Inwerter (falownik) fotowoltaiczny jest urządzeniem przeznaczonym do zamiany prądu stałego (DC) na prąd przemienny (AC) o regulowanej częstotliwości wyjściowej i stosuje się go w systemach fotowoltaicznych, gdzie zamienia prąd stały produkowany przez ogniwa na prąd przemienny, którym zasila się elektryczne urządzenia domowe.
Inwerter solarny – techniczna nowinka, czy znane rozwiązanie?
Wśród obaw związanych z inwestycją w instalację fotowoltaiczną, jej potencjalni przyszli użytkownicy wymieniają m. in. wątpliwości związane z brakiem dowodów na niezawodność działania nowych rozwiązań. O ile obiekcje takie są do pewnego stopnia uzasadnione w odniesieniu do technologii wytwarzania paneli, o tyle nie w odniesieniu do inwerterów. Falowniki używane są od dawna w przemyśle do regulacji prędkości silników, głównie jako element tzw. przetwornic częstotliwości. Są więc rozwiązaniami z długą historią oraz z całą pewnością sprawdzonymi doświadczalnie w praktyce. Fotowoltaika jest po prostu kolejnym obszarem, w którym funkcjonują, a nie jedynym.
Jak działa inwerter w instalacji fotowoltaicznej?
Klasyczny wewnętrzny inwerter fotowoltaiczny jest niewielkim urządzeniem, zwykle o wymiarach rzędu 50×50 cm, które instaluje się na ścianie wewnątrz budynku. Nie zajmuje dużo miejsca i nie wymaga zapewnienia szczególnych warunków środowiskowych (temperatura pracy, wilgotność powietrza itp.), powinien jednak zostać zamontowany z zachowaniem określonych zasad, np. nie można instalować go w szafie, bezpośrednio na drewnie, w niewietrzonym pomieszczeniu czy na nieużytkowym poddaszu. Istotne jest również zachowanie wymaganych odstępów zarówno od innych elementów wyposażenia, jak i odległości od paneli oraz rozdzielnicy. Wszystkie produkowane inwertery nadają się zarówno do zastosowania wewnątrz pomieszczeń, jak i na zewnątrz.
Niezależnie od marki i miejsca montażu, falownik fotowoltaiczny składa się z:
- układu wejścia wyposażonego w układ śledzenia MPPT odpowiedzialny za optymalizację pracy instalacji, oraz opcjonalnie – bezpieczników, rozłączników i ograniczników przepięć,
- układu tranzystorowego, czyli tzw. mostka kluczy, którego zadaniem jest zamiana prądu stałego na przemienny o częstotliwości 50Hz i odpowiednim, niskim napięciu,
- transformatora (jeśli falownik jest transformatorowy),
- układu wyjścia odpowiedzialnego za monitorowanie sieci i rozłączanie.
Zadaniem inwertera w instalacji fotowoltaicznej jest zamiana prądu stałego w przemienny o częstotliwości 50Hz i napięciu 230 V dla każdej z faz.
Inwerter fotowoltaiczny – jaki wybrać do swojej instalacji?
Podziału inwerterów można dokonywać na kilka sposobów, z punktu widzenia użytkownika sieci i inwestora najważniejsza jest zasada działania falownika i z tego względu należy wyróżnić trzy typu instalacji fotowoltaicznej:
- z inwerterem łańcuchowym (ang. string) – jeden inwerter stosowany dla całego zespołu paneli,
- z inwerterem łańcuchowym i optymalizatorami dla każdego z paneli – panele łączy się szeregowo, dlatego cała instalacja jest na tyle wydajna, na ile wydajny jest najmniej wydajny panel; z tego powodu optymalizacja wydajności musi być realizowana dla każdego z paneli,
- z mikroinwerterami – każdy panel ma swój indywidualny inwerter.
Każde z tych rozwiązań ma swoje wady i zalety, choć obecnie najczęściej wybierane są inwertery łańcuchowe ze względu na stosunkowo wysokie koszty instalacji w pozostałych przypadkach.
Najważniejsze parametry inwertera fotowoltaicznego
Choć często się mówi o jakości ogniw fotowoltaicznych, inwerterom nie poświęca się aż tak wiele uwagi. A szkoda, ponieważ stanowią one bardzo istotny element całej instalacji i wpływają znacząco na jej wydajność. Dobierając inwerter warto zwrócić uwagę na wiele parametrów, jednak najbardziej istotne są trzy z nich:
- sprawność
- wyszukiwanie MPPT
- bezawaryjna praca
Sprawność inwertera. Sprawność to parametr, który określa skuteczność, z jaką inwerter zamienia prąd stały w przemienny. W najlepszych inwerterach sprawność ważona (określana rano, w pełnym słońcu i wieczorem) wynosi około 98%. Sprawność falownika jest zależna od chwilowego obciążenia, czyli natężenia na wyjściu inwertera odniesionego do natężenia nominalnego urządzenia. Sprawność nie powinna zmieniać się przy obciążeniu w zakresie od 100 do 20%, dopiero niższe obciążenie może ją obniżać i jest to prawidłowe. Jeśli sprawność przy obciążeniu z powyższego zakresu wyraźnie ulega obniżeniu, oznaczać to może zbyt małą moc paneli w stosunku do nominalnej mocy inwertera, a więc błąd w doborze urządzenia do instalacji.
MPPT (ang. Maximum Power Point Tracking). Zadaniem falownika jest wyszukiwanie MPPT (punktu maksymalnej mocy) paneli tak, aby generowały one stale jak najwięcej energii elektrycznej. W tym celu inwerter wyszukuje MPPT z określoną efektywnością określoną z jednej strony przez zdolność znalezienia punktu maksymalnej mocy, a z drugiej – szybkością. Najlepsze falowniki dokonują tego w ciągu kilku sekund, gorszym śledzenie zajmuje aż kilkanaście sekund. Choć różnica wydaje się niewielka, w rzeczywistości, ze względu na stale zmieniające się warunki pogodowe, te kilka sekund wpływa znacząco na wydajność instalacji w skali roku.
Bezawaryjność. Bezawaryjna praca, choć z przyczyn oczywistych bardzo istotna, jest jednak trudna do sprawdzenia. Tu można polegać jedynie na opiniach innych użytkowników instalacji oraz monterów i serwisantów instalacji fotowoltaicznej. Przyjąć należy też, że inwertery znanych marek co do zasady rzadko ulegają usterkom.
