Falownik do fotowoltaiki – jak działa i jaki wybrać?

Czym jest falownik do fotowoltaiki i dlaczego jest tak ważny? Bez niego nawet najbardziej wydajna instalacja fotowoltaiczna nie mogłaby działać prawidłowo. Falownik – znany również jako inwerter solarny – to serce całego systemu fotowoltaiki. Odpowiada za przekształcanie prądu stałego (DC) generowanego przez panele fotowoltaiczne w prąd przemienny (AC), niezbędny do zasilania urządzeń w Twoim domu. Przyjrzyjmy się bliżej, jak działa to kluczowe urządzenie, jakie są jego rodzaje oraz czym kierować się w wyborze odpowiedniego inwertera do naszych potrzeb.

Jak działa inwerter fotowoltaiczny?

Działanie falownika fotowoltaicznego można porównać do tłumacza – zamienia język paneli fotowoltaicznych na język, który zrozumie Twoja instalacja elektryczna. Panele fotowoltaiczne produkują prąd stały (DC), ale większość urządzeń w naszych domach, a także sieć energetyczna, korzysta z prądu przemiennego (AC). To właśnie falownik odpowiada za przekształcanie prądu stałego w prąd przemienny (potocznie często mówimy “prąd zmienny”, ale to błąd) o odpowiednich parametrach, takich jak napięcie i częstotliwość.

Kluczowe funkcje falownika:

1. Konwersja prądu stałego na przemienny – falownik dba o to, aby energia z paneli fotowoltaicznych była kompatybilna z siecią energetyczną i urządzeniami domowymi.
2. Zarządzanie pracą instalacji fotowoltaicznej – inwerter fotowoltaiczny monitoruje wydajność paneli w czasie rzeczywistym i maksymalizuje ich efektywność dzięki technologii MPPT (Maximum Power Point Tracking).
3. Zabezpieczenie – chroni instalację przed przepięciami, zwarciami czy przeciążeniami, co ma kluczowe znaczenie dla niezawodności całej instalacji.

Dlaczego falownik jest tak ważny?

Bez falownika fotowoltaicznego moduły fotowoltaiczne nie mogłyby zasilać urządzeń domowych. Co więcej, w przypadku podłączenia do sieci energetycznej, inwerter dba o synchronizację parametrów energii z wymaganiami operatora sieci. To oznacza, że energia produkowana przez Twoją instalację może być odsprzedawana, co obniża rachunki za prąd.

Rodzaje inwerterów fotowoltaicznych

Wybór odpowiedniego inwertera fotowoltaicznego zależy od specyfiki Twojej instalacji fotowoltaicznej, jej rozmiaru, konfiguracji oraz Twoich oczekiwań. Na rynku dostępne są różne rodzaje falowników, które można podzielić na falowniki sieciowe, falowniki bez podłączenia do sieci energetycznej oraz falowniki hybrydowe.

Falowniki sieciowe

Falowniki sieciowe to najczęściej stosowane urządzenia w instalacjach podłączonych do sieci energetycznej. Są one kluczowym elementem domowych systemów PV, umożliwiając korzystanie z energii na bieżąco lub odprowadzanie jej nadmiaru do sieci. Ich ograniczeniem jest brak funkcji pracy w trybie awaryjnym – jeśli wystąpi przerwa w dostawie prądu z sieci, falownik automatycznie wyłącza się, nawet jeśli panele fotowoltaiczne wciąż produkują energię.

W ramach falowników sieciowych wyróżniamy trzy kluczowe typy: inwertery szeregowe, mikroinwertery oraz inwertery z optymalizatorami mocy. Każdy z nich charakteryzuje się inną konstrukcją i sposobem działania, które odpowiadają na różne potrzeby użytkowników.

Inwertery szeregowe

Inwertery szeregowe (ang. string inverters) to najprostszy i najczęściej wybierany typ inwertera w instalacjach fotowoltaicznych. Działają na zasadzie obsługi całego stringu (ciągu) paneli połączonych szeregowo, przekształcając prąd stały generowany przez panele na prąd przemienny.

Zalety inwerterów szeregowych:

1. Niska cena. Dzięki prostszej konstrukcji są najbardziej przystępnym rozwiązaniem.
2. Łatwość montażu i serwisowania. Ich centralna lokalizacja ułatwia dostęp i kontrolę.

