Dobór falownika do paneli fotowoltaicznych

Jeżeli masz już dość kolejnych teoretycznych poradników z których poznałeś tylko teorię, a zero praktyki i nadal nie wiesz jak dobrać falownik to ten artykuł jest dla Ciebie! Rozwiąż ten problem raz na zawsze. W artkule pokażę dobór na podstawie konkretnego sprzętu dostępnego na rynku.

Falownik w instalacji fotowoltaicznej pełni rolę zamiennika prądu stałego pochodzącego z panel fotowoltaicznych na prąd zmienny używany powszechnie w gniazdku. Kluczową cechą falownika jest jego przeznaczenie oraz obsługiwana moc. W tym opracowaniu pominiemy kwestię związane z renomą marki, gwarancją czy kwestię użytych podzespołów i samego wykonania inwertera.

Jaki inwerter do instalacji fotowoltaicznej?

Właściwie to wybór falownika powinien zacząć się od określenie potrzeb względem instalacji fotowoltaicznej. Istotne jest czy chcemy oddawać-sprzedawać produkowaną energię elektryczną do sieci elektroenergetycznej dystrybutora (on-grid), czy może chcemy wykorzystywać na bieżąco produkowaną energię na własne potrzeby (off-grid).

Zdefiniowanie typu instalacji fotowoltaicznej

• ON-GRID – sprzedaż energii do sieci elektrycznej
• OFF-GRID – niezależny układ zamknięty, konsumpcja energii na bieżąco (własne potrzeby)

Instalacja 1-fazowa czy 3-fazowa

Określenie na ilu fazach ma pracować falownik zależy przede wszystkim od warunków technicznych na obiekcie. Jeżeli w domu mamy instalację 3-fazową możemy zdecydować się na jedną z dwóch opcji (1 lub 3 fazowy inwerter). W przypadku instalacji jedno fazowej musimy wybrać inwerter 1-fazowy.

Drugi aspekt to kwestia bilansowania zużycia energii na bieżąco przez urządzenia pobierające prąd. Można sobie wyobrazić, że mamy falownik 1-fazowy, a instalacje jest 3-fazowa. Możemy zdecydować na której fazie wepniemy inwerter, dzięki temu możemy wskazać fazę, która konsumuje najwięcej energii elektrycznej w ciągu dnia (np. obwód piekarnika, lodówki, klimatyzatora). Dzięki temu produkowana energia będzie na bieżąco konsumowana (najlepszy przypadek).

Magazynowanie energii – falowniki hybrydowe

Po określeniu typu instalacji PV należy dokonać wyboru czy chcemy magazynować produkowaną energię elektryczną. Magazyn energii może współpracować zarówno z instalacją on-grid jak i off-grid. Inwertery, które obsługują magazyny energii (czyli baterie/akumulatory) nazywamy inwerterami hybrydowymi.

• Magazyn energii w instalacji ON-GRID – służy do przechowywania wyprodukowanej energii w czasie największej produkcji kiedy nadwyżki nie są na bieżąco konsumowane. Sytuacja ma miejsce kiedy w godzinach okołopołudniowych instalacja PV ma największą produkcję ale nas nie ma w domu i zużycie jest minimalne przez co całość energii jest oddawana/sprzedawana do sieci. Dzięki magazynowi możemy “zatrzymać” energię u siebie i wykorzystać ją w godzinach wieczornych kiedy instalacja już nie produkuje energii, a nasze potrzeby są większe. Ma to uzasadnienie ekonomiczne
• Magazyn energii w instalacji OFF-GRID – akumulowanie energii w tym przypadku jest istotniejsze ponieważ niewykorzystana na bieżąco energia nie zostanie wykorzystana. Magazyn energii w instalacji off-grid z reguły to obowiązek jest bardzo uzasadnione.

Jak dobrać moc inwertera?

Inwerter dobieramy do przewidywanej całkowitej mocy instalacji fotowoltaicznej. Moc instalacji powinna być oszacowana na podstawie aktualnego i przewidywanego przyszłego średniego zużycia energii elektrycznej. Do oszacowania mocy można posiłkować się fakturami od sprzedawcy energii elektrycznej z ostatniego roku kalendarzowego od stycznia do grudnia. Na podstawie rachunków należy przewidzieć potencjalne zużycie w następnych latach. Warto zastanowić się czy planujemy zakup nowych urządzeń takich jak suszarka bębnowa czy chociażby fakt, że nasza rodzina się powiększa i za kilka lat zużycie będzie naturalnie większe.

Możesz zsumować roczne zużycie energii dodając kolejno zużyte kWh z każdego miesiąca, które są na rachunku za energię elektryczną od Twojego sprzedawcy.

