Falowniki w panelach fotowoltaicznych – wszystko, co musisz wiedzieć

W dzisiejszych czasach coraz częściej wykorzystuje się energię odnawialną w celu zaspokojenia wszelkich potrzeb energetycznych. Bez wątpienia jednym z najpopularniejszych źródeł OZE są panele fotowoltaiczne, które przetwarzają energię z promieni słonecznych na energię elektryczną. Aby jednak nasza instalacja osiągnęła odpowiednią wydajność i efektywność, niezbędny jest falownik fotowoltaiczny. Falownik to urządzenie przetwarzające prąd stały uzyskany z systemu na prąd zmienny. Z pewnością zastanawiasz się nad tym jakie mamy rodzaje falowników fotowoltaicznych lub jakie obecnie występują innowacje w technologii falowników. W tym artykule omówimy również wady i zalety, przedstawimy nowe trendy w technologii falowników fotowoltaicznych oraz przedstawimy krótki poradnik, który podpowie jak wybrać najlepszy wariant. 

Spis treści:

Czym jest falownik fotowoltaiczny?

Falownik fotowoltaiczny to nic innego jak urządzenie elektroniczne, które, jak już wspomnieliśmy, przetwarza prąd stały uzyskany z paneli fotowoltaicznych na prąd przemienny. Jest to tak naprawdę niezbędny element każdej instalacji fotowoltaicznej, ze względu na to, że prąd stały nie jest zgodny z wymaganiami sieci elektroenergetycznej. Odpowiada również za przyjęcie energii z modułów fotowoltaicznych, rozdysponowanie jej oraz ochronę przed ewentualnymi awariami instalacji. Dzięki falownikowi posiadamy niezbędną wiedzę dotyczącą tego ile energii wyprodukowaliśmy. Inwerter potrafi śledzić maksymalny punkt mocy modułów fotowoltaicznych – MMPT. 

Ciągły rozwój technologiczny sprawia, że falowniki fotowoltaiczne stały się dużo bardziej zaawansowane, a ich konstrukcja skomplikowana. Obecnie na rynku istnieje wiele rodzajów falowników fotowoltaicznych, takich jak falowniki centralne, mikroinwertery, falowniki hybrydowe, czy falowniki beztransformatorowe. 

Wybór odpowiedniego falownika do fotowoltaiki ma ogromne znaczenie dla wydajności i efektywności działania systemu. Odpowiednio dobrany falownik pozwala na maksymalne wykorzystanie energii słonecznej, zminimalizowanie strat i większe oszczędności. Z tego względu zachęcamy do zapoznania się z naszym artykułem, aby wybrać system dostosowany do własnych potrzeb oraz preferencji. 

Rodzaje falowników fotowoltaicznych

Podstawowy podział falowników:

• falowniki sieciowe (on-grid) – są przystosowane do pracy z siecią elektryczną
• falowniki niewspółpracujące z siecią (off-grid) – przetwarzają prąd stały z paneli fotowoltaicznych na prąd zmienny niezależnie od sieci energetycznej
• falowniki hybrydowe – zarówno współpracują z siecią, jak i potrafią oddawać nadwyżki prądu do akumulatorów. 

Podział ze względu na liczbę faz:

• falowniki jednofazowe – wykorzystuje się je w małych systemach o mocy maksymalnej 3kW
• falowniki trójfazowe – używane są w bardziej rozbudowanych instalacjach

Różnice pomiędzy najbardziej popularnymi falownikami

Falowniki centralne 

Falownik centralny to rodzaj falownika trójfazowego który jest stosowany do sterowania prędkością silników prądu zmiennego (AC). Falownik ten działa poprzez zmianę częstotliwości sygnału zasilającego silnik, co pozwala na regulację prędkości obrotowej. Odpowiada za zwiększenie efektywności falowników fotowoltaicznych.

Składa się z dwóch podstawowych części:

1. Transformatora zasilającego – jest odpowiedzialny za przetwarzanie napięcia wejściowego na napięcie o wyższej lub niższej wartości
2. Sterownika falownika – jest to elektroniczny układ sterujący pracą falownika

Mikroinwertery

Mikroinwerter służy do zamiany prądu stałego (DC) wytwarzanego przez pojedynczy moduł fotowoltaiczny na prąd zmienny (AC). Najczęściej montowany jest bezpośrednio na systemie fotowoltaicznym. Mikroinwerter działa niezależnie od innych urządzeń, dzięki czemu ma dużo łatwiejszą instalację oraz konserwację. 

Wydajność paneli fotowoltaicznych a wybór falownika:

Główną zaletą mikroinwerterów jest to, że są one bardziej wydajne niż tradycyjne inwertery, które pracują w oparciu o cały system paneli fotowoltaicznych. W przypadku wykrycia nieprawidłowości automatycznie odłączają cały układ, dzięki czemu są niezwykle bezpieczne. Mikroinwertery mają też funkcję monitorowania pracy paneli fotowoltaicznych, która pozwala na kontrolowanie wydajności całego systemu.

Falowniki hybrydowe

Falownik hybrydowy, jak sama nazwa wskazuje, może pracować w dwóch trybach: jako falownik DC-AC lub jako falownik AC-AC.

