Jak działa falownik w instalacji fotowoltaicznej?

Chociaż słońce znajduje się aż 150 milionów kilometrów od Ziemi, to energia słoneczna umożliwia wyprodukowanie własnego prądu, generującego nawet 80% oszczędności. Słońce to odnawialne źródło energii, które pozwala czerpać prąd dzięki instalacji fotowoltaicznej na dachu lub na farmie fotowoltaicznej. Jednym z niezbędnych elementów do działania instalacji jest falownik. Czym jest, jak działa i jakie wyróżniamy rodzaje falowników?

Czym jest falownik?

Falownik (z języka angielskiego power inverter) to przetwornik mocy DC/AC, czyli urządzenie, które zamienia prąd stały na prąd zmienny. Reguluje przy tym napięcie i częstotliwość fali. Falowniki to urządzenia elektryczne, które mają regulowaną częstotliwość wyjściową. Dzięki temu, jeśli w falowniku zastosuje się metodę regulacji sygnału prądu stałego, możliwe jest wygładzenie zmiany natężenia prądu elektrycznego i napięcia. Zastosowanie falowników umożliwia regulację prędkości silnika indukcyjnego, który napędza urządzenie.

Falownik w instalacji fotowoltaicznej często nazywany jest inwerterem. Stanowi jeden z najważniejszych elementów zestawu fotowoltaicznego. Dzięki działaniu falownika możliwa jest zmiana prądu stałego – produkowanego przez panele słoneczne, na prąd zmienny – wykorzystywany w gospodarstwie domowym. Wyróżnia się kilka rodzajów falowników, które są odpowiedzialne za różne zadania.

Co oznacza zamiana prądu stałego na prąd zmienny?

Aby zrozumieć, jak ważnym elementem w instalacji fotowoltaicznej jest falownik, warto wiedzieć, dlaczego w generowaniu oszczędności zamiana prądu stałego na prąd zmienny ma kluczowe znacznie. Panele fotowoltaiczne, pobierając energię ze słońca, wytwarzają napięcie stałe. W domowych gniazdkach płynie jednak prąd zmienny o parametrach, które są zgodne z siecią niskiego napięcia. Zwykle jest to 230/400 V 50 Hz. Dwa różne rodzaje prądu trzeba ze sobą połączyć i właśnie do tego celu służy falownik. Dzięki temu, że falownik działa w czasie rzeczywistym, to automatycznie przekształca napięcie stałe w napięcie przemienne o odpowiedniej wartości. W ten sposób do gniazdek błyskawicznie trafia prąd, z którego można korzystać.

Jakie są typy falowników?

Falowniki są konieczne do prawidłowego działania farm fotowoltaicznych, ale też mniejszych instalacji fotowoltaicznych na dachu. Falowniki dzieli się na kilka rodzajów, które różnią się między sobą właściwościami urządzenia.

Ze względu na wielkość instalacji wyróżnia się:

• mikrofalowniki – niewielkie urządzenia, które współpracują tylko z jednym panelem fotowoltaicznych,
• inwertery stringowe – ich zadaniem jest obsługiwanie wszystkich paneli fotowoltaicznych, ale sprawdzają się tylko do małych instalacji (1-30kw),
• inwertery centralne – stosuje się do dużych instalacji fotowoltaicznych o mocy większej niż 30 kW.

Pod względem podłączenia (lub nie) do sieci falowniki mogą być:

• falownik wyspowy – nie może oddawać energii, ponieważ nie współpracuje z siecią, zwykle ma jednak możliwość ładowania akumulatorów,
• falownik sieciowy – współpracuje i synchronizuje się z siecią, dzięki czemu może oddawać energię do sieci. Falowniki sieciowe nie są przez to ładowane przez akumulatory.

Co więcej, ze względu na technologię i zasadę działania wyróżnia się:

• falowniki transformatorowe – posiadają izolację galwaniczną, co umożliwia uziemienie tablicy. Są konieczne w przypadku pracy niektórych baterii słonecznych,
• falowniki beztransformatorowe – są lekkie i mają wysoką sprawność w zakresie obciążenia. Obecnie falowniki beztransformatorowe można spotkać w większości instalacji fotowoltaicznych.

Jak działa falownik?

Zasada działania falownika jest dosyć prosta. Jego zadaniem, oprócz zamiany prądu stałego DC na prąd zmienny AC 230 V/50 Hz, jest kontrola i monitoring parametrów pracy sieci, tj.: częstotliwości i napięcia.

Falownik spełnia swoje zadanie jeśli odpowiednio zareaguje, gdy wykryje, że parametry są poza dopuszczalnymi normami. Inwerter służy także do zbierania danych o pracy całej instalacji. Jest to możliwe, ponieważ optymalizuje pracę instalacji fotowoltaicznej poprzez posiadany układ śledzenia maksymalnego punktu pracy modułów MPPT.