Inwertery solarne, cz. I. Jak działa inwerter fotowoltaiczny?
Data publikacji: 2021-05-21
Fotowoltaika w Polsce, jak i na świecie, niewątpliwie nabiera tempa. To bardzo popularny i ekologiczny sposób na wytwarzanie energii, zarówno przez pojedyncze budynki mieszkalne, jak i przez duże farmy fotowoltaiczne.
Trzeba jednak pamiętać, że same moduły fotowoltaiczne jeszcze nie tworzą instalacji. Bardzo ważnym elementem każdego systemu fotowoltaicznego jest inwerter solarny.
Oczywistym więc wydaje się, że jego jakość jak i funkcjonalność będzie decydowała o sprawności całego systemu – jest to najbardziej skomplikowane urządzenie w całej instalacji. W poniższym artykule postaram się objaśnić, czym tak naprawdę jest inwerter, jak działa i na co zwrócić uwagę przed wyborem tego urządzenia.
Jak działa inwerter fotowoltaiczny?
Inwerter, czy też inaczej falownik, jest urządzeniem, które przetwarza prąd stały ze strony modułów fotowoltaicznych na prąd przemienny, czyli taki sam, jaki znajduje się np. w gniazdkach elektrycznych.
Można więc powiedzieć, że jest on sercem całej instalacji, dzięki któremu wykorzystujemy energię z modułów fotowoltaicznych do zasilania urządzeń elektrycznych. W zależności od potrzeb bądź układu sieci w danym budynku inwerter może być 1- bądź 3-fazowy.
Falownik, oprócz samego przetwarzania prądu stałego na przemienny, realizuje na bieżąco szereg pomiarów elektrycznych, żeby zapewnić jak najwyższe bezpieczeństwo instalacji. Równocześnie cały czas wyszukuje najlepszego punktu pracy dla całej instalacji, tak żeby utrzymać produkcję na najwyższym poziomie w zależności np. od czynników zacieniających moduły.
Rodzaje i różnice między inwerterami
Aktualnie na rynku są 3 wiodące rodzaje inwerterów, które różnią się między sobą budową, sposobem działania jak i funkcjonalnością. Poniżej opisane zostały pokrótce najważniejsze cechy każdego z nich.
Inwerter centralny
Najbardziej popularny rodzaj falownika. Charakteryzuje się on centralną jednostką wytwórczą, do której doprowadzone są bezpośrednio przewody DC (po stronie prąd stałego) od modułów.
W zależności od producenta i mocy urządzenia, inwertery mają różną liczbę wejść fotowoltaicznych, tzw. MPPT (ang. maximum power point tracker, czyli śledzenie punktu mocy maksymalnej). Każde z tych wejść działa niezależnie, natomiast wszystkie moduły dla danego wejścia muszą być zwrócone w tę samą stronę i być nachylone pod tym samym kątem.
Dzięki MPPT inwerter w każdej chwili dostosowuje parametry całego obwodu do uzyskania jak najlepszej produkcji. Jedną z największych wad takiego inwertera jest to, że moduły z danego wejścia MPPT działają zależnie od siebie, także jakiekolwiek osłabienie jednego modułu wpłynie na pogorszenie produkcji danego obwodu. Na szczęście dzięki diodom bocznikującym w modułach, do pewnego stopnia instalacja jest w stanie poradzić sobie z zacienieniem, czyli nie dojdzie do sytuacji, kiedy zacieniony bądź uszkodzony jeden moduł odłączy cały obwód – natomiast na pewno osłabi go w znacznym stopniu. Inwerter centralny najlepiej jest więc stosować w przypadku braku zacienień instalacji oraz gdy wszystkie moduły mogą być rozmieszczone na 1–2 połaciach dachu.
