Falowniki fotowoltaiczne są najbardziej wyrafinowanymi elementami instalacji PV. Ich odstawowym zadaniem jest przekształcanie energii elektrycznej z postaci prądu stałego na prąd przemienny o parametrach prądu sieci energetycznej niskiego napięcia. Wraz z dynamicznym postępem w elektronice oraz powstawaniem oprogramowania praktycznie dla każdej dziedziny naszego życia, falowniki ewoluują, otrzymując coraz więcej funkcji i możliwości.
Jeszcze do niedawna pierwsi właściciele instalacji fotowoltaicznych (obywatele krajów tzw. starej Unii Europejskiej) zasilali sieć publiczną i zarabiali pieniądze, korzystając ze wsparcia PV w postaci taryf gwarantowanych. Następnie, dzięki rozwojowi technologii, regulacjom prawnym, obywatele stali się prosumentami, wytwarzając i konsumując energię elektryczną z własnych elektrowni fotowoltaicznych. Dzisiaj falowniki fotowoltaiczne stają się multitalentne.
Oprócz wypełniania swojej podstawowej funkcji – przetwarzania energii elektrycznej – stają się urządzeniami typu „wiele w jednym”. Posiadają interfejsy komunikujące się z użytkownikiem, serwisem technicznym, a także systemami zarządzania energią. Wraz z nowymi potrzebami użytkowników łączą w sobie funkcje wielu urządzeń.
Przede wszystkim czuwają nad stanem bezpieczeństwa, monitorując m.in. rezystancję izolacji albo powstawanie łuku zwarciowego. Wyposażane w coraz bardziej zaawansowane możliwości detekcji uszkodzeń systemu i jego poszczególnych elementów, potrafią w razie zagrożenia wyłączyć system.
Rozwój technologii zgodnie z potrzebami rynku
Technologia falowników ewoluuje wraz z trendem maksymalizującym wykorzystywanie wytworzonej energii elektrycznej przez prosumentów. Przejawem tego trendu jest coraz powszechniejsza funkcja pracy hybrydowej. Akumulatory w systemie fotowoltaicznym pod rządami hybrydy umożliwiają magazynowanie własnej, taniej energii elektrycznej do wykorzystania, gdy energia ze Słońca nie jest dostępna. W naszych krajowych warunkach zastosowany system rozliczania energii elektrycznej wyprodukowanej w prosumenckich instalacjach fotowoltaicznych jest systemem wykorzystującym sieć publiczną jako magazyn energii. Z obserwacji rynków posiadających dłuższą tradycję prosumencką wynika jednoznaczny wzrost znaczenia własnych zasobów gromadzących – akumulatorów.
Powszechnie wiadomo, że operatorzy systemów dystrybucyjnych z powodów m.in. technicznych będą dążyć do regulacji odbioru prądu chociażby w tzw. szczytach produkcji. W takich okresach niezwykle istotne jest posiadanie przez falownik funkcji obsługi akumulatorów i tzw. zasilania awaryjnego. Funkcje te zapewniają całodobową ciągłość dostaw prądu. Ponadto niemal każda zastosowana pojemność magazynu energii znacznie zwiększa poziom autokonsumpcji energii produkowanej we własnej elektrowni fotowoltaicznej (a zatem zmniejsza ilość energii oddawanej do sieci).
Odpowiednio rozbudowane, właściwie dobrane magazyny energii zapewniają prosumentowi niezależność energetyczną – to właśnie zasługa nowych funkcji nowoczesnych falowników fotowoltaicznych. Falowniki współpracujące z magazynami energii w przypadku powszechnego ich stosowania mogą i będą pełnić funkcje stabilizujące sieć elektroenergetyczną. W okresach nadprodukcji energii elektrycznej magazynując, a w godzinach szczytu uzupełniając niedobór, stają się doskonałym regulatorem rynku energii.
Falownik – informator doskonały
Dla prawidłowego funkcjonowania elektrowni, zarówno prosumenckich, jak i większych systemów fotowoltaicznych, niezwykle istotne są możliwości i zakres przygotowania informacji o systemie, jakie falownik jest w stanie rozpoznać, zidentyfikować i zarejestrować. Nie ma lepszego sposobu na szybkie sprawdzenie stanu funkcjonowania całości oraz poszczególnych jego elementów od komunikacji bez względu na miejsce, w którym przebywamy. Dzięki zdalnej komunikacji jesteśmy w stanie monitorować w czasie rzeczywistym wielkość produkcji, wydajność systemu (prąd, napięcie wejścia i wyjścia falownika) oraz to, czy instalacja pracuje, czy też nie. Zdalne wykrywanie błędów oraz anomalii w pracy systemu przez falownik ułatwia i przyspiesza serwis oraz naprawę ewentualnych uszkodzeń.
Możliwość rejestracji danych pozwala na analizę pod kątem ekonomicznym badanego okresu, umożliwia porównanie deklarowanej, projektowanej ilości energii elektrycznej z osiągniętym wynikiem. Jest to niezwykle istotne przy zewnętrznym finansowaniu wybudowanej instalacji. Najnowsze serie nowoczesnych falowników nie posiadają już wyświetlaczy – to trend eliminujący najsłabszy punkt urządzenia – aby mogły pracować bezawaryjnie przez długie lata.
