Falowniki hybrydowe - nowoczesne rozwiązania dla niezależności energetycznej

Fotowoltaika to dynamicznie rozwijająca się branża, która z roku na rok przyciąga coraz większą liczbę inwestorów. Powodów tego stanu rzeczy jest bardzo wiele. Od skomplikowanej sytuacji geopolitycznej począwszy, na złym stanie technicznym sieci przesyłowych skończywszy.

Kluczowym elementem każdej instalacji PV są falowniki. Na rynku dostępnych jest kilka typów falowników, a jednymi z najbardziej zaawansowanych są falowniki hybrydowe. W tym artykule przyjrzymy się co je wyróżnia, kiedy mają zastosowanie i czy warto w nie inwestować?

Falownik to urządzenie elektryczne, które pełni bardzo ważną rolę w instalacji fotowoltaicznej. W trakcie procesu fotowoltaicznego fotony promieniowania słonecznego pobudzają elektrony materiału półprzewodnikowego (np. krzemu) wytwarzając prąd elektryczny. Problem polega na tym, że wyprodukowany w ten sposób prąd jest prądem stałym, podczas gdy wszystkie urządzenia domowe zasilane są prądem zmiennym. Należy zatem przekształcić prąd stały (DC) w prąd zmienny (AC) dzięki czemu czysta energia z fotowoltaiki będzie kompatybilna z siecią energetyczną. Temu celowi służy falownik, zwany także inwerterem.

Rolą falownika jest przede wszystkim zamiana parametrów prądu. Jak wspomnieliśmy wcześniej, energia wygenerowana przez panele słoneczne trafia do falownika w postaci prądu stałego. Następnie urządzenie dokonuje jego konwersji na prąd zmienny o odpowiednich parametrach. Proces ten odbywa się w kilku etapach:

1. Odbieranie prądu stałego - za pośrednictwem okablowania prąd stały wygenerowany przez panele PV trafia do falownika
2. Przekształcenie napięcia - wykorzystując specjalne tranzystory, falownik tworzy sygnał impulsowy poprzez odpowiednie modulowanie przepływającego prądu
3. Filtracja sygnału - wygenerowany sygnał impulsowy za pośrednictwem kondensatorów i cewek zostaje wygładzony, kształtując w ten sposób sinusoidalną falę prądu zmiennego.
4. Synchronizacja z siecią energetyczną - finalnie prąd zmienny musi zostać dostosowany do parametrów (napięcie, częstotliwość) sieci przesyłowej.

Nowoczesne falowniki bardzo często monitorują pracę systemu, optymalizując jego wydajność i dbając o bezpieczeństwo całej instalacji.

Standardowy falownik sieciowy działa jedynie w trybie on-grid, co oznacza, że energia produkowana przez instalację fotowoltaiczną jest natychmiast zużywana lub przekazywana do sieci. Jest to rozwiązanie tańsze, jednak uniemożliwiające optymalne wykorzystanie instalacji PV.

To co odróżnia falownik hybrydowy, to możliwość współpracy z magazynem energii, dzięki czemu nadwyżki prądu mogą być przechowywane i wykorzystane w dogodnym momencie. Falowniki hybrydowe mają tę zaletę, że mogą przekierowywać energię z paneli fotowoltaicznych bezpośrednio do magazynu energii, jak również konwertować prąd stały z magazynu i paneli na prąd zmienny przeznaczany na autokonsupcję.

Zakup falownika hybrydowego konieczny jest w sytuacji, gdy decydujemy się na instalację fotowoltaiczną z magazynem energii. W przeciwnym wypadku jego zakup może wydawać się zbędnym kosztem. W pewnych sytuacjach warto jednak rozważyć taką opcję. Urządzenie to pozwala bowiem na przyszłościową rozbudowę instalacji, umożliwiając w późniejszym czasie dołączenie akumulatorów. Mając ograniczony budżet, możemy rozbić inwestycję na dwa etapy.

W pierwszym kroku możemy zainstalować panele fotowoltaiczne z falownikiem hybrydowym, aby następnie dokupić magazyn energii 10 kW lub większy w zależności od naszych potrzeb. Dzięki takiemu rozwiązaniu inwestor unika konieczności wymiany falownika, gdy zdecyduje się na magazynowanie energii w przyszłości.

Decydując się na zakup falownika hybrydowego warto zwrócić uwagę na kilka parametrówm mających kluczowe znaczenie dla efektywnego działania instalacji PV.

• Moc urządzenia
• Kompatybilność z magazynami energii
• Efektywność konwersji energii
• Funkcje monitorowania i sterowania

Wybór odpowiedniego falownika hybrydowego to decyzja, która wpłynie na funkcjonowanie całej instalacji fotowoltaicznej, zarówno teraz, jak i w przyszłości. Z tego powodu, warto zwrócić uwagę na moc urządzenia. Powinna ona być dostosowana nie tylko do aktualnej mocy paneli PV, ale również do ewentualnej rozbudowy systemu.