Załóżmy, że miesięcznie zużywasz 300kWh, tak więc 300kWh * 12 miesięcy = 3600 kWh. Tyle energii elektrycznej musiałbyś wyprodukować w ciągu roku aby pokryć swoje zapotrzebowanie.

Oczywiście to sytuacja teoretyczna. Z uwagi na sprawność urządzeń i nierówną produkcję należy założyć margines. Popularnym założeniem do przeliczania jest użycie wartości 1,2 (20%).

Tak więc bierzemy nasze roczne zapotrzebowanie 3600kWh * 1,2 = 4320 kWh / 1000 kWh = 4,32kW

Minimalna sugerowana moc instalacji PV wynosi zatem 4,32kW (4320W).

Przykładowo do takiej instalacji potrzebujemy 8 szt. paneli fotowoltaicznych o mocy znamionowej 550Wp. (4320W / 550W = 7,85). Wynik zaokrąglamy w górę.

Dobrze, wiem jaką moc instalacji potrzebuje ale jaki mam dobrać falownik? w opisie jest tyle parametrów, na co zwrócić uwagę?

Znając potrzebną moc instalacji oraz całkowitą instalowaną moc wynikającą z paneli:

Przykładowo: 8 szt. paneli * 550W = 4400W

Znajdujemy interesujący nas falownik. Dla przykładu jest to falownik AFORE (model HNS3000TL). Otwieramy jego kartę katalogową i znajdujemy w nim pozycje wartościami wejściowymi prądu stałego DC (z paneli fotowoltaicznych). Odnajdujemy pozycję Moc maksymalna. W tym przypadku jest to 4500W więc nadaje się idealnie ponieważ nasza moc zainstalowana 8 paneli to 4400W więc mamy 100W zapasu.

W karcie katalogowej paneli fotowoltaicznych sprawdzamy parametry w tabelkach. Zazwyczaj są podane parametry pracy paneli w bardzo dobrych warunkach laboratoryjnych STC (parametry pomiarów opisane w normie EN 60094-3). Wartości w tabeli NOCT są zbliżone do rzeczywistych/normalnych warunków pracy paneli.

W pierwszej kolejności możemy sprawdzić Maksymalne napięcie, które obsługuje wybrany falownik (600V DC). Napięcie pojedynczego panelu z tabelki NOCT wynosi 48V DC.

48V * 8 szt. = 384V

Zatem łączne napięcie w przypadku podłączenia na 1 stringu wyniesie 384V. Znaczy to, że wartość mieście się w zakresie Maksymalnego napięcia obsługiwanego przez falownik (600V).

Istotna jest informacja, że to całkowite napięcie wejściowe. Należy zwrócić uwagę na ilość obsługiwanych wejść MPTT (ilość obsługiwanych stringów). Z karty katalogowej wynika, że Liczba MPTT/Liczba stringów wynosi 2. szt. Odszukujemy jakie maksymalne napięcie obsługuje nasz falownik na 1 stringu – jest to 550W.

W takiej sytuacji możemy wszystko podłączyć do 1 stringa lub rozdzielić instalację instalację na 2 stringi. Pozwoli to np. uchronić przed stratami mocy wynikającymi z zacienieni paneli podłączonych na 1 stringu. Zwróć uwagę, że aby string zaczął działać potrzebuje minimalnego napięcia wejściowego, które w karcie katalogowej jest opisane jako Napięcie startowe i wynosi 70V. W przypadku nie uzyskania tej wartości, string nie zacznie w ogóle generować prądu!

Odpowiednio należy sprawdzić pozostałe parametry paneli i inwertera czy się zgadzają.

Strona wyjściowa AC z falownika

Po stronie wyjścia z falownika czyli prądu zmiennego AC (ten, który jest używany przez odbiorniki takie jak domowa lodówka, płyta indukcyjna) należy przede wszystkim sprawdzić czy nasza instalacja jest przystosowana technicznie od odbioru takiej mocy (przekrój przewodów, dobór zabezpieczeń). W umowie z dystrybutorem energii elektrycznej znajdziemy Maksymalną moc przyłącza. Jest to istotne w przypadku oddawania energii do sieci elektrycznej. Sprawdzamy w karcie katalogowej falownika przede wszystkim Maksymalną moc wyjściową. Weryfikujemy pozostałe parametry i ilość faz.

Zakończenie

Dziękuje za uwagę, mam nadzieję, że choć trochę przybliżyłem Ci sposób dobierania potrzebnego falownika do instalacji. W razie wątpliwości warto zlecić to wykwalikowanej osobie. Pamiętaj, że praca z prądem jest niebezpieczna zarówno po stronie AC (zmienne) jak i DC (wysokie napięcie stałe z paneli fotowoltaicznych). Jeżeli masz wątpliwości, pytania – napisz komentarz.