Wady:

• Zacienienie jednego z paneli wpływa negatywnie na wydajność całego stringu, ponieważ wszystkie panele działają jak jedno ogniwo – ich wydajność jest ograniczana przez najsłabszy moduł.
• Mniej elastyczne w przypadku rozbudowy instalacji.

Ten typ inwertera najlepiej sprawdza się w prostych instalacjach, gdzie panele są ustawione w jednym kierunku i w pełnym słońcu.

Mikroinwertery

Mikroinwertery to miniaturowe falowniki fotowoltaiczne, które instaluje się bezpośrednio na każdym panelu fotowoltaicznym. W przeciwieństwie do inwerterów szeregowych mikroinwertery pracują niezależnie dla każdego modułu.

Mikroinwerter przekształca prąd stały z pojedynczego panelu w prąd przemienny na miejscu, co eliminuje problem ograniczenia wydajności całego stringu przez jeden zacieniony moduł.

Zalety mikroinwerterów:

1. Wysoka wydajność w trudnych warunkach. Każdy panel działa niezależnie, co minimalizuje straty związane z zacienieniem lub zabrudzeniem jednego z modułów.
2. Precyzyjny monitoring. Użytkownik może śledzić wydajność każdego panelu w czasie rzeczywistym.
3. Możliwość elastycznego rozbudowania systemu. Dodatkowe panele można dołączać bez wpływu na całość instalacji.

Wady:

• Wyższy koszt zakupu i montażu.
• Bardziej skomplikowana instalacja, która wymaga większego nakładu pracy ze strony instalatorów.

Mikroinwertery są idealnym wyborem dla instalacji o nietypowej konfiguracji (np. panele ustawione pod różnymi kątami lub w miejscach częściowo zacienionych).

Inwertery z optymalizatorami

Inwertery z optymalizatorami mocy to rozwiązanie pośrednie między inwerterami szeregowymi a mikroinwerterami. W tym systemie każdy panel jest połączony z optymalizatorem mocy, który zarządza jego wydajnością, a prąd stały przekształcany jest w prąd przemienny dopiero na poziomie centralnego falownika.

Optymalizator mocy dba o to, aby każdy moduł działał z maksymalną wydajnością, nawet jeśli są częściowo zacienione. Ostateczna konwersja prądu odbywa się w głównym inwerterze, co upraszcza instalację w porównaniu do mikroinwerterów.

Zalety:

1. Wysoka efektywność przy niższych kosztach niż mikroinwertery.
2. Możliwość monitoringu na poziomie poszczególnych paneli.
3. Ochrona instalacji. Optymalizatory często oferują dodatkowe funkcje, np. wyłączanie napięcia w przypadku awarii.

Wady:

• Wyższa cena niż w przypadku prostych inwerterów szeregowych.
• Wymaga bardziej złożonej instalacji niż standardowe falowniki sieciowe.

Typ falowników wyposażonych w optymalizatory to świetny wybór dla użytkowników, którzy chcą połączyć zalety mikroinwerterów i inwerterów szeregowych, ale zależy im na ograniczeniu kosztów.

Falowniki bez podłączenia do sieci energetycznej

Falowniki do fotowoltaiki niewymagające podłączenia do sieci energetycznej, zwane także falownikami wyspowymi, są przeznaczone do systemów, które nie są podłączone do sieci publicznej. Ich głównym zadaniem jest zapewnienie niezależności energetycznej – energia z paneli fotowoltaicznych jest magazynowana w akumulatorach, a falownik dostarcza ją w formie prądu przemiennego, kiedy jest potrzebna.

Kiedy stosuje się falowniki wyspowe?

1. W miejscach odległych, gdzie podłączenie do sieci energetycznej jest niemożliwe lub nieopłacalne.
2. W systemach awaryjnych, które mają zapewnić ciągłość dostaw energii w przypadku przerw w dostawie prądu.
3. W instalacjach z magazynowaniem energii, gdzie kluczowa jest niezależność od sieci.

Rodzaje falowników bez podłączenia do sieci:

Falowniki wyspowe (off-grid)

Falowniki wyspowe to urządzenia zaprojektowane do pracy w systemach, które nie mają dostępu do sieci energetycznej. Współpracują one z akumulatorami, które przechowują nadmiar energii produkowanej przez moduły fotowoltaiczne w ciągu dnia. Gdy zapotrzebowanie na energię wzrasta, a panele przestają działać (np. w nocy), falownik dostarcza energię zmagazynowaną w akumulatorach.