Drugim istotnym aspektem jest kompatybilność z magazynami energii. Przed zakupem trzeba upewnić się czy dany falownik będzie nadawał się do obsługi konkretnego rodzaju baterii. Wypełnij krótki formularz kontaktowy, aby uzyskać szczegółowe informacje na temat odpowiedniego falownika hybrydowego do Twojej instalacji fotowoltaicznej.

Kolejnym ważnym parametrem jest efektywność konwersji. Sprawność falownika powyżej 97% oznacza, że większość energii produkowanej przez panele trafia do sieci lub magazynu.

Nowoczesne falowniki hybrydowe powinny oferować także zaawansowane opcje monitoringu takie jak: zdalny podgląd działania instalacji, statystyki produkcji, czy integrację z inteligentnym zarządzaniem energią. Nie bez znaczenia jest również możliwość pracy w trybie off-grid oraz przyszłościowa aktualizacja oprogramowania.

Inwerter hybrydowy jednofazowy na pewno jest tańszym rozwiązaniem od swojego trójfazowego odpowiednika. Wynika to z prostszej budowy i mniejszej liczby komponentów. Dodatkowym atutem inwerterów jednofazowych jest mniejsza podatność na uszkodzenia wywołane przepięciami. W przypadku awarii koszty naprawy lub wymiany są zwykle niższe niż w przypadku urządzeń trójfazowych.

Warto też pamiętać, że inwerter trójfazowy, działając w oparciu o trzy niezależne fazy, wyłączy się w momencie, gdy na którejkolwiek z nich napięcie przekroczy wartość 253 V. Inwerter jednofazowy odłącza się natomiast tylko na tej konkretnej fazie, do której został podłączony. Jeśli sytuacja często się powtarza, możliwa jest zmiana fazy, co zwiększa elastyczność systemu.

Nie oznacza to jednak, że falowniki trójfazowe nie mają swoich zalet. Do największych korzyści ze stosowania falowników trójfazowych zaliczyć możemy:

• równomierne obciążenie instalacji co zmniejsza ryzyko przeciążenia jednej fazy i poprawia stabilność napięcia
• lepsza współpraca z siecią energetyczną
• obsługa większych instalacji PV oraz wydajniejsze ładowanie magazynu energii
• możliwość zasilania urządzeń wymagających dużej mocy jak klimatyzacja, płyty indukcyjne, pompy ciepła
• możliwość podłączenia trójfazowego magazynu energii
• mniejsze ryzyko niedopasowania fazy. System jednofazowy może oddawać wyprodukowaną energię do fazy aktualnie najbardziej obciążonej, a nadwyżkę przekazywać do sieci
• możliwość rozbudowy instalacji w przyszłości bez konieczności wymiany falownika.

Falowniki hybrydowe to urządzenia centralne, obsługujące całą instalację fotowoltaiczną. Mikroinwertery z kolei instalowane są osobno dla każdego panelu, co pozwala na optymalizację pracy modułów niezależnie od siebie.

Mikroinwertery sprawdzają się szczególnie w miejscach o zróżnicowanym nasłonecznieniu, gdzie tradycyjne falowniki osiągnęłyby gorsze wyniki. Główną zaletą mikroinwerterów jest rozwiązanie tzw. problemu najsłabszego ogniwa. W połączeniu szeregowym z jakim mamy do czynienia w przypadku centralnego falownika, wydajność całej instalacji będzie równa wydajności najsłabszego panela.

Jeżeli zatem któryś z paneli będzie uszkodzony lub zaciemniony, spowoduje znaczny spadek efektywności całej instalacji. Wyobraźmy sobie wąż ogrodowy, który zwężymy w jednym miejscu. SIła strumienia wody na wylocie będzie równa ilości wody, która przedostanie się dalej w najwęższym punkcie. Podobnie rzecz się ma z centralnym falownikiem.

Mikroinwertery rozwiązują tę problem, ponieważ są montowane indywidualnie na poszczególnych panelach. Połączenie równolegle sprawia, że nawet spadek wydajności na jednym panelu nie wpłynie na efektywność całego zestawu fotowoltaiki. Chociaż mikroinwertery mogą być droższe od tradycyjnego falownika, to poprawa efektywności może ten koszt zrekompensować.

Falowniki hybrydowe są droższe od standardowych falowników sieciowych. Należy jednak pamiętać, że inwestycja w falownik hybrydowy może przynieść korzyści w dłuższej perspektywie, szczególnie jeśli docelowo planujemy rozbudować system o magazyn energii. W celu uzyskania wyceny i eksperckiej porady technicznej zachęcamy do wypełnienia formularza kontaktowy.

Falowniki hybrydowe to rozwiązanie przyszłościowe, które daje użytkownikom większą niezależność energetyczną. Choć ich zakup jest droższy niż w przypadku standardowych falowników, to elastyczność oraz możliwość rozbudowy instalacji o magazyn energii czynią je atrakcyjną opcją dla osób myślących długoterminowo. Jeśli planujesz inwestycję w fotowoltaikę, warto rozważyć ten typ falownika jako część swojej instalacji.