Inwertery hybrydowe – jak działają

Falownik jest kluczowym elementem instalacji elektrycznej w każdym systemie fotowoltaicznym. Jego zadaniem jest przetwarzanie prądu stałego (DC) o napięciu zależnym od nasłonecznienia, generowanego przez moduły fotowoltaiczne na napięcie przemienne (AC), zsynchronizowane z siecią. Oznacza to, że sygnał AC na wyjściu inwertera fotowoltaicznego jest w fazie z napięciem sieci przesyłowej, ma taka samą częstotliwość i napięcie. Dzięki temu możliwe jest jego podłączenie do sieci energetycznej czy do domowej instalacji elektrycznej i zasilanie urządzeń w domu. Falownik fotowoltaiczny jest, więc kluczowym składnikiem instalacji fotowoltaicznej.

Rodzaje inwerterów solarnych

Wszystkie falowniki w instalacji fotowoltaicznej pełnią tą samą rolę. Różnią się jednak od siebie sposobami montażu i parametrami pracy. Istnieje wiele sposobów, na jakie można podzielić te urządzenia, dla uproszczenia jednak warto wymienić dwa rodzaje.

• Klasyczne inwertery montowane są centralnie w instalacji – jeden obsługuje na ogół wszystkie moduły fotowoltaiczne w instalacji połączone w jeden lub kilka łańcuchów. Jest to na ogół najtańsze i najprostsze rozwiązanie dla przydomowych systemów fotowoltaicznych, chociaż niekoniecznie najbardziej wydajne energetycznie. Już samo łączenie paneli PV w łańcuchy powoduje spadek ich sprawności.
  Rozwiązaniem tego mogą być instalacje, wykorzystujące tzw. optymalizatory mocy. Są to urządzenia, montowane przy każdym module fotowoltaicznym. Posiadają one wbudowany system tzw. MPPT – śledzenia optymalnego punktu mocy, co pozwala na optymalizację sprawności każdego modułu z osobna, a co za tym idzie zmaksymalizowanie ilości energii uzyskiwanej z instalacji PV. Tego rodzaju rozwiązania dostarcza m.in. firma SolarEdge. Systemy tego typu oferują większą wydajność energetyczną bez nadmiernego zwiększania kosztów instalacji.
• Najdroższą, ale i produkującą najwięcej energii elektrycznej opcją, jest wykorzystanie tak zwanych mikroinwerterów. W takiej instalacji każdy moduł PV wyposażony jest w swój falownik. Dzięki temu, podobnie jak w przypadku optymalizatorów DC, każdy panel pracuje z najwyższą możliwą wydajnością. Przesyłanie prądu AC jest także wydajniejsze, co zmniejsza straty w systemie. Dodatkowo, mniejsze inwertery mniej się grzeją, co przekłada się na dłuższą żywotność instalacji. Z uwagi na to, że każdy moduł ma swój falownik, instalacja z mikroinwerterami jest także dużo bardziej elastyczna i umożliwia łatwą rozbudowę. Niestety mikrofalowniki są także najdroższym rozwiązaniem.

Jak działa falownik hybrydowy

Mechanizm działania typowego inwertera jest bardzo prosty – posiada wejście na jeden lub, rzadziej, kilka łańcuchów modułów fotowoltaicznych, które dają prąd stały. Urządzenie, wykorzystując przełączane, sterowane elektronicznie klucze – tranzystory – do konwersji z napięcia stałego, na napięcie przemienne – takie, jak normalnie dostępne jest w naszych gniazdkach, czy dostarczane jest siecią energetyczną przez naszego sprzedawcę. Inwerter hybrydowy niczym nie różni się w tym zakresie od normalnego. Także posiada wejście DC i wyjście AC. To, co odróżnia go od klasycznych urządzeń to obsługa akumulatorowego magazynu energii elektrycznej.

Falownik hybrydowy pełni kilka ról w systemie:

• inwertera fotowoltaicznego,
• ładowarki akumulatorów
• przetwornicy, konwertującej napięcie z ogniw na AC.

Falowniki hybrydowe to najprostszy i najbardziej ekonomiczny sposób na dodanie w domowym systemie magazynu energii elektrycznej. Mają one pewne ograniczenia, z których najistotniejsze to ograniczony prąd wyjściowy, który ogranicza moc, jaką można w danym momencie pobrać z magazynu akumulatorowego. Jest to istotny parametr tego rodzaju urządzenia, gdyż mówi, ile urządzeń w domu zasilać można naraz z akumulatora, co może okazać się szczególnie istotne np. w przypadku awarii sieci energetycznej czy eksploatacji systemu PV off-grid, tj. niezależnie od sieci przesyłowej – niektóre falowniki hybrydowe nie mają możliwości zasilania rezerwowego lub jest ono bardzo ograniczone.

Zapytaj doradcę o szczegóły

Zalety magazynów energii i fotowoltaicznej instalacji hybrydowej

Falowniki hybrydowe pozwalają na dołączenie do nich akumulatorowych magazynów energii. Opcja taka jest już od jakiegoś czasu dostępna dla operatorów niewielkich, przydomowych instalacji, jednakże jeszcze do niedawna nie spoglądano na nią z ochotą.
Rosnąca popularyzacja przydomowych magazynów energii elektrycznej wynika z szeregu czynników. Po pierwsze, dzięki postępowi technologicznemu tego typu rozwiązania są obecnie mniejsze i tańsze, niż jeszcze kilka lat temu. Rozwój w zakresie budowy akumulatorów pozwala istotnie zwiększyć ich gęstość mocy, a co za tym idzie zredukować rozmiar banku ogniw, przy jednoczesnym zachowaniu ich pojemności.
Popularyzacja systemów fotowoltaicznych przełożyła się na rosnące zapotrzebowanie na systemy hybrydowe do magazynowania energii elektrycznej, produkowanej przez ogniwa fotowoltaiczne. Na ogół produkcja prądu z ogniwa PV jest najwyższa w ciągu dnia, a zapotrzebowanie na energię elektryczną najwyższe jest z kolei wieczorem – na ogół, gdy słońce już nie świeci. Istnieje wiele sposobów na rozwiązanie tego problemu. Jednym z rozwiązań jest korzystanie z programu Prosument – pozwala on na swoiste magazynowanie w sieci energii elektrycznej i pobieranie do 80% dostarczonego do sieci prądu za darmo z powrotem. Przydomowy, akumulatorowy magazyn energii jest o wiele wydajniejszym rozwiązaniem – powala na ogół odzyskać do 95% energii, jaka wprowadzona została do akumulatora. Inwertery hybrydowe pozwalają na proste i niedrogie zestawienie tego rodzaju systemu, a jedynym dodatkowym kosztem jest koszt akumulatorów.

Dodatkową zachętą do inwestowania w falowniki hybrydowe są zbliżające się dofinansowania w ramach programu Mój Prąd 2024. Jeśli wierzyć dotychczasowym doniesieniom, na temat tegorocznej edycji tego dofinansowania do magazynów energii, kładzie on szczególny nacisk na zwiększanie autokonsumpcji energii elektrycznej w domu, produkowanej przez instalację fotowoltaiczną. Wykorzystanie jej do ładowania akumulatorów magazynu energii jest najlepszy wyborem, aby zwiększyć to zużycie.