Falownik – co to jest i do czego służy w instalacji fotowoltaicznej?

Falownik jest jednym z najważniejszych elementów instalacji fotowoltaicznej, choć na dachu go nie zobaczymy. To właśnie przez niego przepływa energia wyprodukowana przez panele, zanim zostanie wykorzystana do zasilania urządzeń w domu. Bez falownika prąd z modułów fotowoltaicznych nie miałby parametrów odpowiednich dla domowej instalacji elektrycznej.

Urządzenie nie tylko przekształca energię, ale również kontroluje pracę paneli, monitoruje produkcję i reaguje na nieprawidłowe parametry. W zależności od rodzaju, falownik może też współpracować z magazynem energii.

Warto więc wiedzieć, czym dokładnie jest falownik, jak działa i za co odpowiada w instalacji fotowoltaicznej. Jeśli chcesz wiedzieć więcej – czytaj dalej!

Co to jest falownik fotowoltaiczny?

Falownik fotowoltaiczny to urządzenie, które przekształca prąd stały (DC) wytwarzany przez panele PV w prąd przemienny (AC) wykorzystywany w instalacji elektrycznej budynku. Można powiedzieć, że pełni funkcję pośrednika pomiędzy modułami fotowoltaicznymi a urządzeniami zasilanymi energią elektryczną.

Panele produkują prąd stały oznaczany skrótem DC. Tymczasem w domowej instalacji i publicznej sieci elektroenergetycznej występuje prąd przemienny AC (w Polsce o napięciu 230 V i częstotliwości 50 Hz) . Falownik przeprowadza niezbędną konwersję z DC do AC oraz dopasowuje parametry energii do wymagań instalacji elektrycznej.

W kontekście fotowoltaiki nazwy „falownik” i „inwerter” oznaczają to samo urządzenie. W ofertach instalatorów można również spotkać określenia „inwerter solarny” albo „falownik PV”. Nie są to różne elementy instalacji, lecz zamiennie stosowane nazwy.

Falownik znajduje się najczęściej w garażu, pomieszczeniu technicznym lub innym odpowiednio przygotowanym miejscu. W typowej instalacji stringowej podłączone są do niego przewody prowadzące od paneli oraz przewody łączące urządzenie z instalacją elektryczną budynku. Bez falownika standardowa domowa fotowoltaika nie mogłaby zasilać urządzeń ani bezpiecznie przekazywać nadwyżek energii do sieci.

Do czego służy falownik w instalacji fotowoltaicznej?

Podstawowym zadaniem falownika / inwertera fotowoltaicznego jest przekształcenie prądu stałego z paneli w prąd przemienny. Nowoczesne falowniki pełnią jednak również inne funkcje, które mają bardzo ważne znaczenie dla wydajności, bezpieczeństwa i wygody korzystania z instalacji.

Falownik w instalacji fotowoltaicznej odpowiada między innymi za:

Dane dotyczące pracy fotowoltaiki, które monitoruje i dostosowuje na bieżąco falownik, można najczęściej sprawdzić w aplikacji mobilnej. Zakres dostępnych informacji zależy jednak od urządzenia i wyposażenia instalacji. Sam falownik zazwyczaj pokazuje produkcję energii, ale do dokładnego monitorowania zużycia prądu w budynku może być potrzebny dodatkowy licznik.

Falownik pełni także ważne funkcje ochronne, ale nie zastępuje pozostałych zabezpieczeń elektrycznych. Instalacja nadal wymaga odpowiednio dobranych przewodów, rozłączników, ograniczników przepięć i innych elementów przewidzianych w projekcie.

Falownik pracuje automatycznie. Uruchamia się, gdy panele osiągną napięcie wymagane do rozpoczęcia pracy, a następnie dopasowuje swoje działanie do zmieniającego się nasłonecznienia. Wieczorem, kiedy produkcja paneli jest zbyt niska, standardowy falownik przechodzi w stan oczekiwania.

W instalacji podłączonej do sieci urządzenie kontroluje także jej parametry. Gdy nastąpi przerwa w dostawie energii, zwykły falownik sieciowy wyłącza produkcję ze względów bezpieczeństwa. Sam fakt, że na panele nadal pada słońce, nie oznacza więc, że podczas awarii sieci w domu będzie dostępny prąd. Do takiego działania potrzebny jest odpowiednio zaprojektowany system z funkcją zasilania rezerwowego.

Co dzieje się z energią wyprodukowaną przez panele?

Energia z fotowoltaiki w pierwszej kolejności zasila urządzenia pracujące w budynku. Jeżeli panele produkują w danym momencie mniej energii, niż potrzebuje dom, brakująca część jest pobierana z sieci elektroenergetycznej.

Jeżeli natomiast produkcja przewyższa bieżące zapotrzebowanie, powstaje nadwyżka. W instalacji bez magazynu energii zostaje ona przekazana do sieci i rozliczona zgodnie z obowiązującym systemem prosumenckim… który najcześciej nie zapewnia korzystnego rozliczenia. Więcej na ten temat znajdziesz w naszym artykule >> czy fotowoltaika się nadal opłaca?

W systemie z magazynem nadwyżka może najpierw ładować akumulator, dzięki czemu zgromadzoną energię można później wykorzystać, kiedy produkcja z paneli spadnie – na przykład wieczorem lub w nocy. Za zarządzanie takim przepływem może odpowiadać falownik hybrydowy współpracujący z kompatybilnym magazynem energii.

Skąd falownik „wie”, jakie parametry prądu ma aktualnie ustawić?

