Wiele osób zastanawiając się nad montażem paneli fotowoltaicznych, stara się bliżej poznać mechanizm jej działania i elementy całej instalacji. Dlatego też w poniższym artykule postaramy się nieco bliżej przedstawić informacje dotyczące bardzo ważnego urządzenia jakim jest inwerter (inaczej falownik), który jest również kluczowym urządzeniem w całym systemie. Aby jednak dobrze zrozumieć jego funkcję, w pierwszej kolejności warto zapoznać się z działaniem całej instalacji PV i zadać sobie pytanie co sprawia, że produkuje ona prąd.

Inwerter w instalacji fotowoltaicznej

Najważniejszym elementem w całej układance bez wątpienia są panele słoneczne, w których padające promienie wzbudzają elektrony w atomach krzemu, co w praktyce powoduje powstanie prądu stałego. Problem jednak w tym, iż urządzenia z których korzystamy na co dzień, wymagają prądu zmiennego, dlatego też w całej układance niezbędny jest inwerter, którego zadaniem jest zamiana prądu stałego na prąd zmienny. W procesie doboru odpowiedniego inwertera należy kierować się przede wszystkim wymaganiami montowanej instalacji PV i mieć również na uwadze to, że konstrukcja poszczególnych urządzeń może nieco się różnić.

Z czego składa się inwerter?

Standardowo jednak falownik można podzielić na trzy elementy składowe:

• mostek kluczy - jego zadaniem jest zamiana prądu stałego na zmienny z określonymi parametrami,
• układ wejściowy - to tutaj kierowana jest energia z paneli słonecznych, w układzie tym znajdują się m.in. ograniczniki przepięć, bezpieczniki oraz rozłączniki,
• układ wyjściowy - układ, z którego prąd transferowany jest do systemu/sieci.

Jak działa falownik w instalacji paneli solarnych?

Ogólnie rzecz ujmując, falownik fotowoltaiczny to urządzenie, która czuwa nad pracą całej instalacji i steruje wszystkimi parametrami uzyskanego prądu, tak aby był on bezpieczny dla urządzeń podpiętych do sieci. Można stwierdzić wręcz wprost, że inwerter to urządzenie, bez którego fotowoltaika nie mogłaby funkcjonować, dlatego tak bardzo ważnym aspektem jest dobór odpowiedniego inwertera w zależności od danej instalacji. Wśród innych zadań, które realizuje falownik, należy wymienić m.in.:

• synchronizacja pracy całej instalacji fotowoltaicznej z siecią elektryczną,
• monitorowanie poboru energii z sieci,
• monitorowanie pracy całej instalacji (parametry i ilość wyprodukowanej energii - obecnie zazwyczaj można śledzić na bieżąco pracę systemu poprzez m.in. aplikacje mobilne),
• zabezpieczanie instalacji przed różnego rodzaju awariami m.in. poprzez zastosowanie układu MPPT (odpowiada za śledzenie maksymalnego punktu mocy paneli solarnych oraz działa jako automatyczny rozłącznik w sytuacji przepięcia).

Rodzaje inwerterów

Na rynku dostępne jest wiele falowników, które produkowane są z myślą o różnego rodzaju potrzebach. Jednak najczęściej stosowany podział kategoryzuje inwertery ze względu na rodzaj systemu, w jakim mają pracować. Wyróżniamy tutaj:

• inwertery sieciowe (on-grid) - najczęściej wybierane dla instalacji domowych, pozwalają na dwukierunkowy transfer energii elektrycznej, energia ta zużywana jest na bieżąco a ewentualne nadwyżki trafiają do zakładu energetycznego; po zachodzie słońca gdy instalacja nie wytwarza już energii, oddaną energię można odebrać z powrotem z sieci w 80%; w sytuacji, gdy sieć energetyczna ma awarię, falownik automatycznie odcina dopływ prądu z paneli fotowoltaicznych tym samym pozbawiając nasze gospodarstwo również bez prądu;
• inwertery off-grid - ten rodzaj falowników jest stosowany dość rzadko przede wszystkim ze względu na jego koszt zakupu, jednak oferuje on bardzo dużą niezależność, ponieważ w połączeniu z bankiem energii, pozwala on magazynować wytworzony prąd i w razie przerwaniu dostaw lub jakiejkolwiek awarii, możemy skorzystać z energii w naszych bateriach;
• inwertery hybrydowe - ten rodzaj urządzeń pozwala zarówno na współpracę instalacji fotowoltaicznej z siecią zewnętrzną, a także na magazynowanie energii we własnym banku.

Na co zwrócić uwagę przy wyborze falownika?

Dobierając odpowiedni inwerter dla instalacji PV należy zwrócić uwagę również na inne parametry, które także mają znaczący wpływ na działanie całego systemu. Przede wszystkim należy zwrócić uwagę na obecność lub brak obecności transformatora. Wyróżniamy tutaj inwertery beztransformatorowe, które w praktyce są zarówno lżejsze i tańsze, jednak z drugiej strony z większym ryzykiem awarii oraz transformatorowe, które posiadają izolację galwaniczną, co sprzyja utrzymaniu optymalnego napięcia w całym systemie PV. Oprócz tego ważnym parametrem jest ilość faz - decyzja o wyborze falownika jedno lub trójfazowego jest uzależniona głównie od mocy instalacji fotowoltaicznej. Kolejnym z parametrów może być wybór pomiędzy inwerterem centralnym albo mikroinwerterem. Falownik centralny to urządzenie, do którego podpięte są wszystkie moduły, natomiast mikrofalownik w swojej konstrukcji przeznaczony jest do obsługi pojedynczych modułów, co często jest wykorzystywane w przypadku instalacji zacienionych.

Parametry, na które warto również zwrócić uwagę to:

• sprawność ważona,
• moduły MPPT - im większa ilość tym lepiej (lepsza optymalizacja pracy instalacji),
• zgodność z normami UE,
• marka/producent.

Jak wybrać inwerter dla instalacji PV?

Wybór inwertera dla instalacji fotowoltaicznej to jedna z najbardziej kluczowych decyzji w całym przedsięwzięciu. Należy tutaj podkreślić, że nie ma uniwersalnych rozwiązań i zawsze w tym wypadku warto zasięgnąć fachowej porady u specjalistów z branży. Tym niemniej aby móc podjąć właściwą decyzję, przede wszystkim powinniśmy zacząć od:

• określenia mocy instalacji (jeżeli jest większa niż 3,68 kWp, należy wybrać wówczas inwerter trójfazowy),
• zbadania ryzyka zacienienia i na podstawie tego zadecydowania o potrzebie optymalizatorów mocy,
• odpowiedniego dopasowania sprawności urządzenia do mocy, jaką ma dawać.