Inwerter – wyjaśnienie, rodzaje, budowa i działanie inwertera

Fotowoltaika, podobnie jak pompy ciepła, cieszy się dziś coraz większą popularnością. Inwerter zwany też falownikiem to serce całego systemu fotowoltaicznego. Sprawdź, do czego służy inwerter solarny, jak jest zbudowany i jaka jest zasada działania tego urządzenia.

Inwerter – co to jest falownik i do czego służy?

Jak dobrze wiesz, fotowoltaika to energia czerpana ze słońca. Inwerter jest niezbędny dla instalacji fotowoltaicznej, gdyż odpowiada za przetwarzanie oraz przekształcanie energii powstającej w modułach PV. Dzięki pracy falownika prąd stały (DC) jest przetwarzany w energię elektryczną, czyli prąd zmienny (AC), jaki znajduje się w sieciach niskiego napięcia (230 V/50 H).

Jednak poza tym inwerter fotowoltaiczny pełni też inne funkcje:

  • synchronizowanie instalacji PV z siecią elektroenergetyczną,
  • monitorowanie i zarządzanie systemem fotowoltaiki,
  • rejestrowanie danych eksploatacyjnych,
  • śledzenie MMPT (maksymalny punkt mocy modułów fotowoltaicznych),
  • automatyczny rozłącznik w razie awarii.

Rodzaje inwerterów

Wiesz już, czym jest inwerter, musisz też poznać jego rodzaje. Inwertery dzielimy między innymi ze względu na połączenie z siecią, wyróżniając:

  • Inwerter off-grid (wyspowy) – falownik nie nawiązuje połączenia z siecią, a więc nie może oddawać do niej nadwyżek energii. Ma natomiast możliwość ładowania akumulatorów. Inwerter solarny tego typu często dostosowuje napięcie do potrzeb podłączonych urządzeń i baterii, na przykład gromadząc prąd w domkach letniskowych.
  • Inwerter on-grid (sieciowy) – falownik nawiązuje połączenie z siecią, oddając do niej nadwyżki nagromadzonej energii. Dostosowuje napięcie do jego poziomu w sieci. Ten typ urządzenia nie pozwala na ładowanie akumulatorów.
  • Inwerter hybrydowy – połączenie funkcji dwóch wcześniejszych systemów. Pozwala wytwarzać prąd z fotowoltaiki, a również ładować akumulatory. To urządzenia o większej liczbie wejść i wyjść od tradycyjnego falownika.

Inny podział, pod kątem tego do ilu faz przyłącza się falownik, rozróżnia:

  • inwertery jednofazowe – dla mniejszych instalacji fotowoltaiki do kilku kW,
  • inwertery trójfazowe – dla fotowoltaiki o większej mocy niż kilka kW.

Kolejnym jest podział ze względu na wielkość instalacji: mikroinwertery (np. domki letniskowe), inwertery stringowe (instalacje fotowoltaiczne o mocy do 30 kW) i inwertery centralne (duże instalacje, np. farmy fotowoltaiczne).

Zasada działania inwertera, czyli jak działa falownik?

Inwerter fotowoltaiczny jest tym elementem, dzięki któremu wytwarzasz prąd z fotowoltaiki. Panele, które czerpią energię ze słońca, produkują prąd stały, podczas kiedy w gniazdku Twojego domu znajduje się napięcie przemiennie.

Głównym zadaniem falownika jest przekształcenie prądu stałego w napięcie przemienne, jakie płynie w sieci energetycznej. Inwerter solarny robi to automatycznie i błyskawicznie zasila w prąd urządzenia w Twoim domu.

Dodatkowo inwerter fotowoltaiczny kontroluje częstotliwość oraz napięcie. Jeśli znajdą się one poza dopuszczonymi normami, wtedy inwerter zostaje odłączony od sieci. W końcu jego zadaniem jest też optymalizacja pracy systemu fotowoltaiki dzięki układowi śledzenia maksymalnego punktu poboru mocy (MPPT).

Sterowanie falownikiem i monitorowanie jego pracy

Sterowanie inwerterem jest prostsze, kiedy to innowacyjny produkt, na przykład z wyświetlaczem LCD ukazującym moc, napięcie, prąd DC i AC, a także dzienną, miesięczną i roczną produkcję energii. Inne urządzenia parametry te ukazują w aplikacji.

