Inwerter fotowoltaiczny - kluczowy element zestawu PV

System fotowoltaiczny składa się z wielu komponentów, ale to inwerter (zwany inaczej falownikiem jest jego centralnym elementem. To on decyduje czy wyprodukowaną energię ze słońca zmagazynujemy, skonsumujemy czy oddamy do sieci. Łatwo można więc zauważyć, że od efektywności falownika będzie zależała efektywność całego układu.

W dobie rosnących cen energii i zmian w systemach rozliczeń prosumenckich, dobrze dobrany inwerter fotowoltaiczny nabiera jeszcze większego znaczenia. Nowoczesne falowniki nie tylko zamieniają prąd stały (DC) na zmienny (AC), ale również zarządzają całym systemem, optymalizują zużycie energii i komunikują się z aplikacjami.

W artykule przybliżamy, jak działa inwerter, jakie są jego rodzaje i czym kierować się przy wyborze odpowiedniego modelu.

Inwerter fotowoltaiczny to urządzenie, które umożliwia praktyczne wykorzystanie energii produkowanej przez panele słoneczne. W procesie fotowoltaicznym panele solarne zamieniają promieniowanie słoneczne na prąd stały (DC). Niemniej, większość urządzeń domowych zasilanych jest prądem przemiennym (AC), dlatego też należy dokonać konwersji prądu stałego na prąd przemienny.

Rolą inwertera fotowoltaicznego jest konwersja prądu stałego na prąd przemienny, a także synchronizacja napięcia i częstotliwości z siecią. To jednak nie wszystko. Nowoczesne inwertery potrafią monitorować parametry pracy instalacji, wykrywać usterki, regulować napięcie w zależności od obciążenia, a nawet optymalizować produkcję dzięki technologii MPPT.

Inwerter fotowoltaiczny może również analizować zużycie w czasie rzeczywistym i informować o produkcji energii przez aplikację na telefonie. Bez inwertera instalacja PV byłaby bezużyteczna. To falownik decyduje o tym, jak wydajnie działają Twoje panele, dlaczego często nazywany jest sercem całej instalacji.

Działanie falownika opiera się na ciągłym monitorowaniu napięcia wejściowego z paneli i dopasowywaniu go do warunków pracy. Wbudowany układ MPPT (Maximum Power Point Tracking) analizuje parametry i ustawia optymalny punkt pracy instalacji, maksymalizując produkcję energii nawet przy częściowym zacienieniu lub wahaniach temperatury.

Inwerter następnie przekształca ten prąd na zmienny (AC), zgodny z parametrami sieci. Proces ten wygląda następująco :

1. Odbiór prądu stałego - prąd stały z paneli fotowoltaicznych zostaje odebrany przez falownik za pośrednictwem okablowania.
2. Przekształcenie napięcia - specjalne tranzystory modulują przepływ prądu w falowniku, tworząc sygnał impulsowy.
3. Filtracja sygnału - otrzymany sygnał impulsowy nie jest jeszcze pełnym prądem przemiennym. Cewki i kondensatory falownika wygładzają napięcie, kształtując sinusoidalną falę prądu przemiennego.
4. Synchronizacja z siecią - dostosowanie wyjściowych parametrów to już ostatni etap. Dzięki temu prąd przemienny (napięcie i częstotliwość) są kompatybilne z siecią przesyłową.

W przypadku falowników hybrydowych urządzenie może również sterować ładowaniem magazynu energii lub przełączać się w tryb wyspowy (off-grid) podczas awarii sieci. W nowoczesnych modelach ważną rolę odgrywa też komunikacja. Inwerter fotowoltaiczny stanowi kluczowy element inteligentnego systemu zarządzania domem tzw. HEMS, a bez skutecznej komunikacji i interoperacyjności nie można mówić o w pełni funkcjonalnym ekosystemie energetycznym.

W zależności od potrzeb, wyróżnić można kilka rodzajów falowników. W zależności od tego czy nasza instalacja wyposażona jest w magazyn energii, a także od usytuowania paneli i konstrukcji dachu możemy wyróżnić następujące rozwiązania:

1. Falowniki klasyczne (on-grid) - służą wyłącznie do konwersji i oddawania nadwyżek prądu do sieci. Nie magazynują energii i nie działają podczas awarii sieci. Ich główną rolą jest zamiana prądu stałego na przemienny i monitorowanie pracy systemu.
2. Falowniki hybrydowe - to bardziej zaawansowane rozwiązania. Pozwalają one zarówno konwertować energię, jak i ją magazynować i przekierowywać do konkretnych odbiorników. W trybie off-grid potrafią zasilać dom z baterii takich jak Power Ocean. Wraz falownikiem hybrydowym i magazynem energii można stworzyć w pełni funkcjonalny, inteligentny i efektywny ekosystem energetyczny.
3. Mikroinwertery - zdarza się, że wykorzystanie klasycznego falownika jest nieefektywne. Wówczas z pomocą przychodzą nam mikroinwertery. Montowane są one bezpośrednio pod każdym panelem. Dzięki temu każdy panel działa niezależnie i nie wpływa negatywnie na resztę instalacji przy częściowym zacienieniu. To świetne rozwiązanie na dachy o zróżnicowanej powierzchni i ekspozycji na słońce.

Każdy typ ma swoje zalety i wady, a wybór konkretnego rozwiązania będzie zależał od budżetu, warunków technicznych i przede wszystkim naszego zapotrzebowania.

Co do zasady najbardziej optymalnym rozwiązaniem dla magazynowania energii jest wyposażenie instalacji w falownik hybrydowy. Niemniej może się zdarzyć, że chcemy zmodernizować istniejącą instalację nie wymieniając istniejącego osprzętu.

W takim wypadku możemy spróbować wykorzystać jedną z dwóch metod. To na co się zdecydujemy będzie zależało przede wszystkim od naszych potrzeb.

1. EcoFlow PowerOcean DC Fit - jest to jedno z innowacyjnych rozwiązań EcoFlow typu DC-coupled. Umożliwia ono montaż magazynu energii pomiędzy panelami fotowoltaicznymi, a klasycznym falownikiem. Wpinając się bezpośrednio w instalację prądu stałego, możemy wyeliminować konieczność wymiany falownika na inwerter hybrydowy. Dzięki PowerOcean DC Fit będziesz w stanie zamontować nowoczesne baterie LFP o pojemności od 5 kWh do 15 kWh.
2. AC-coupled - jest to drugie rozwiązanie, dzięki któremu zamontujemy klasyczny magazyn energii np. PowerOcean. Schemat działania w przypadku AC-coupled wygląda następująco. Prąd stały z paneli fotowoltaicznych trafia do falownika, gdzie zamieniany jest na prąd przemienny. W momencie, gdy pojawia się nadwyżka energii jest ona kierowana do magazynu przed którym montuje się drugi falownik zamieniający z powrotem prąd zmienny na prąd stały.

Zakup i montaż falownika hybrydowego ma swoje zalety. Jest to bardziej przyszłościowe rozwiązanie, w sytuacji gdy planujemy rozbudowę magazynu energii. Jest również bardziej efektywne, ale i zarazem droższe.

Najważniejsze parametry to moc znamionowa, liczba i zakres wejść MPPT oraz rodzaj fazy (jedno- lub trójfazowy). Ważne, by moc falownika była dopasowana do mocy instalacji. Liczba MPPT decyduje o możliwości niezależnego śledzenia różnych łańcuchów PV, co jest kluczowe na dachach z kilkoma połaciami. Warto także upewnić się, że falownik posiada wsparcie dla zdalnego monitoringu, dobrą gwarancję i kompatybilność z bateriami, jeśli planujesz magazyn energii.

Cena zależy od mocy, producenta, funkcji i typu (klasyczny, hybrydowy, mikroinwerter). Przeciętny falownik klasyczny 5–6 kW to koszt od kilku do kilkunastu tysięcy złotych. Falowniki hybrydowe są droższe, ale zapewniają większą elastyczność. Warto pamiętać, że cena inwertera to nie tylko koszt zakupu. Jest to także oszczędność energii w przyszłości, możliwość rozbudowy systemu i większe bezpieczeństwo energetyczne. Najlepiej poprosić o indywidualną wycenę wypełniając formularz kontaktowy.

Czy falownik może pracować bez internetu?
Tak, falownik działa niezależnie od połączenia z siecią, ale traci wtedy funkcje monitoringu, zdalnego zarządzania i aktualizacji. Po przywróceniu łącza dane są zazwyczaj synchronizowane z aplikacją.

Jak długo działa falownik?
Żywotność falowników to zazwyczaj 10–15 lat, ale wiele modeli działa znacznie dłużej. Warto wybierać urządzenia z gwarancją 10 lat i dobrą obsługą serwisową producenta.

Czy do każdego falownika można podłączyć magazyn energii?
Nie – nie wszystkie falowniki są kompatybilne z magazynami energii. W takim przypadku warto wybrać falownik hybrydowy lub zastosować dodatkowe rozwiązania jak PowerOcean DC Fit lub system AC-coupled, które umożliwiają dodanie baterii bez wymiany falownika.