Jak działa falownik? Zasada działania inwertera
Falownik, nazywany też inwerterem, to niezbędny element instalacji fotowoltaicznej. Nie będzie przesadą określenie go sercem lub nawet mózgiem instalacji, ponieważ bez niego inne komponenty systemu solarnego, same panele słoneczne lub optymalizator, byłyby bezużyteczne. Nic dziwnego, że wiele osób pragnie zrozumieć w jaki sposób działa falownik, co kryje to niepozorne z wyglądu urządzenie i w jaki sposób jest wykorzystywane w fotowoltaice.
Budowa falownika, przemiennik częstotliwości
Zacznijmy od budowy inwertera. Przyda się tutaj wiedza z lekcji fizyki. W skład falownika wchodzą:
- prostownik,
- stopień pośredni (kondensatory),
- stopień końcowy (tranzystory),
- układ sterowania,
- zabezpieczenia.
Stopień pośredni odpowiada za stabilizację i wygładzanie napięcia zasilania stałego, które jest kierowane do stopnia końcowego, w którym prąd stały przekształcany jest na prąd zmienny o przypisanych parametrach 230 V 50 Hz. Zabezpieczenia chronią przed ewentualną awarią, odłączając zasilanie w razie przepięcia lub innej anomalii.
Rola falownika
Głównym zadaniem inwertera jest przekształcanie prądu stałego wyprodukowanego przez panele słoneczne w prąd zmienny o konkretnych parametrach używalności w domowych warunkach. Falownik nie tylko przekształca prąd stały w prąd zmienny, ale także dostosowuje go do częstotliwości, napięcia i natężenia, by mógł być pobierany przez nasze domowe urządzenia. Inwerter posiada także funkcję zwrotu energii w razie potrzeby.
Za dodatkowe, aczkolwiek bardzo przydatne funkcje inwertera, uważa się monitorowanie pracy instalacji fotowoltaicznej oraz synchronizacja z siecią energetyczną. Dzięki falownikowi dowiemy się, ile prądu produkuje nasza instalacja, co pozwoli w późniejszym rozrachunku obliczyć miesięczne zyski i straty. Wiele nowoczesnych falowników można sparować z aplikacją w telefonie, co daje szansę na zdalną kontrolę nad pracą instalacji oraz bieżący monitoring.
Jak dobrać moc inwertera?
Moc falownika należy dobierać do wielkości instalacji fotowoltaicznej oraz dziennego zużycia energii elektrycznej. W przypadku standardowych, niewielkich instalacji przy domach jednorodzinnych wystarczy inwerter o małej mocy. Jego sprawność jest uzależniona od maksymalnego, ale chwilowego obciążenia. Prawidłowo dobrany inwerter pozwoli wyprodukować energię elektryczną na optymalnym poziomie bez niepotrzebnych strat.
Rodzaje falowników
Inwertery dzielimy ze względu na połączenie z siecią oraz w zależności od wielkości instalacji. W pierwszym przypadku wyróżniamy falowniki on-grid i off-grid, czyli kolejno połączone z siecią energetyczną i niepołączone. Inwerter sieciowy (on-grid) oddaje nadwyżki energii do sieci zakładu energetycznego, a później w razie potrzeby je pobiera. Tego typu urządzenie wyklucza konieczność posiadania akumulatora.
Falownik off-grid nie ma połączenia z siecią zakładu energetycznego, więc ewentualne nadwyżki przekazuje akumulatorowi.
Biorąc pod uwagę wielkość instalacji, można spotkać się z:
- mikroinwentorami – działające z konkretnym panelem słonecznym, do którego są bezpośrednio podłączone,
- inwertery stringowe – wykorzystywane najczęściej w domach jednorodzinnych, dostosowane do instalacji o maksymalnej mocy 30kW,
- inwertery centralne – wykorzystywane w przypadku ogromnych farm słonecznych.
Budowa instalacji fotowoltaicznej
Jak już powiedzieliśmy wcześniej, falownik jest najważniejszym elementem instalacji fotowoltaicznej, ale nie jedynym. W skład systemu wchodzą:
- panele słoneczne, które na skutek reakcji chemicznych zachodzących w ogniwach krzemowych absorbują energię słoneczną, przekształcając ją w prąd stały,
- falownik – jak działa – mamy nadzieję, że udało nam się wytłumaczyć. Powtórzmy jednak, że przekształca pozyskany prąd stały w prąd zmienny nadający się do użytku. Często nazywa się go też przemiennikiem częstotliwości,
- optymalizator – odpowiedzialny za efektywność pracy paneli słonecznych nawet w częściowym zacienieniu,
- systemy montażowe – ważne ze względów konstrukcyjnych, pozwalają na bezpieczne zamontowanie baterii słonecznych na dachu budynku, nie obciążając go zbytnio,
- zabezpieczenia – AC i DC, czyli zabezpieczenia przed przepięciami i anomaliami prądu stałego i zmiennego,
- okablowanie – atestowane i bezhalogenowe, aby zminimalizować jakiekolwiek szanse na wywołanie pożaru.