Ciekawą opcją są inwertery solarne wyposażone w zewnętrzne układy pomiarowe. Mogą one mierzyć zużycie energii przez urządzenia domowe, dzięki czemu łatwiej o dokładne wyliczenia zużywanego prądu. Taka inwestycja to nie tylko większa wydajność i optymalizacja systemu, ponieważ może się też przełożyć na sporą oszczędność. To ważne, zwłaszcza że ceny prądu w najbliższych latach na pewno będą rosnąć.

Najważniejsze, że współczesne falowniki są urządzeniami bardzo zaawansowanymi. W prosty sposób pozwalają monitorować parametry układu. Pozyskane w ten sposób informacje są rejestrowane, a następnie przechowywane i prezentowane.

Układ MPTT

Jedną z funkcji inwertera jest śledzenie MPPT, który zależy od natężenia promieniowania. To o tyle istotne, że dzięki systemowi śledzenia maksymalnego punktu mocy modułów fotowoltaicznych, instalacja fotowoltaiczna pozwala wykorzystywać nawet 20% więcej energii w porównaniu z falownikami starszego typu, które są pozbawione tego układu.

Monitorowanie pracy instalacji fotowoltaicznej

Dzięki inwerterowi na bieżąco możesz monitorować pracę instalacji fotowoltaiki, korzystając ze specjalnego oprogramowania lub wyświetlacza. Regularny monitoring instalacji fotowoltaicznej pozwoli zachować optymalną wydajność i wydłuży żywotność układu.

Najwygodniej robić to z poziomu komputera, a szczególnie tabletu lub smartfona. Instalację monitoruj jak najczęściej, a szybciej zauważysz, że coś jest z nią nie tak. Wówczas niezwłocznie skontaktuj się z instalatorem.

Synchronizacja instalacji fotowoltaicznej z siecią

Inwerter zsynchronizowany z siecią (sieciowy, hybrydowy) zlicza energię produkowaną przez panele słoneczne, a jednocześnie odczytuje prąd pobrany z sieci energetycznej. Możesz w ten sposób poznać różnicę między prądem, który zużywasz na własne potrzeby i odprowadzonym do sieci. Dane te możesz porównać w różnych cyklach (np. doba, tydzień, miesiąc, rok).

Jaki inwerter wybrać? Renomowane firmy

Przed wyborem inwertera solarnego do instalacji fotowoltaicznej zwróć uwagę na kilka istotnych parametrów. Najważniejszym jest sprawność inwertera. Pod tym kątem falownik powinien gwarantować sprawność minimum 97%. Takie inwertery dostarczają m.in. Enphase, SMA, Fronius, Delta, ABB, Schneider, Huawei, SolaX, Sofar, Kehua czy Growatt.

Poza tym sprawdź, czy produkt ma układ MPTT oraz chłodzenie. To funkcje, które uprawnią pracę całego układu fotowoltaiki.

Budowa inwertera

Inwerter fotowoltaiczny jest zbudowany z następujących elementów:

  • prostownik – zasilany fazą prądu zmiennego AC; jego zadaniem jest prostowanie napięcia na stałe;
  • stopnia pośredniego i końcowego – stabilizacja i wygładzanie napięcia;
  • układu zabezpieczeń – zabezpieczenie sieci przed awariami przez odłączenie zasilania w przypadku wykrycia niepożądanych parametrów.

Montaż inwertera

Montaż falownika wymaga pracy dwóch osób i stosowania środków bezpieczeństwa. Inwerter zamontuj w odpowiednim do tego miejscu (pionowa pozycja, twarda powierzchnia, suche pomieszczenie wewnętrzne bez zapylenia i z odpowiednim przepływem powietrza, temperatura otoczenia od 0 do 40 st. C, poziom wilgotności od 5 do 85%). Pamiętaj też, aby wcześniej wyłączyć prąd i sam falownik (wyłącznik AC i przełącznik DC w pozycji OFF).

FAQ - najcześciej zadawane pytania

Czy inwerter i falownik to jedno i to samo urządzenie?

Tak, inwerter fotowoltaiczny jest określany mianem falownika i odwrotnie.

Jakie działanie ma inwerter?

Falownik przede wszystkim zmienia prąd DC w AC. Poza tym monitoruje i zarządza systemem fotowoltaiki, a także zapewnia mu bezpieczeństwo. Wszystkie inwertery rejestrują dane eksploatacyjne i pozwalają łatwo zarządzać całym układem, nowsze natomiast dodatkowo śledzą MMPT.

Jak dobrać moc inwertera?

Moc inwertera powinna wynosić od 80 do 95% mocy znamionowej instalacji PV. Inwertery dobrze znoszą lekkie przeciążenia. Dodatkowo w polskich warunkach klimatycznych panele nie osiągają swoich nominalnych wartości.