Falowniki do fotowoltaiki

Porównanie falowników hybrydowych

W tabeli poniżej porównanie cen oraz podstawowych parametrów falowników hybrydowych o mocy 10 kW (stan na grudzień 2024 r.).

Tabela jest systematycznie rozbudowywana, więc puste pola są stopniowo wypełniane.

Co to jest falownik fotowoltaiczny?

Wszystkie instalacje fotowoltaiczne podłączone do sieci muszą posiadać falownik. Jest to urządzenie elektroniczne o większej liczbie funkcji, niż mogłoby się wydawać.

Nowoczesny, dobrze wyposażony falownik powinien:

• przyjmować prąd stały o wysokim napięciu z paneli PV,
• przekształcić go na prąd przemienny o napięciu 230V dostosowany do urządzeń w domu,
• znajdować co kilka / kilkanaście minut optymalne napięcie i natężenie prądu łańcucha paneli fotowoltaicznych za pomocą funkcji śledzenia mocy maksymalnej (MPPT),
• eksportować nadwyżki energii z fotowoltaiki do sieci,
• wyłączyć się, jeśli wykryje awarię sieci (jeśli nie masz magazynu energii),
• zapewniać monitoring za pomocą aplikacji, która – w wersji minimum – pokaże, ile energii wygenerowała instalacja fotowoltaiczna,
• ostrzegać o usterkach za pomocą alarmów.

Tak więc falownik fotowoltaiczny ma trochę zadań do spełnienia.

Falowniki budżetowe i premium

Wybierając instalację solarną, instalatora może Cię zapytać, czy wolisz falownik fotowoltaiczny budżetowy, czy premium? Pytanie, czy warto zapłacić więcej za wersję premium?

Falownik do fotowoltaiki klasy premium może:

• mieć dłuższą gwarancję,
• mieć lepszy serwis,
• mieć lepszą aplikację do monitoringu,
• lepiej radzić sobie z zacienieniem,
• umożliwiać bardziej elastyczne projektowanie rozmieszczenia modułów PV,
• działać dłużej

niż tańszy inwerter. Falownik kategorii premium na pewno będzie jednak droższy, czasami znacznie.

Tylko Ty możesz zdecydować, czy warto wydać większe pieniądze. Zapytaj instalatora, jakie korzyści przyniesie Ci dodatkowy wydatek na falownik w porównaniu z dobrą opcją budżetową.

Rodzaje falowników

Falowniki łańcuchowe

Jest to najbardziej powszechny rodzaj falownika do fotowoltaiki. Nazywany jest łańcuchowym ponieważ panele fotowoltaiczne są łączone w łańcuchy. 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 na ogół jeden mikrofalownik pod jednym module fotowoltaicznym, aczkolwiek zdarzają się mikroinwertery umożliwiające podłączenie dwóch, czterech lub jeszcze większej ilości modułów PV do jednego mikrofalownika. O zaletach i wadach mikrofalowników dowiesz się tutaj. Główną korzyścią jest to, że pracują z bezpieczniejszym, niższym napięciem i pozwalają na znaczną elastyczność projektowania fotowoltaiki na skomplikowanych dachach.

Mikroinwertery mogą również przynieść korzyści w warunkach częściowego zacienienia. Jednak dobre falowniki łańcuchowe, posiadające zaawansowane algorytmy MPPT coraz częściej nie ustępują mikrofalownikom w warunkach częściowego zacienienia. Mikroinwertery produkują m. in. Hoymiles, Enphase i Sungrow.

Optymalizatory mocy

Systemy fotowoltaiczne z optymalizatorami mocy podobnie jak mikrofalowniki optymalizują pracę pojedynczych paneli PV, stosują jednak nieco inną technologię. Instalacja fotowoltaiczna z optymalizatorami jest wyposażona w falownik łańcuchowy a optymalizatory są montowane pod modułami PV lub parami modułów PV.

Optymalizatory SolarEdge wymagają optymalizacji każdego modułu solarnego i korzystania z ich falownika, natomiast optymalizatory Tigo można montować pod wybranymi panelami fotowoltaicznymi i współpracują z dowolnym falownikiem, co pozwala obniżyć koszty. Podobnie, selektywnie można stosować optymalizatory Huawei czy Sungrow, i montować je jedynie pod zacienianymi modułami.

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.

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.

Kiedy montować optymalizatory

Naukowcy ze szwajcarskiej uczelni ZHAW (Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften) przeanalizowali celowość montażu optymalizatorów w instalacjach fotowoltaicznych. Na podstawie przeprowadzonych badań ustalono, iż optymalizatory mogą powodować spadek wydajności instalacji fotowoltaicznej i jednocześnie wzrost ryzyka usterki (dużo więcej urządzeń elektronicznych zamiast jednego falownika) szczególnie w sytuacji, gdy nie występuje zacienienie. Zalecają stosowanie optymalizatorów na ogół selektywnie – pod panelami, które ulegają zacienieniu – wówczas, gdy występuje silne zacienienie.

Badacze zaproponowali następujące zasady stosowania optymalizatorów, w zależności od zacienienia:

Trwałość falowników

Zazwyczaj falowniki działają od 10 do 20 lat i należy oczekiwać, że większość dobrej jakości inwerterów będzie osiągnie trwałość najmniej 10 lat.

Gwarancje na falowniki do fotowoltaiki wynoszą od 5 do 15 lat. Coraz więcej producentów oferuje przedłużenie gwarancji dla tych, którzy są skłonni przedłużyć gwarancję.

Niektórzy producenci (tacy jak Fronius i SMA) oferują gwarancję „5 + 5” lat – gdzie komponenty i koszty wymiany są objęte gwarancją przez pierwsze 5 lat, a jedynie komponenty są objęte gwarancją w kolejnych latach od 6 roku do 10 roku. Jeśli twój falownik ulegnie awarii w 7. roku, będziesz musiał dopłacić do naprawy urządzenia.

Warto sprawdzić warunki gwarancji inwertera pod kątem nieuzasadnionych wymogów. Jeśli konieczne będzie wysłanie falownika za granicę w celu naprawy, czas oczekiwania na naprawę lub wymianę może być długi.

Badania trwałości falowników na Uniwersytecie w Bern

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.

Na podstawie uzyskanych danych badacze ustalili ogólną zasadę, iż falowniki pracują przez 15 lat co oznacza, iż inwerter trzeba wymienić jeden raz podczas eksploatacji 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.

Badania dotyczyły falowników Fronius, Huawei, Kostal, SMA, SolarEdge, oraz Sputnik. Naukowcy dodali jednak, że analizowane urządzenia nie są reprezentatywne dla obecnie dostępnych na rynku, ponieważ zostały zakupione wiele lat temu. Najstarsze pochodzą z początku lat 90-tych.

System zarządzania energią

System zarządzania energią (EMS) to zestaw narzędzi, który optymalizuje przepływy energii między podłączonymi źródłami i odbiornikami energii.

Odmianą systemu zarządzania energią jest domowy system zarządzania energią HEMS (Home Energy Management System)- jest to system EMS wykorzystywany w gospodarstwie domowym do zarządzania niewielkimi zasobami, takimi jak instalacja fotowoltaiczna, magazyn energii, pompa ciepła, samochód elektryczny oraz innymi odbiornikami elektrycznymi.

Systemy EMS pozwalają domom posiadającym instalacje fotowoltaiczne obniżyć koszty energii elektrycznej. Na przykład, system EMS wykorzystuje historyczne wzorce zużycia, prognozy i wartości zadane, aby zapewnić, że nadwyżka energii z fotowoltaiki nie zostanie sprzedana do sieci po niskiej cenie, ale będzie wykorzystywana do ładowania lub zasilania innych urządzeń, takich jak magazyn energii, bojler z ciepłą wodą lub samochód elektryczny (EV). System zarządzania energią sprzedaje energię elektryczną do sieci, gdy ceny są wysokie i pobiera ją z sieci, gdy ceny są niskie, aby utrzymać koszty na minimalnym poziomie.

Montaż magazynu energii nie oznacza, że można zarządzać energią. W najprostszej wersji bateria się naładuje, a gdy będzie już pełna, energia z fotowoltaiki będzie zasilać sieć i bez systemu zarządzania energią może się to wydarzyć latem w słoneczne południe, gdy cen sprzedaży prądu z fotowoltaiki są najniższe.

Ile kosztuje falownik do fotowoltaiki w 2024 r.?

Falownik może stanowić około 20% kosztów instalacji fotowoltaicznej.

Przykładowo, przyzwoitej jakości inwerter hybrydowy o mocy 10 kW, do którego można podłączyć panele fotowoltaiczne o mocy 11 – 12 kWp, kosztuje od 5.500 zł za budżetowy model (np. Goodwe lub Huawei) do ok. 10.000 zł za wysokiej klasy falowniki hybrydowe (np. Fronius lub SMA).

Cokolwiek zamierzasz, nigdy nie kupuj najtańszego inwertera hybrydowego na rynku! Zaufaj mi – naprawdę tanie produkty nie mają szans przetrwać ponad 10 lat intensywnej eksploatacji. Zaprojektowanie i wyprodukowanie dobrego falownika, który będzie wiele lat bezawaryjnie funkcjonował, jest trudne i kosztowne.

