do kilkunastu procent w skali roku. Trzeba jednak wziąć pod uwagę wzrost ryzyka awarii, które jest związane z większą ilością urządzeń elektronicznych w instalacji pv.

Jaki falownik dla fotowoltaiki – poziom hałasu

Emisja hałasu może mieć spore znaczenie, szczególnie jeśli falownik jest zamontowany wewnątrz budynku lub na zewnątrz w pobliżu okien. Falowniki to w większości raczej ciche urządzenia o poziomie hałasu poniżej 25dB. Jednak są też inwertery, które emitują hałas na znacznie wyższym poziomie, nawet do 65dB.

Informacja o poziomie hałasu zazwyczaj jest podana w karcie katalogowej. Warto wziąć ją pod uwagę przed podjęciem decyzji o lokalizacji falownika.

Żywotność falowników

Przyjmuje się, że dobrze dobrany falownik solidnej marki powinien pracować bez napraw przez około 10 – 15 lat. Oczywiście pomijając pechowe sytuacje trafienia na wadliwy egzemplarz.

Awaria falownika niekoniecznie musi się wiązać z wymianą całego urządzenia, czasem wystarczy wymiana uszkodzonego podzespołu. Taka naprawa bywa znacznie mniej kosztowna. Ale muszą być spełnione co najmniej dwa warunki:

• wybrałeś markę oferującą dobre wsparcie w Polsce;
• wybrałeś solidną firmę instalującą (która stabilnie działa na rynku i może pomóc w naprawie) .

Po 20 latach nawet dobrej jakości falownik łańcuchowy prawdopodobnie trzeba będzie wymienić.

Jaki falownik do fotowoltaiki – podsumowanie

Oczywiście zawsze warto sprawdzić, jakie parametry posiadają wybrane inwertery fotowoltaiczne. Także śledząc testy PVEL możesz zyskać cenne wskazówki pomagające wybrać optymalny falownik do fotowoltaiki. Jednak sporą dawkę pewności, że dokonasz dobrego wyboru, umożliwi zastosowanie trzech zasad.

Po pierwsze, wybierz solidną markę. Producenci którzy nie są uwzględniani w klasyfikacjach PVEL są ryzykownym wyborem. Więcej informacji o testach PVEL znajdziesz w artykule Jakie panele fotowoltaiczne?.

Po drugie, upewnij się, czy producent wybranego przez Ciebie falownika oferuje dobre wsparcie w Polsce. To może ułatwić i przyśpieszyć naprawę czy wymianę uszkodzonego falownika lub choćby zgłosić usterkę.

Po trzecie, wybierz godnego zaufania instalatora. Dlaczego tak duże znaczenie ma firma instalująca? Z kilku powodów:

• instalator będzie Twoim pierwszym kontaktem w sprawie jakichkolwiek problemów;
• otrzymasz profesjonalną pomoc przy projekcie instalacji pv i dopasowaniu wszystkich komponentów;
• nie ryzykujesz utraty gwarancji przez niewłaściwie wykonaną instalację.

I wreszcie, jeśli firma jest stabilna i działa na rynku od dłuższego czasu, prawdopodobnie będziesz miał się do kogo zwrócić za kilka czy kilkanaście lat 🙂

Chcesz dowiedzieć się, jaki falownik dla fotowoltaiki sprawdzi się dla Twojej nieruchomości?

Prześlij Twój numer telefonu. Przygotujemy BEZPŁATNĄ analizę dla Ciebie!

---dolnośląskiekujawsko-pomorskielubelskielubuskiełódzkiemałopolskiemazowieckieopolskiepodkarpackiepodlaskiepomorskieśląskieświętokrzyskiewarmińsko-mazurskiewielkopolskiezachodniopomorskie

Zgadzam się na otrzymywanie za pomocą środków komunikacji elektronicznej, w tym poczty elektronicznej i telefonów komórkowych, informacji handlowej, e-mail w rozumieniu art. 10 ustawy z dnia 18 lipca 2002 roku o świadczeniu usług drogę elektroniczną.

Polecamy: Program Mój Prąd