Mikroinwertery
Jak sugeruje sama nazwa tych urządzeń, są to pojedyncze inwertery, do których podłącza się od jednego do kilku modułów. Mikroinwertery są dobrym rozwiązaniem w przypadku, kiedy nie chcemy, aby wszystkie parametry instalacji zawsze były dostosowywane do najsłabszego modułu w obwodzie. Zacienienie czy zabrudzenie instalacji w przypadku zastosowania mikroinwerterów ograniczy się jedynie do słabiej działających sztuk. Oczywiście w przypadku zastosowania jednego mikroinwertera np. na 4 moduły, możliwości uniknięcia osłabienia instalacji są znacznie mniejsze, ponieważ te 4 moduły będą już od siebie zależne. Szukanie oszczędności przy instalacji często skłania do zastosowania właśnie mniejszej ilości mikroinwerterów.
Wszystkie mikroinwertery ze względu na swoją niewielką moc wyjściową są urządzeniami 1-fazowymi, natomiast nie znaczy to, że cała instalacja nie może być 3-fazowa. Kolejną zaletą takiego rozwiązania jest fakt, iż wszystkie prace związane z montażem instalacji ograniczają się do dachu/poddasza (w przypadku instalacji dachowych) i doprowadzenia jednego przewodu AC do miejsca podłączenia instalacji do sieci domowej. Dzięki temu, jeśli w danym budynku nie ma już miejsca na montaż inwertera, takie rozwiązanie oszczędzi sporo problemów.
Niestety i w takim przypadku nie obejdzie się bez wad. Niewątpliwie jedną z nich jest duża ilość jednostek wytwórczych na dachu budynku, co może obniżać niezawodność instalacji. Wiąże się to z faktem, że mikroinwerter może ulec uszkodzeniu, a to może skutkować częściowym demontażem modułów w celu usunięcia usterki. Na szczęście na mikroinwertery zazwyczaj jest dłuższa gwarancja produktowa, a dzięki monitoringu instalacji od razu zobaczymy, które urządzenie uległo uszkodzeniu.
Inwerter centralny z optymalizacją
Rozwiązanie, które wzięło to, co najlepsze z inwertera centralnego i mikroinwertera. Czyli jedna jednostka centralna, która umożliwia optymalizację pracy każdego modułu.
Optymalizacja produkcji jest bardzo ciekawym i niekiedy potrzebnym rozwiązaniem, szczególnie w przypadku okresowego zacienienia instalacji. Dzięki optymalizatorom, które są podłączone do każdego z modułów, zacienienie instalacji ogranicza produkcję lokalnie, czyli nie wpływa na pozostałe moduły, a osłabia jedynie zacienione sztuki, co wpływa na większą produkcję instalacji.
W przypadku takiego inwertera wejść MPPT, czyli niezależnych punktów pracy, jest tyle, ile modułów na dachu, ponieważ do każdego z nich podłączony jest optymalizator, który szuka najlepszego punktu pracy dla danego modułu. Dla inwerterów większej mocy (np. dla inwertera SolarEdge o mocy 17 kW bądź większej) można stosować optymalizatory podwójne, dzięki którym można zaoszczędzić trochę pieniędzy kosztem nieco słabszej optymalizacji instalacji.
Kolejnym bardzo ważnym argumentem przemawiającym za wybraniem inwertera SolarEdge jest funkcja SafeDC, dzięki której bezpieczeństwo instalacji jest jeszcze większe. Dzięki SafeDC, w razie potrzeby napięcie na przewodach idących od modułów do inwertera może być ograniczone do 1 V z każdego modułu.
Przykładowo, jeżeli nasza instalacja składa się 20 modułów, to w przypadku uruchomienia funkcji SafeDC w przewodach otrzymamy 20 V, czyli napięcie bezpieczne. W standardowym inwerterze nie ma możliwości wyłączenia modułów, dopóki są wystawione na promieniowanie słoneczne. Napięcie w takim przypadku może sięgać nawet 800–900 V. Ograniczenie napięcia DC może być bardzo przydatne w przypadku montażu instalacji czy jej późniejszego ewentualnego serwisu.