Tryb DC-AC, czyli taki, który przetwarza prąd stały na zmienny, jest szczególnie przydatny w systemach zasilania awaryjnego. Jest to istotne, gdyż zapewnia ciągłość zasilania w przypadku awarii lub braku dostępu do sieci energetycznej.

Z kolei tryb pracy, AC-AC służy do regulacji napięcia i częstotliwości sygnału zasilającego. Może działać zarówno jako regulator napięcia, który dostosowuje je do wymaganego poziomu, jak i jako regulator częstotliwości, który dostosowuje częstotliwość zasilania do wymaganej wartości.

Falowniki hybrydowe to doskonałe rozwiązanie dla systemów zasilania off-grid, gdzie występują braki w dostępie do sieci energetycznej. To także ciekawe rozwiązanie dla systemów, które łączą wiele źródeł energii, takich jak panele fotowoltaiczne, turbiny wiatrowe, generatory spalinowe i baterie akumulatorowe w celu zapewnienia ciągłości zasilania.

Falownik beztransformatorowy

Do przekształcenia napięcia nie wykorzystuje transformatora, a korzysta z układów elektronicznych. Służą one do przetwarzania prądu stałego na prąd zmienny. Falowniki charakteryzują się niższą masą i mniejszym rozmiarem w porównaniu do tradycyjnych systemów z transformatorami. Ponadto, jego brak wpływa na wzrost wydajności oraz efektywności pracy PV.

Oczywiście istnieją również wady takiego rozwiązania. Falowniki bez transformatora nie izolują wyjścia AC od wejścia DC, co może powodować problemy z interferencją elektromagnetyczną oraz bezpieczeństwem w przypadku wystąpienia zwarcia. Z tego względu takie rozwiązania stosuje się zwykle w systemach o niskim napięciu, takich jak urządzenia elektroniczne, pompy, czy wentylatory.

Falownik optymalizujący wydajność paneli fotowoltaicznych

Służy do optymalizacji wydajności systemów fotowoltaicznych poprzez regulację parametrów pracy paneli PV. Falownik ten pozwala na efektywniejsze wykorzystanie energii słonecznej, co prowadzi do zwiększenia wydajności i zmniejszenia strat w systemie. 

Działanie falownika optymalizującego wydajność paneli fotowoltaicznych polega na ciągłym monitorowaniu parametrów pracy paneli oraz na dobieraniu optymalnego punktu MPPT przez zmianę napięcia wyjściowego falownika. W ten sposób falownik jest w stanie dostosować parametry pracy paneli do zmieniających się warunków oświetleniowych i termicznych. Dzięki temu nasz system fotowoltaiczny działa efektywnie nawet w trudnych warunkach. 

Zestawienie plusów i minusów różnych rodzajów falowników 

Porównanie falowników fotowoltaicznych:

Rodzaj falownika	Opis	Zalety	Wady
Falownik centralny	Najprostszy i najtańszy typ falownika, który jest stosowany w większych systemach PV	Najtańszy typ falownika Łatwy w instalacji i konfiguracji	Mniejsza wydajność niż w przypadku pozostałych falowników
Falownik mikroinwerterowy	Każdy moduł fotowoltaiczny jest połączony z osobnym mikroinwerterem, co zapewnia większą wydajność i niezależność modułów	Większa wydajność niż w przypadku falowników centralnych Niezależność modułów Większa kontrola nad systemem	Wysoki koszt Większa awaryjność systemu
Falownik modułowy	Każdy moduł fotowoltaiczny jest połączony z osobnym falownikiem	Wysoka wydajność Niezależność modułów Większa kontrola nad systemem	Większa liczba elementów systemu Większa awaryjność Wysoki koszt
Falownik hybrydowy	Falownik umożliwia pracę z siecią energetyczną lub generatorami	Elastyczność w zastosowaniach Możliwość pracy w systemie off-grid Integracja z inteligentnymi sieciami energetycznymi	Wysoki koszt  Skomplikowana konstrukcja

Koszty falowników

Cena falownika zależy od wielu aspektów. Na jej wysokość wpływa przede wszystkim jego producent, ale również moc, czy inne funkcje. Ceny rynkowe (na miesiąc kwiecień, 2023) pokazują, że na inwerter wysokiej klasy o mocy 5 kWp trzeba przeznaczyć od 4 do 5,5 tysiąca złotych. W przypadku falowników trójfazowych to koszt od 7 do ok. 8 tysięcy złotych. Oczywiście ceny mogą się różnić w zależności od wybranego przez nas dystrybutora. 

Skorzystaj z naszych usług

Pamiętaj, że przyszłość falowników w panelach fotowoltaicznych jest bardzo obiecująca i bez wątpienia system nie może działać efektywnie bez nich. Jeśli nadal zastanawiasz się nad tym czy zakup systemu fotowoltaicznego jest dla Ciebie, to koniecznie sprawdź naszą pełną ofertę. Możesz również skorzystać z bezpłatnej konsultacji, gdzie nasi specjaliści odpowiedzą na wszelkie, nurtujące Cię pytania oraz pomogą w doborze odpowiedniej instalacji. Zespół Klivatec jest w pełni profesjonalny, dlatego możesz mieć pewność, że z nami dokonasz właściwego wyboru.