Kiedy myślimy o instalacji fotowoltaicznej pierwsze co przychodzi nam do głowy, to widok modułów rozmieszczonych na dachach domów lub olbrzymich farmach słonecznych. Nic dziwnego – są one niewątpliwie elementem najbardziej widocznym, a przez to również najbardziej kojarzącym się nam z fotowoltaiką. Jednak nie wszyscy zdają sobie sprawę, że sercem sterującym pracą całej mikroelektrowni jest inne urządzenie.
Falownik, bo to on jest bohaterem tego artykułu, pełni niezwykle ważną rolę w naszej przydomowej instalacji. Pozwala bowiem na wykorzystanie energii pozyskanej ze słońca do zasilenia naszych domowych urządzeń. Na rynku spotkamy wiele rodzajów falowników, które różnią się m.in. mocą, wymiarami oraz ilością obsługiwanych łańcuchów modułów. O typach inwerterów oraz o tym, jakie funkcje pełnią w naszej domowej instalacji opowiemy poniżej.
Zasada działania falownika w instalacji fotowoltaicznej
Głównym zadaniem falownika jest przekształcanie prądu stałego wytwarzanego przez moduły fotowoltaiczne na prąd przemienny o parametrach właściwych dla sieci energetycznej, do której jest przyłączony. Przed dokonaniem konwersji urządzenie monitoruje sieć i dopasowuje do niej swoje parametry, m.in. napięcie, częstotliwość oraz przesunięcie fazowe. Strona stałoprądowa naszej mikroelektrowni również podlega nieustannej kontroli. Inwerter weryfikuje napięcie oraz prąd na wyjściu panelu fotowoltaicznego i dostosowuje punkt pracy modułów zgrupowanych w łańcuch tak, aby zagwarantować poprawną oraz bezawaryjną pracę całej instalacji. Dodatkowo, dane zebrane przez inwerter m.in. w postaci ilości wyprodukowanej energii w różnych okresach czasu, mocy wejściowej i wyjściowej mogą posłużyć nam do analizy pracy całej elektrowni fotowoltaicznej.
Czy wiesz że…
Falownik przekształca prąd powstały w modułach na prąd przemienny posiadający parametry zgodne z tymi, które posiadają nasze domowe gniazdka!
Urządzenie zapewnia także zabezpieczenie przed wystąpieniem pracy instalacji w warunkach niepożądanych. W momencie zaniku napięcia w sieci na skutek awarii lub świadomego odłączenia, falownik automatycznie się wyłącza, a nasza instalacja przestaje wytwarzać energię elektryczną. Dzięki temu bezpieczne pozostają nie tylko nasze urządzenia domowe i instalacja fotowoltaiczna, ale także osoby odpowiedzialne m.in. za przywrócenie działania sieci po wystąpieniu zwarcia. Ponadto, falowniki dedykowane do pracy w systemach niepodłączonych do sieci energetycznych (tzw. wyspowych), kontrolują proces ładowania i rozładowywania akumulatorów oraz zarządzają ich pracą, tak aby nie doprowadzić do ich uszkodzenia.
Rodzaje i zastosowanie falowników fotowoltaicznych
W zależności od posiadanych parametrów, falowniki do instalacji fotowoltaicznych dzielimy ze względu na:
- Posiadaną moc – najmniejsze falowniki mają moc rzędu kilkuset watów do pojedynczych kilowatów, falowniki średnich mocy – od kilku do kilkudziesięciu kilowatów. Duże falowniki centralne posiadają moc od kilkuset kilowatów do kilku megawatów. Dla instalacji przydomowych odpowiedni będzie falownik o małej lub średniej mocy, natomiast w przypadku przemysłowych elektrowni fotowoltaicznych należy wykorzystywać inwertery o dużo większej mocy.
- Możliwość zasilenia wybranej sieci – falowniki jednofazowe są wykorzystywane przy sieciach jednofazowych, o napięciu nieprzekraczającym 230V. Sieci te są zazwyczaj spotykane w gospodarstwach domowych, które wymagają zasilenia standardowych sprzętów oraz oświetlenia domu. Natomiast falowniki trójfazowe będą nieodzowne w przypadku instalacji trójfazowych, dla których napięcie wynosi 230/400V. Systemy trójfazowe znajdują zastosowanie w większości lokali przemysłowych, ale także w domach, gdzie energia jest wykorzystywana również do ogrzewania elektrycznego lub zasilenia bardziej energochłonnych urządzeń np. płyt indukcyjnych.
- Obsługiwaną instalację fotowoltaiczną – inwertery przeznaczone do pracy z systemami nie podłączonymi do sieci energetycznej (tzw. off-grid) w przypadku wystąpienia nadwyżek energii mają możliwość ładowania akumulatorów, a następnie pobierania niewykorzystanej energii. Inwertery sieciowe synchronizują się z siecią energetyczną umożliwiając przekazywanie do niej nadwyżek energii oraz pobierania jej w momentach, kiedy nasza instalacja nie jest w stanie dostarczyć nam wymaganej ilości energii.
- Obecność transformatora -falowniki transformatorowe, posiadające przeważnie małe moce, wykorzystywane są przy niektórych technologiach modułów, gdy istnieje potrzeba uziemienia jednego z biegunów (np. moduły zbudowane z ogniw amorficznych). Z kolei falowniki beztransformatorowe stosuje się do współpracy z modułami mono- lub polikrystalicznymi. Mają one większą sprawność przetwarzania prądu stałego w przemienny i produkowane są w większych przedziałach mocy aniżeli inwertery transformatorowe.
- Ilość obsługiwanych łańcuchów modułów – falowniki łańcuchowe obsługują z reguły do kilku łańcuchów szeregowo połączonych modułów. Posiadają one moc nieprzekraczającą kilkudziesięciu kilowatów i mają niewielkie wymiary. Falowniki centralne obsługują kilkanaście do kilkuset łańcuchów modułów o mocach nawet kilku megawatów. Ich montaż w wielu przypadkach wymaga użycia ciężkiego sprzętu, ponieważ ich wymiary sięgają nawet kilku metrów.
Zastanawiając się, jaki falownik wybrać, powinniśmy przede wszystkim pamiętać o dopasowaniu go do pozostałych części elektrowni fotowoltaicznej jak również instalacji, którą elektrownia ta ma zasilić. Inny inwerter sprawdzi się, kiedy energię pozyskaną ze słońca chcemy wykorzystać wyłącznie do zasilenia naszych domowych urządzeń elektrycznych, a jeszcze inny kiedy tę samą energię będziemy chcieli dodatkowo spożytkować do ogrzania całego domu. W celu podjęcia najkorzystniejszej decyzji warto również zapoznać się dokładniej z profilem firm zajmujących się sprzedażą falowników – ich historią i pozycją na rynku, posiadanymi certyfikatami etc. Wszystko po to, aby bez przeszkód cieszyć się energią czerpaną ze słońca w naszych domach.