Falowniki do fotowoltaiki

Co to jest falownik fotowoltaiczny?

Falownik fotowoltaiczny (inwerter solarny) to skrzynka z elektroniką przez którą przechodzi cała energia wytworzona przez panele fotowoltaiczne zanim trafi do Twojego domu, gdzie zostanie wykorzystana przez odbiorniki np. przez lodówkę. Jeśli energii z fotowoltaiki jest więcej niż potrzebują urządzenia w domu, wówczas nadwyżka wysyłana jest do sieci. Falownik jest mózgiem instalacji solarnej.

Dlatego istotne jest aby wybrać inwerter, który spełni zadania i zapewni najlepszą wydajność w określonej kategorii cenowej.

Rodzaje falowników

Falowniki łańcuchowe

Jest to najbardziej powszechny rodzaj falownika do fotowoltaiki. W domowych instalacjach PV na ogół znajduje się jeden inwerter. Nazywany jest łańcuchowym (ang. string inverter) ponieważ panele PV łączy się w łańcuchy, a następnie łączy się łańcuch paneli z falownikiem. Łańcuch paneli przyłączany jest do wejścia MPPT w falowniku. Montowane są na ogół na ścianie w pobliżu rozdzielnicy elektrycznej.

Mikrofalowniki

Mikrofalownik (mikroinwerter) to malutki falownik wielkości niewielkiej książki. Montuje się jeden mikrofalownik na jednym module PV. Główną zaletą mikroinwerterów jest optymalizacja pracy pojedynczego modułu solarnego, dzięki czemu można uzyskać większą produkcję energii. Ich zalety wykorzystywane są najmocniej gdy moduły ulegają zacienieniu aczkolwiek nowoczesne falowniki łańcuchowe również coraz lepiej zarządzają produkcją zacienionych modułów.

Optymalizatory mocy

Systemy fotowoltaiczne z optymalizatorami mocy podobnie jak mikrofalowniki optymalizują pracę pojedynczych paneli PV, stosują jednak nieco inną technologię. System fotowoltaiczny z optymalizatorami pracuje z falownikiem łańcuchowym a optymalizatory są montowane pod modułami PV.

Falowniki hybrydowe

Falownik hybrydowy pozwala na podłączenie magazynu energii do instalacji fotowoltaicznej. Falownik hybrydowy jest połączony bezpośrednio z magazynem energii po stronie prądu stałego (DC coupling) i kontroluje ładowanie oraz rozładowywanie baterii. Dodatkowo pełna funkcjonalność falownika hybrydowego obejmuje również pracę z magazynem energii, gdy wystąpi zanik napięcia w sieci.

Niektórzy producenci falowników nieco nadużywają nazwy hybrydowy, stosując ją do falowników, które nie posiadają funkcji pracy w trybie awaryjnym, czyli gdy jest awaria sieci energetycznej.

Falowniki zabudowane w magazynach energii

Użytkownicy instalacji fotowoltaicznych posiadający klasyczne falowniki (nie hybrydowe) mogą zakupić baterię z wbudowanym inwerterem, tzw. magazyn energii AC coupled. Jest to rozwiązanie tańsze niż zastąpienie starego inwertera przez falownik hybrydowy i pozwala na przekształcanie energii zmagazynowanej w baterii w prąd o napięciu 230V umożliwiający zasilanie urządzeń elektrycznych w domu.

Trwałość falowników

Naukowcy szwajcarskiego Uniwersytetu w Bern (Berner Fachhochschule, BFH) poddali analizie trwałość falowników oraz optymalizatorów mocy zamontowanych w 1280 instalacjach fotowoltaicznych na terenie Szwajcarii. W analizowanych instalacjach PV pracuje 2151 inwerterów a najczęściej pojawiający się producenci to: Fronius, Huawei, Kostal, SMA, SolarEdge oraz Sputnik.

Ponieważ projekt będzie realizowany do 2025 roku, badacze dwa razy w roku publikują swoje wnioski. Na podstawie danych z listopada 2022 roku badacze ustalili ogólną regułę, iż falowniki pracują przez 15 lat co oznacza, iż inwerter trzeba wymienić jeden raz w czasie życia instalacji fotowoltaicznej.

Rezultaty analizy pokazują, iż ponad 50 procent falowników nie ujawnia usterek przed 18 rokiem eksploatacji. Występuje jednak różnica pomiędzy inwerterami zamontowanymi wewnątrz budynku a tymi zamontowanymi na zewnątrz. W przypadku tych pierwszych, po 14 latach prawie trzy czwarte inwerterów pracowało bezawaryjnie. Natomiast spośród inwerterów zamontowanych na zewnątrz, w tym samy okresie czasu więcej niż połowa miała usterkę. W miarę upływu lat różnica się pogłębia.

Instalacje wyposażone w optymalizatory mocy wykazują prawie dwukrotnie większe prawdopodobieństwo awarii niż instalacje bez optymalizatorów.