Falownik w fotowoltaice na bieżąco mierzy napięcie i natężenie prądu pochodzącego z paneli oraz parametry sieci elektroenergetycznej, takie jak napięcie i częstotliwość. Układ sterujący analizuje te dane, a następnie automatycznie dopasowuje sposób pracy urządzenia.

Mechanizm MPPT pomaga znaleźć parametry, przy których moduły mogą w danym momencie dostarczyć największą dostępną moc. Falownik reaguje także na zmiany zachmurzenia, temperatury i obciążenia instalacji. Nie potrzebuje do tego połączenia z Internetem – dostęp do sieci służy przede wszystkim do monitorowania, przesyłania danych i zdalnej obsługi.

Jeżeli system ma również kontrolować zużycie energii w budynku albo współpracować z magazynem, wykorzystuje dane z dodatkowego licznika oraz systemu zarządzania baterią. Dzięki temu może określić, czy energia powinna zasilać dom, ładować magazyn, czy zostać przekazana do sieci.

Jakie są podstawowe rodzaje falowników?

Falowniki fotowoltaiczne można klasyfikować na kilka sposobów. Z punktu widzenia właściciela domu najważniejszy jest podział według sposobu współpracy urządzenia z siecią elektroenergetyczną i magazynem energii. Na tej podstawie wyróżniamy falowniki sieciowe, hybrydowe i wyspowe.

Falownik sieciowy

Falownik sieciowy, nazywany również falownikiem on-grid (inwerterem on-grid), jest przeznaczony do instalacji podłączonej do publicznej sieci elektroenergetycznej. Przekształca energię z paneli, zasila domowe urządzenia, a niewykorzystaną nadwyżkę przekazuje do sieci.

Jest to podstawowe rozwiązanie stosowane w instalacjach fotowoltaicznych bez magazynu energii. Po zaniku napięcia w sieci falownik on-grid automatycznie się wyłącza – nawet wtedy, gdy panele nadal mogłyby produkować energię. Takie działanie jest wymagane ze względów bezpieczeństwa, ale z punktu widzenia posiadacza instalacji PV jest bardzo niekorzystne.

Falownik hybrydowy

Falownik hybrydowy wykonuje te same podstawowe zadania co urządzenie sieciowe, ale może dodatkowo współpracować z kompatybilnym magazynem energii. Zarządza przepływem prądu pomiędzy panelami, budynkiem, akumulatorem i siecią.

Wiele obecnie dostępnych modeli może początkowo pracować bez zainstalowanego magazynu energii (magazyn można dołożyć później), co jest korzystne z punktu widzenia osób, które nie chcą dużych inwestycji na start. Możliwość takiej rozbudowy należy jednak potwierdzić przed wyborem urządzenia. Znaczenie ma nie tylko oznaczenie „hybrydowy”, lecz również lista obsługiwanych magazynów energii oraz funkcje dostępne w konkretnym modelu.

Falownik wyspowy

Falownik wyspowy, czyli falownik off-grid (inwerter off-grid), pracuje w systemie niezależnym od publicznej sieci elektroenergetycznej. Takie instalacje wykorzystują zazwyczaj magazyn energii, a czasami również dodatkowe źródło zasilania, na przykład agregat.

Rozwiązania off-grid stosuje się między innymi w budynkach bez przyłącza energetycznego. W przypadku domu podłączonego do sieci pełne przejście na system wyspowy nie zawsze jest uzasadnione ekonomicznie – wymaga odpowiednio dużego magazynu i uwzględnienia okresów niewielkiej produkcji energii. Sytuacja jednak zmienia się, jeśli mamy np. do czynienia z domkiem letniskowym lub domem położonym w okolicy, gdzie często występują zaniki zasilania.

Pozostałe rodzaje falowników

Falowniki można podzielić także na urządzenia stringowe i mikrofalowniki oraz modele jedno- i trójfazowe. Są to jednak bardzo szczegółowe kryteria klasyfikacji, które nie są znacząco istotne – przykładowo jeden falownik może być jednocześnie hybrydowy, stringowy i trójfazowy.

Falownik w instalacji fotowoltaicznej – podsumowanie

Falownik przekształca prąd stały produkowany przez panele w prąd przemienny, z którego korzystają urządzenia elektryczne w budynku. Jednocześnie kontroluje parametry instalacji, dopasowuje jej pracę do aktualnych warunków, monitoruje produkcję energii i reaguje na wykryte nieprawidłowości.

Rodzaj zastosowanego urządzenia wpływa również na możliwości całego systemu. Standardowy falownik sieciowy jest odpowiedni dla fotowoltaiki bez magazynu, natomiast model hybrydowy może zarządzać przepływem energii pomiędzy panelami, domem, siecią i kompatybilnym akumulatorem. Samo określenie „hybrydowy” nie oznacza jednak automatycznie, że instalacja zapewni zasilanie podczas awarii – taka funkcja wymaga właściwego projektu i dodatkowego wyposażenia.

Jeśli planujesz montaż fotowoltaiki albo chcesz połączyć ją z magazynem energii, sprawdź ofertę firmy Budrys. Mamy ponad 8 lat doświadczenia i dobieramy urządzenia do parametrów budynku, instalacji elektrycznej oraz rzeczywistych potrzeb użytkownika. Oferujemy również montaż pomp ciepła, klimatyzacji i rekuperacji, a także wykonujemy instalacje elektryczne.

Skontaktuj się z nami – przedstawimy dostępne rozwiązania i uczciwie wyjaśnimy, które z nich będą miały sens w Twoim przypadku.

Najczęściej zadawane pytania o falowniki

Autor publikacji: