Do czego służy falownik? To jedno z kluczowych pytań, na które trzeba sobie odpowiedzieć, planując instalację fotowoltaiczną. Falownik pełni bardzo ważną funkcję w całym systemie PV - pozwala na konwersję prądu stałego wytwarzanego przez panele fotowoltaiczne na prąd przemienny wykorzystywany w gniazdkach. Dzięki temu energia słoneczna może zostać zużyta na potrzeby domu lub wprowadzona do sieci elektroenergetycznej. W niniejszym artykule wyjaśnimy dokładnie, jak działa falownik, jakie są jego rodzaje oraz jak prawidłowo dobrać falownik do instalacji PV.
Kluczowe wnioski:- Falownik jest kluczowym elementem każdej instalacji fotowoltaicznej, gdyż zamienia prąd stały na przemienny.
- Istnieją różne rodzaje falowników, np. jednofazowe, trójfazowe, hybrydowe, z optymalizatorami.
- Dobór odpowiedniego modelu falownika zależy m.in. od wielkości instalacji i zapotrzebowania na energię.
- Dobrej jakości falownik zapewnia wysoką sprawność i niezawodność systemu PV.
- Przy wyborze falownika należy zwrócić uwagę na jego parametry techniczne.
Podstawowa funkcja falownika w fotowoltaice
Falownik pełni kluczową rolę w każdej instalacji fotowoltaicznej. Bez tego urządzenia system PV nie byłby w stanie wykorzystać wyprodukowanej energii elektrycznej. Podstawowym zadaniem falownika jest konwersja prądu stałego (DC) generowanego przez panele fotowoltaiczne na prąd przemienny (AC), który można wykorzystać w gospodarstwie domowym lub przesłać do sieci energetycznej.
Moduły fotowoltaiczne pod wpływem promieni słonecznych wytwarzają prąd stały o napięciu zależnym od warunków nasłonecznienia. Napięcie to waha się zazwyczaj w granicach od 150 do 450 V. Tymczasem w gniazdkach elektrycznych dostępny jest prąd przemienny o napięciu 230 V. Aby energię słoneczną można było bezpośrednio zużyć w domu lub oddać do sieci, musi zostać przekształcona na prąd przemienny. Właśnie ten proces realizuje falownik.
Dzięki zastosowaniu falownika, prąd stały (DC) pochodzący z instalacji PV zostaje zamieniony na prąd przemienny (AC) o parametrach sieciowych. Urządzenie monitoruje również optymalną pracę paneli fotowoltaicznych, dostosowując punkty pracy tak, aby osiągnąć jak najwyższą wydajność systemu. Bez falownika energia słoneczna nie mogłaby zostać efektywnie wykorzystana w domowej instalacji elektrycznej.
Jak działa proces konwersji prądu w falowniku?
W uproszczeniu, falownik zamienia napięcie stałe z paneli PV na zmienne za pomocą tranzystorów IGBT. Przy ich użyciu następuje bardzo szybkie przełączanie kierunku przepływu prądu, dzięki czemu na wyjściu otrzymujemy napięcie o charakterze sinusoidalnym. Częstotliwość przełączeń wynosi 50 Hz, co odpowiada częstotliwości prądu w gniazdku.
Nowoczesne falowniki składają się z kilku głównych elementów. Są to między innymi filtr wejściowy, układ śledzenia punktu mocy maksymalnej MPPT, inwerter (przetwornica DC/AC), filtr wyjściowy oraz układy sterowania i komunikacji. Cały proces przetwarzania energii jest precyzyjnie kontrolowany przez specjalne algorytmy, które optymalizują pracę całego systemu fotowoltaicznego.
Jakie są rodzaje falowników fotowoltaicznych?
Na rynku dostępnych jest wiele modeli falowników fotowoltaicznych. Różnią się one miedzy sobą szeregiem parametrów, a wybór odpowiedniego typu zależy od charakterystyki i wielkości instalacji PV. Do najważniejszych kryteriów podziału falowników należą:
- Liczba faz prądu wyjściowego - falowniki jednofazowe, trójfazowe,
- Topologia - falowniki centralne, falowniki z optymalizatorami mocy,
- Sposób montażu - falowniki podtynkowe, natynkowe,
- Możliwość współpracy z magazynem energii - falowniki hybrydowe, falowniki bez magazynu.
Najpopularniejszym rozwiązaniem w przydomowych instalacjach są falowniki jednofazowe. Umożliwiają one przekształcanie prądu DC z paneli fotowoltaicznych na prąd AC o napięciu 230V. Znajdują zastosowanie przede wszystkim w mniejszych systemach PV o mocy do 10 kWp.
Falowniki trójfazowe wykorzystuje się natomiast w dużych instalacjach fotowoltaicznych, gdzie wymagane jest większe napięcie. Urządzenia te pozwalają uzyskać na wyjściu napięcie 3 x 400 V AC, dzięki czemu mogą obsługiwać systemy PV o mocy sięgającej kilkudziesięciu kWp.
Czytaj więcej: Falownik Fotowoltaiczny Rzeszów - Co To Jest Falownik Fotowoltaiczny? Instalacje w Rzeszowie
Kryteria doboru odpowiedniego falownika PV
Aby falownik poprawnie współpracował z instalacją fotowoltaiczną, musi zostać odpowiednio dobrany pod względem kluczowych parametrów. Oto najważniejsze kryteria, którymi należy się kierować przy wyborze falownika:
- Moc falownika - powinna być zbliżona do mocy instalacji PV (z zapasem ok. 10-20%),
- Napięcie wejściowe - musi odpowiadać napięciu systemu (zwykle 600-1000 V),
- Liczba faz - w zależności od wielkości instalacji: 1 lub 3 fazy,
- Sprawność - im wyższa, tym mniejsze straty konwersji,
- Zabezpieczenia - ochrona przeciwprzepięciowa, odśnieżanie, uziemienie itp.
Bardzo istotne są również dodatkowe funkcje falownika, takie jak łączność Wi-Fi i moduły komunikacji, które pozwalają na monitorowanie pracy instalacji PV. Ważny jest także współczynnik mocy urządzenia oraz odpowiednie chłodzenie wpływające na żywotność.
Zalety stosowania falowników w systemach PV
Zastosowanie falownika w instalacji fotowoltaicznej ma szereg zalet. Do najważniejszych należą:
- Możliwość wykorzystania energii PV w sieci elektrycznej,
- Wyższa kontrola i stabilizacja parametrów prądu,
- Monitorowanie i optymalizacja pracy instalacji PV,
- Ochrona elementów systemu przed uszkodzeniami,
- Możliwość magazynowania nadwyżek prądu.
Dobrze dobrany falownik zapewnia wysoką sprawność całej instalacji sięgającą nawet 98%. Pozwala też efektywnie wykorzystać pozyskaną energię słoneczną, ograniczając ilość niewykorzystanych nadwyżek.Inteligentne funkcje diagnostyczne i komunikacyjne ułatwiają nadzór nad poprawną pracą systemu PV.
Parametry techniczne falowników fotowoltaicznych
Projektując instalację fotowoltaiczną, bardzo ważne jest zapoznanie się ze specyfikacją techniczną falowników. Poniżej przedstawiono najistotniejsze parametry tych urządzeń:
| Parametr | Opis |
| Moc falownika | Określa maksymalną moc wejściową prądu DC [W] |
| Napięcie wejściowe | Zakres napięć DC akceptowanych przez falownik [V] |
| Napięcie wyjściowe | Wartość napięcia AC na wyjściu falownika [V] |
| Sprawność maksymalna | Określa ilość energii zamienionej z DC na AC [%] |
| Stopień ochrony | Klasyfikacja odporności na czynniki zewnętrzne [IP] |
Oprócz parametrów elektrycznych, ważne są również cechy konstrukcyjne falownika, takie jak rodzaj chłodzenia, wymiary, masa urządzenia, sposób montażu oraz dodatkowe funkcje komunikacyjne. Analiza specyfikacji technicznej pozwala dobrać optymalny falownik do danej instalacji PV.
Podsumowując, falownik fotowoltaiczny pełni niezwykle istotną funkcję w każdym systemie PV. Poprzez konwersję prądu umożliwia efektywne wykorzystanie wygenerowanej energii słonecznej. Dopasowując odpowiedni model falownika do parametrów instalacji, można zapewnić niezawodną i wydajną pracę całego systemu fotowoltaicznego.
Podsumowanie
Falownik pełni kluczową rolę w każdej instalacji fotowoltaicznej, gdyż to właśnie on umożliwia wykorzystanie wyprodukowanej energii elektrycznej. Co to jest falownik i do czego służy? W uproszczeniu, jest to urządzenie które zamienia prąd stały (DC) z paneli słonecznych na prąd przemienny (AC). Dzięki temu energia słoneczna może zostać zużyta na potrzeby domu lub przekazana do sieci elektroenergetycznej. Bez falownika system PV nie mógłby w ogóle działać.
Istnieje wiele rodzajów falowników PV, różniących się mocą, liczbą faz, topologią czy sposobem montażu. Każdy model charakteryzuje się określonymi parametrami technicznymi, które należy dobrać pod kątem wymagań konkretnej instalacji. Odpowiedni dobór falownika ma kluczowe znaczenie dla wydajności i niezawodności całego systemu fotowoltaicznego.
Zastosowanie nowoczesnego falownika o wysokiej sprawności pozwala ograniczyć straty energii podczas jej konwersji. Urządzenie optymalizuje pracę paneli PV, zapewnia ochronę elementów instalacji, a także umożliwia monitorowanie jej funkcjonowania. Dlatego dobry jakościowo falownik to podstawa każdej funkcjonalnej, wydajnej i opłacalnej instalacji fotowoltaicznej.
Podsumowując, falownik fotowoltaiczny umożliwia wykorzystanie za darmo energii słonecznej poprzez jej konwersję na prąd wykorzystywany powszechnie w gniazdkach i urządzeniach elektrycznych. To kluczowy element decydujący o opłacalności inwestycji w systemy fotowoltaiczne.
