Na co zwrócić uwagę przy doborze falownika do fotowoltaiki?

Gdyby porównać instalację fotowoltaiczną do ludzkiego ciała, falownik byłby sercem, mózgiem, płucami, wątrobą i nerkami. Krótko mówiąc: jest ważny.

Falownik pełni bardzo wiele funkcji, od podstawowej – zamiany prądu stałego (produkowanego przez panele) na prąd przemienny, poprzez komunikację, a na monitorowaniu, diagnostyce błędów i rejestrowaniu danych kończąc. Można powiedzieć, że urządzenie to zarządza całym systemem fotowoltaicznym.   ­­

Wybór typu instalacji

Decydując się na przydomową elektrownię słoneczną musimy brać pod uwagę wiele czynników. Wśród nich są: orientacja dachu, zacienienie, szerokość geograficzna, zapotrzebowanie na energię elektryczną oraz napięcie w sieci. Każdy z tych parametrów ma bezpośredni wpływ na produkcję prądu przez instalację. Źle dobrane parametry mogą spowodować niższe uzyski, niż zakładaliśmy, co przełoży się na wydłużenie czasu zwrotu inwestycji.

Sprawdź ofertę falowników fotowoltaicznych

Astraada SUN w sklepie internetowym firmy ASTOR.

Typy instalacji fotowoltaicznych

Wyróżniamy trzy typy systemów Instalacji fotowoltaicznych:

• On-grid (sieciowe): najczęściej występujący typ. W tym modelu wyprodukowany nadmiar energii elektrycznej oddawany jest do sieci energetycznej.
• Hybrydowe (mieszane): w tym modelu mamy połączenie sieciowej instalacji z magazynem energii. Instalacja w pierwszej kolejności ładuje akumulator, nadmiar wyprodukowanej energii oddaje do sieci. Rozwiązanie to daje dużą niezależność, jest też najdroższe.
• Off-grid (niezależne): instalacja nie jest przyłączona do sieci energetycznej, nastawiona jest tylko na ładowanie magazynu energii. Rozwiązanie stosowane tam, gdzie nie ma dostępu do publicznej sieci energetycznej.

Dopasowywanie modułów fotowoltaicznych do falowników

Dobierając panele fotowoltaiczne do falownika musimy zwrócić uwagę na technologię modułu fotowoltaicznego oraz na typ izolacji inwertera (beztransformatorowy / transformatorowy). Klasyczne panele zbudowane z ogniw monokrystalicznych lub polikrystalicznych, a także cienkowarstwowe ogniwa CIS/CIGS najczęściej mogą współpracować zarówno z falownikami beztransformatorowymi, jak i transformatorowymi.

Sytuacja komplikuje się przy panelach cienkowarstwowych CdTe oraz amorficznych. Ten typ paneli wymaga uziemienia ujemnego bieguna generatora PV. Umożliwia to jedynie falownik transformatorowy galwanicznie izolowany. W wypadku paneli typu all back contact, które mają skłonność do polaryzacji, również należy zastosować falownik transformatorowy, z uziemieniem bieguna dodatniego.  

Poniższa tabela przestawia najczęstsze dopasowanie falowników do technologii modułów fotowoltaicznych.

Moc modułów PV a moc falownika

Producenci paneli fotowoltaicznych zalecają, aby moc paneli wahała się w przedziale 80-120% mocy falownika. Sprawność systemu jest najwyższa, gdy moc paneli zostanie przewymiarowana w stosunku do mocy falownika w granicach od 105 do 120%. Wynika to z panujących w Polsce warunków klimatycznych, z powodu których panele fotowoltaiczne prawie nigdy nie osiągają mocy nominalnej, wyznaczonej w warunkach STC. Dodatkowo zakurzenie modułów, rosnąca temperatura oraz przewody powodują spadek mocy.

Minimalne oraz maksymalne napięcia łańcuchów modułów fotowoltaicznych

Napięcie modułów jest uzależnione od temperatury, dlatego dobierając instalację PV konieczne jest wyznaczanie napięcia łańcucha modułu PV w granicznych dla niego temperaturach. Przyjmuje się, że górna granica temperatur modułów waha się w zakresie 65-70 stopni C. W przypadku minimalnej temperatury, można przyjąć zakres -16 do -24 stopni C.

Falowniki pracują w określonym zakresie napięcia wejściowego, im szerszy zakres, tym większa elastyczność w ilości modułów dobranych do danego MPPt. W przypadku falowników Astraada SUN zakres napięcia wejściowego wynosi 200-800 V.

Obliczanie minimalnej i maksymalnej liczby modułów PV w łańcuchu

Falowniki mają ściśle określony zakres napięcia wejściowego w jakim mogą pracować. Dany szereg modułów musi dostarczyć napięcie robocze w zakresie pracy MPPt falownika z uwzględnieniem zarówno niskiej, jak i wysokiej temperatury. Większość paneli fotowoltaicznych posiada napięcie wyjściowe około 30 V.

Napięcie wejściowe falowników jest różne. Posłużmy się przykładem falowników Astraada Sun, których zakres napięcia wejściowego to 200-800 V. Dzieląc dolną wartość napięcia MPPt przez wyjściowe napięcie modułu (200/30=6.6) otrzymujemy informację, że minimalna liczba modułów w szeregu to 7. Maksymalną liczbę modułów obliczamy analogicznie: górną wartość napięcia MPPt dzielimy przez wyjściowe napięcie modułu (800/30=26.6) – maksymalna ilość modułów to 26.

Podsumowanie

Podsumowując, czynnikiem kluczowym w doborze paneli do falownika jest wzajemna kompatybilność oraz dopasowana charakterystyka pracy w zakresach napięcia, mocy oraz prądu. Źle dobrany falownik, może doprowadzi do spadków uzysków, a co za tym idzie wydłużenia czasu zwrotu inwestycji.