Dzięki SolarEdge rozbudowa instalacji w przyszłości również nie będzie problemem, nawet jeśli na rynku nie będą już dostępne moduły, które pracują już od jakiegoś czasu.
Fotowoltaika w Polsce, jak i na świecie, niewątpliwie nabiera tempa. To bardzo popularny i ekologiczny sposób na wytwarzanie energii, zarówno przez pojedyncze budynki mieszkalne, jak i przez duże farmy fotowoltaiczne.
Trzeba jednak pamiętać, że same moduły fotowoltaiczne jeszcze nie tworzą instalacji. Bardzo ważnym elementem każdego systemu fotowoltaicznego jest inwerter solarny.
Oczywistym więc wydaje się, że jego jakość jak i funkcjonalność będzie decydowała o sprawności całego systemu – jest to najbardziej skomplikowane urządzenie w całej instalacji. W poniższym artykule postaram się objaśnić, czym tak naprawdę jest inwerter, jak działa i na co zwrócić uwagę przed wyborem tego urządzenia.
Jak działa inwerter fotowoltaiczny?
Inwerter, czy też inaczej falownik, jest urządzeniem, które przetwarza prąd stały ze strony modułów fotowoltaicznych na prąd przemienny, czyli taki sam, jaki znajduje się np. w gniazdkach elektrycznych.
Można więc powiedzieć, że jest on sercem całej instalacji, dzięki któremu wykorzystujemy energię z modułów fotowoltaicznych do zasilania urządzeń elektrycznych. W zależności od potrzeb bądź układu sieci w danym budynku inwerter może być 1- bądź 3-fazowy.
Falownik, oprócz samego przetwarzania prądu stałego na przemienny, realizuje na bieżąco szereg pomiarów elektrycznych, żeby zapewnić jak najwyższe bezpieczeństwo instalacji. Równocześnie cały czas wyszukuje najlepszego punktu pracy dla całej instalacji, tak żeby utrzymać produkcję na najwyższym poziomie w zależności np. od czynników zacieniających moduły.
Rodzaje i różnice między inwerterami
Aktualnie na rynku są 3 wiodące rodzaje inwerterów, które różnią się między sobą budową, sposobem działania jak i funkcjonalnością. Poniżej opisane zostały pokrótce najważniejsze cechy każdego z nich.
Inwerter centralny
Najbardziej popularny rodzaj falownika. Charakteryzuje się on centralną jednostką wytwórczą, do której doprowadzone są bezpośrednio przewody DC (po stronie prąd stałego) od modułów.
W zależności od producenta i mocy urządzenia, inwertery mają różną liczbę wejść fotowoltaicznych, tzw. MPPT (ang. maximum power point tracker, czyli śledzenie punktu mocy maksymalnej). Każde z tych wejść działa niezależnie, natomiast wszystkie moduły dla danego wejścia muszą być zwrócone w tę samą stronę i być nachylone pod tym samym kątem.
Dzięki MPPT inwerter w każdej chwili dostosowuje parametry całego obwodu do uzyskania jak najlepszej produkcji. Jedną z największych wad takiego inwertera jest to, że moduły z danego wejścia MPPT działają zależnie od siebie, także jakiekolwiek osłabienie jednego modułu wpłynie na pogorszenie produkcji danego obwodu. Na szczęście dzięki diodom bocznikującym w modułach, do pewnego stopnia instalacja jest w stanie poradzić sobie z zacienieniem, czyli nie dojdzie do sytuacji, kiedy zacieniony bądź uszkodzony jeden moduł odłączy cały obwód – natomiast na pewno osłabi go w znacznym stopniu. Inwerter centralny najlepiej jest więc stosować w przypadku braku zacienień instalacji oraz gdy wszystkie moduły mogą być rozmieszczone na 1–2 połaciach dachu.
Skontaktuj sie z nami
Oferujemy bezpłatny projekt instalacji fotowoltaicznej