Zalety:

• Pełna niezależność od sieci. Idealne rozwiązanie dla miejsc odciętych od infrastruktury energetycznej.
• Możliwość zasilania urządzeń nawet podczas długotrwałych przerw w dostawie prądu.

Wady:

• Wysoki koszt systemu, głównie ze względu na konieczność stosowania akumulatorów.
• Ograniczona pojemność magazynowania energii – system może być niewystarczający przy większym zapotrzebowaniu na prąd.

Falowniki wyspowe są najczęściej wykorzystywane w domkach letniskowych, odległych gospodarstwach rolnych oraz obiektach mobilnych, takich jak kampery czy łodzie.

Inwertery hybrydowe

Inwertery hybrydowe łączą zalety falowników sieciowych i wyspowych. Mogą pracować zarówno w systemach podłączonych do sieci energetycznej, jak i w instalacjach off-grid. Hybrydowy falownik do fotowoltaiki umożliwia magazynowanie energii w akumulatorach i wykorzystanie jej w przypadku przerw w dostawie prądu.

Zalety:

1. Wszechstronność. Umożliwiają pracę w trybie sieciowym, wyspowym lub mieszanym, dostosowując się do aktualnych potrzeb użytkownika.
2. Oszczędność energii. Nadwyżki energii można magazynować i wykorzystywać, co pozwala na redukcję kosztów.
3. Bezpieczeństwo. W przypadku awarii sieci energetycznej inwertery hybrydowe mogą automatycznie przejść na zasilanie z akumulatorów.

Wady:

• Wyższy koszt zakupu i instalacji niż w przypadku standardowych falowników sieciowych.
• Konieczność zastosowania akumulatorów o odpowiedniej pojemności.

Inwertery hybrydowe to doskonały wybór dla osób, które chcą zwiększyć niezależność swojej instalacji fotowoltaicznej, a jednocześnie korzystać z zalet podłączenia do sieci energetycznej.

Jak dobrać moc falownika do mocy instalacji fotowoltaicznej?

Wybór odpowiedniego falownika do fotowoltaiki to kluczowy etap projektowania całej instalacji. Odpowiednie dopasowanie mocy falownika do mocy instalacji fotowoltaicznej wpływa na wydajność systemu, jego żywotność i bezpieczeństwo pracy.

Czym jest współczynnik oversizingu?

Jednym z najważniejszych pojęć, które warto zrozumieć przy doborze falownika, jest współczynnik oversizingu. Oznacza on stosunek mocy zainstalowanych paneli fotowoltaicznych do mocy falownika. Standardowy współczynnik mieści się w zakresie 1,0–1,3. 

Przykład: jeśli moc instalacji fotowoltaicznej wynosi 5 kWp, falownik o mocy 4 kW będzie miał współczynnik oversizingu równy 1,25.

Dlaczego falownik nie musi mieć takiej samej mocy jak panele?

1. Naturalne straty w produkcji energii. Panele fotowoltaiczne rzadko osiągają swoją nominalną moc – wpływają na to warunki atmosferyczne, temperatura i zacienienie.
2. Optymalizacja kosztów. Falownik o mocy nieco mniejszej niż moc paneli jest zazwyczaj bardziej opłacalny, ponieważ przez większość czasu instalacja nie pracuje na 100% swojej wydajności.
3. Przeciwdziałanie przeciążeniom. Zbyt mocny falownik może być niewykorzystywany w pełni, co prowadzi do strat ekonomicznych.

Jak dobrać moc falownika?

Przy doborze falownika do instalacji fotowoltaicznej warto wziąć pod uwagę kilka czynników:

1. Moc paneli fotowoltaicznych. Dobierz falownik tak, aby współczynnik oversizingu był zgodny z zaleceniami producenta (zwykle 1,0–1,3).
2. Warunki klimatyczne. W regionach o dużym nasłonecznieniu można zastosować falownik o nieco wyższej mocy, aby uniknąć strat energii.
3. Przyszła rozbudowa instalacji. Jeśli planujesz dodanie modułów fotowoltaicznych w przyszłości, wybierz falownik o wyższej mocy.
4. Typ instalacji. W instalacjach hybrydowych falownik musi być kompatybilny z systemem magazynowania energii.

Dobrze dobrany falownik pozwala maksymalnie wykorzystać potencjał modułów fotowoltaicznych, zapewniając wydajność i niezawodność całego systemu.

Ile kosztuje falownik do fotowoltaiki?

Koszt falownika do fotowoltaiki może różnić się w zależności od jego typu, mocy, funkcji dodatkowych i marki. Cena brutto falowników sieciowych, hybrydowych i wyspowych obejmuje również takie czynniki jak zakres napięć roboczych czy jakość użytych komponentów. 

Przykładowe przedziały cenowe:

1. Falowniki sieciowe: od 2 500 do 12 000 zł (zależnie od mocy i producenta).
2. Falowniki hybrydowe: od 4 000 do 18 000 zł.
3. Falowniki wyspowe: od 9 000 zł do 20 000 zł, przy czym należy uwzględnić także koszt akumulatorów.

Od czego zależy cena falownika?

1. Moc falownika. Urządzenia o większej mocy są droższe, ale lepiej sprawdzają się w dużych instalacjach.
2. Funkcje dodatkowe. Możliwość monitoringu w czasie rzeczywistym, funkcje bezpieczeństwa (np. AFCI) czy współpraca z magazynami energii wpływają na cenę.
3. Producent. Renomowani producenci, tacy jak Fronius, GoodWe czy Sungrow oferują urządzenia o wysokiej niezawodności, co podnosi ich cenę.

Czy warto inwestować w droższy falownik?

Zdecydowanie tak, jeśli zależy Ci na długoterminowej niezawodności i wysokiej wydajności instalacji. Tańsze modele mogą wiązać się z dodatkowymi kosztami w postaci serwisowania lub szybszego zużycia. Pamiętaj, że falownik to kluczowy element instalacji fotowoltaicznej, który odpowiada za jej efektywność.

Inwertery fotowoltaiczne – polecane modele

Wybór odpowiedniego inwertera fotowoltaicznego to decyzja, która powinna być przemyślana i dostosowana do specyfiki Twojej instalacji. Poniżej przedstawiamy polecane modele od sprawdzonych producentów, które charakteryzują się wysoką wydajnością, niezawodnością i nowoczesnymi funkcjami. Każdy z nich spełnia wymagania zarówno dla mniejszych, jak i większych systemów fotowoltaicznych.

Fronius Tauro

Fronius Tauro to trójfazowy inwerter zaprojektowany z myślą o instalacjach komercyjnych. Dzięki solidnej konstrukcji z podwójnymi ściankami i aktywnemu systemowi chłodzenia, urządzenie może pracować w trudnych warunkach atmosferycznych, w tym przy bezpośrednim nasłonecznieniu i wysokich temperaturach.

Kluczowe cechy:

• Odporność na warunki atmosferyczne – możliwość instalacji na zewnątrz, nawet w miejscach narażonych na bezpośrednie promieniowanie słoneczne.
• Aktywne chłodzenie – system aktywnego chłodzenia zapewnia pełną sprawność urządzenia bez ograniczeń, nawet w wysokich temperaturach.
• Elastyczność projektowania – inteligentne rozwiązania sprzętowe umożliwiają optymalizację kosztów BOS oraz elastyczność w projektowaniu systemu.

Zastosowanie: idealny dla dużych instalacji komercyjnych, gdzie wymagana jest wysoka wydajność i niezawodność w trudnych warunkach środowiskowych.

Sungrow SH10RT

Sungrow SH10RT to trójfazowy inwerter hybrydowy przeznaczony do zastosowań domowych i małych firm. Urządzenie obsługuje szeroki zakres napięcia baterii (150-600 V) i umożliwia równoległe połączenie z pełną komunikacją między inwerterami.

Kluczowe cechy:

• Szeroki zakres napięcia baterii – 150–600 V, co pozwala na elastyczność w doborze magazynów energii.
• Równoległe połączenie – możliwość łączenia inwerterów równolegle z pełną komunikacją między nimi.
• Obsługa obciążeń niesymetrycznych – zapewnia 100% obciążeń niesymetrycznych w trybie awaryjnym.
• Szybkie przełączanie na tryb awaryjny – bezproblemowe przejście na zasilanie awaryjne w przypadku przerwy w dostawie prądu.
• Zdalne monitorowanie i aktualizacje – możliwość zdalnego monitorowania oraz aktualizacji oprogramowania.

Zastosowanie: odpowiedni dla użytkowników domowych i małych firm, którzy chcą zwiększyć niezależność energetyczną i efektywność zarządzania energią.

Sungrow SG50CX-P2

Sungrow SG50CX-P2 to trójfazowy falownik łańcuchowy z wieloma punktami MPP, przeznaczony do średnich i dużych instalacji komercyjnych. Urządzenie oferuje wysoką wydajność oraz zaawansowane funkcje zarządzania energią.

Kluczowe cechy:

• Wysoka efektywność – sprawność na poziomie 98,5%, co minimalizuje straty energii.
• Odporność na warunki atmosferyczne – klasa ochrony IP65 oraz C5 zapewniają ochronę przed wodą i zanieczyszczeniami, umożliwiając instalację na zewnątrz.
• Zdalne zarządzanie – możliwość zdalnego sterowania, aktualizacji oprogramowania oraz diagnostyki online.
• Kompaktowa konstrukcja – lekka i kompaktowa budowa ułatwia instalację i obsługę.

Zastosowanie: idealny dla średnich i dużych instalacji komercyjnych, gdzie kluczowa jest wysoka wydajność i niezawodność.

Inwerter hybrydowy GoodWe GW29.9K-ET

GoodWe GW29.9K-ET to trójfazowy inwerter hybrydowy o mocy 29,9 kW, zaprojektowany z myślą o dużych instalacjach fotowoltaicznych. Urządzenie umożliwia efektywne magazynowanie energii oraz zapewnia zasilanie awaryjne w przypadku przerw w dostawie prądu.

Kluczowe cechy:

• Wysoka kompatybilność – współpracuje z magazynami energii o różnych pojemnościach i marek, w tym z systemem bateryjnym GoodWe Lynx C 60 kWh, co czyni go idealnym rozwiązaniem dla małych i średnich przedsiębiorstw.
• Zasilanie awaryjne – dzięki funkcji zasilania awaryjnego z przełączaniem w standardzie UPS (<10 ms), zapewnia ciągłość zasilania dla krytycznych odbiorów.
• Redukcja obciążeń szczytowych – funkcja peak-shaving umożliwia zmniejszenie szczytowego zużycia energii, co przekłada się na niższe koszty operacyjne.
• Elastyczność instalacji – możliwość równoległego połączenia falowników ET pozwala na efektywne skalowanie i optymalizację systemu.

Zastosowanie: świetny dla średnich i dużych przedsiębiorstw poszukujących niezawodnych i efektywnych rozwiązań energetycznych z możliwością magazynowania energii i zasilania awaryjnego.

Inwerter hybrydowy GoodWe ET PLUS+

GoodWe ET PLUS+ to trójfazowy inwerter hybrydowy o mocy od 5 do 10 kW, przeznaczony do instalacji fotowoltaicznych zintegrowanych z systemami magazynowania energii. Urządzenie zostało zaprojektowane z myślą o maksymalizacji mocy wyjściowej, zwiększeniu autokonsumpcji oraz zapewnieniu zasilania awaryjnego.

Kluczowe cechy:

• Szeroki zakres napięcia akumulatora – obsługuje napięcia od 180 V do 600 V, co pozwala na elastyczność w doborze magazynów energii.
• Zasilanie awaryjne: Funkcja UPS z czasem przełączania poniżej 10 ms zapewnia nieprzerwane zasilanie w przypadku awarii sieci.
  GoodWe
• Asymetryczne oddawanie energii – możliwość 3-fazowego asymetrycznego oddawania energii na poziomie 100% dostosowuje się do różnic obciążenia w trybie autokonsumpcji i przy zasilaniu awaryjnym.
• Integracja z inteligentnym domem – obsługuje wiele protokołów komunikacyjnych,

Zastosowanie: idealny dla gospodarstw domowych i małych przedsiębiorstw, które chcą zwiększyć niezależność energetyczną, maksymalizować autokonsumpcję oraz zapewnić sobie zasilanie awaryjne.