Standardowy falownik do fotowoltaiki (nie hybrydowy) wyłącza się w nocy, i może wówczas „odpocząć”, natomiast falownik hybrydowy pracuje 24 godziny na dobę.

Podczas procesu przekształcania prądu stałego z paneli fotowoltaicznych lub z baterii w prąd przemienny stosowany w domu wydzielają się znaczne ilości ciepła, a komponenty znajdujące się w falowniku muszą być w stanie poradzić sobie z tym, jeśli mają pracować przez wiele lat. Nie każdy producent potrafi o to zadbać.

Jaka powinna być moc falownika?

Występuje pewne zamieszanie wokół mocy falownika, ale generalnie powinna być ona mniejsza niż moc łańcucha / łańcuchów paneli fotowoltaicznych podłączonych do falownika.

Inwerter musi obsłużyć maksymalną moc, jaką mogą wygenerować moduły fotowoltaiczne. Na przykład instalacja fotowoltaiczna o mocy 10 kW wymaga paneli PV o mocy 10 kW i falownika o mocy 10 kW. Proste, prawda? W rzeczywistości może to być nieco bardziej skomplikowane.

W praktyce, moc łańcucha paneli solarnych (w kWp) może być nawet o jedną trzecią większa niż moc falownika. Praktyka ta nazywana jest przewymiarowaniem i jest powszechna i zalecana przez producentów falowników. Poza tym inna będzie moc falownika, gdy moduły solarne będą skierowane na południe, inna, gdy na zachód, a jeszcze inna, gdy rozłożone na wschód i zachód.

Możesz sprawdzić, jaka moc instalacji fotowoltaicznej będzie najbardziej opłacalna dla Ciebie, korzystając z naszego kalkulatora:

Policz oszczędności z instalacji fotowoltaicznej

kalkulator pobiera dane o nasłonecznieniu z map Google

możesz sprawdzić jaka pojemność baterii jest najbardziej opłacalna dla Ciebie

policzysz, w ile lat zwróci się Twoja instalacja PV

Kalkulator

Jak wydajny jest falownik fotowoltaiczny?

Sprawność inwertera fotowoltaicznego informuje o tym, jak dobrze przekształca on energię elektryczną otrzymywaną z paneli solarnych w energię, którą można wykorzystać w domu lub wyeksportować do sieci. Starsze inwertery do fotowoltaiki z wbudowanymi transformatorami mają sprawność około 93% lub nieco więcej, podczas gdy sprzedawane obecnie urządzenia beztransformatorowe osiągają zazwyczaj około 97% lub więcej.

Wyższa sprawność falownika oznacza więcej prądu z paneli fotowoltaicznych, ale niektóre falowniki – takie jak Fronius – mają aktywne chłodzenie, czyli wentylator. Wentylator wydłuża trwałość urządzenia, ale obniża nieco sprawność. Najlepiej oczywiście jest mieć inwerter o wysokiej sprawności i długiej żywotności.

Zużycie energii przez falownik w trybie czuwania, na przykład w nocy lub w innych warunkach bardzo słabego oświetlenia, również wpływa na sprawność, ale pobór ten jest niewielki – zwykle w zakresie od 1 do 5 watów.

Czy będę mógł rozbudować instalację fotowoltaiczną?

Jeśli rozważasz rozbudowę swojej instalacji fotowoltaicznej w przyszłości, warto to dobrze zaplanować. Chociaż zwiększenie liczby paneli PV w późniejszym czasie jest zdecydowanie możliwe, wymaga to pewnego przemyślenia.

Większość inwerterów do fotowoltaiki jest wyposażona w dwa lub więcej MPPT (algorytmy do wyszukiwania punktu mocy maksymalnej). Algorytmy MPPT pozwalają systemowi zarządzać różnymi zestawami paneli słonecznych (w branży mówi się o łańcuchach paneli fotowoltaicznych). Jeśli chcesz w późniejszym czasie rozbudować instalację, warto pozostawić jeden MPPT wolny podczas pierwotnego montażu. W ten sposób można łatwo w późniejszym czasie podłączyć więcej paneli, nawet jeśli różnią się one od tych zamontowanych wcześniej.

Fotowoltaika rozwija się jednak bardzo szybko. Panele dostępne obecnie mogą nie być dostępne za kilka lat, ze względu na szybki postęp. Na ogół nie ma problemu z połączeniem różnych paneli w jednym łańcuchu, nie da się jednak wówczas wykorzystać pełnej mocy nowych modułów. Więcej na ten temat dowiesz się w artykule o rozbudowie instalacji fotowoltaicznej.

Jeśli priorytetem jest elastyczność, warto rozważyć mikroinwertery. Ułatwiają późniejsze dodawanie kolejnych modułów, jednak podraża to koszt montażu instalacji PV.