Falowniki fotowoltaiczne coraz częściej nazywane są mózgami systemów PV. To one decydują, jak wykorzystać baterię – magazynować nadwyżki energii, zużywać ją w urządzeniach prosumenta czy wysyłać do sieci. Zarządzanie obciążeniem dopasowuje konsumpcję do produkcji energii. Falowniki uruchamiają urządzenia takie jak klimatyzatory, pompy ciepła, podgrzewacze wody w czasie pracy elektrowni fotowoltaicznej. Kolejny trend rozwojowy to współpraca falowników z elektromobilnością. Samochód elektryczny napędzany tzw. zieloną energią to środek transportu mający właściwe źródło zasilania w ramach skutecznych działań proekologicznych.
Prezentowany poniżej przegląd falowników zawiera urządzenia dostępne na polskim rynku. Są wśród nich zarówno bardzo nowoczesne urządzenia, jak i starsze wybrane konstrukcje. Poszczególne parametry falowników pochodzą z oficjalnych kart informacyjnych producentów. Falowniki o mocy 10 kW najczęściej kończą serie najmniejszych, trójfazowych urządzeń dla prosumentów i producentów PV, stanowiąc najmocniejszą reprezentację całej serii.
| Zdjęcie urządzenia |  |
 |
| PRODUCENT | Afore New Energy Technology (Shanghai) Co., Ltd. | Fronius International GmbH |
| FALOWNIK | BNT010KTL | SYMO GEN24 10.0 PLUS |
| Moc znamionowa AC | 10 kW | 10 kW |
| Max. prąd wyjściowy AC na fazę | 17 A | 16,4 A |
| Sprawność max. | 98,3% | 98,1% |
| Sprawność europejska | 98,1% | 97,1% |
| Max. napięcie wejściowe DC | 1000 V | 1000 V |
| Max. prąd wejściowy DC | 15 A × 2 | 25 A / 12,5 A |
| Max. moc generatora DC | 11 kW | 15 kW |
| Zakres napięcia MPPT | 150 V – 800 V | 80 V – 800 V |
| Rodzaj chłodzenia | konwekcyjne | wymuszone regulowane |
| Poziom hałasu | < 30 dBA | b.d. |
| Waga | 17 kg | 25 kg |
| Stopień ochrony | IP65 | IP66 |
| Zużycie energii w trybie noc | b.d. | < 10 W |
| Podłączenie DC | b.d. | 3 × DC wtykowe zaciski sprężynowe |
| Obsługa baterii | nie | tak |
| Zdjęcie urządzenia |  |
 |
| PRODUCENT | Growatt New Energy Technology CO., LTD | Guangzhou Sanjing Electric CO., LTD |
| FALOWNIK | Growatt 1000TL3-S | SAJ Suntrio Plus 10K |
| Moc znamionowa AC | 10 kW | 10 kW |
| Max. prąd wyjściowy AC na fazę | 16,7 A | 15,9 A |
| Sprawność max. | 98,4% | 98% |
| Sprawność europejska | 98% | 97,6% |
| Max. napięcie wejściowe DC | 1000 V | 1000 V |
| Max. prąd wejściowy DC | 16 A / 16 A | 22 A / 11 A |
| Max. moc generatora DC | 12 kW | 12 kW |
| Zakres napięcia MPPT | 160 V – 900 V | 160 V – 900 V |
| Rodzaj chłodzenia | naturalne | konwekcja naturalna |
| Poziom hałasu | ≤ 35 dBA | < 29 dBA |
| Waga | 21,6 kg | 23 kg |
| Stopień ochrony | IP 65 | IP 65 |
| Zużycie energii w trybie noc | < 0,5 W | < 0,6 |
| Podłączenie DC | H4 | MC4 / H4 |
| Obsługa baterii | nie | nie |
| Zdjęcie urządzenia |  |
 |
| PRODUCENT | Huawei Technologies CO., LTD | Jiangsu GoodWe Power Supply Technology Co. Ltd. |
| FALOWNIK | SUN2000-10KTL-M0 | GW10KT-DT |
| Moc znamionowa AC | 10 kW | 10 kW |
| Max. prąd wyjściowy AC na fazę | 16,9 A | 16 A |
| Sprawność max. | 98,6% | 98,3% |
| Sprawność europejska | 98,1% | 97,7% |
| Max. napięcie wejściowe DC | 1100 V | 1000 V |
| Max. prąd wejściowy DC | 11 A / 11 A | 12,5 A / 12,5 A |
| Max. moc generatora DC | 14,88 kW | 15 kW |
| Zakres napięcia MPPT | 470 V ~ 850 V | 180 V – 850 V |
| Rodzaj chłodzenia | konwekcja naturalna | konwekcja naturalna |
| Poziom hałasu | b.d. | < 30 dBA |
| Waga | 17 kg | 16 kg |
| Stopień ochrony | IP 65 | IP65 |
| Zużycie energii w trybie noc | < 5,5 W | < 1 W |
| Podłączenie DC | Amphenol H4 | b.d. |
| Obsługa baterii | tak | nie |
| Zdjęcie urządzenia |  |
 |
| PRODUCENT | KACO new energy GmbH | Ningbo Ginlong Technologies Co., Ltd |
| FALOWNIK | Blueplanet 10.0 TL3 | Solis 3P10K-4G |
| Moc znamionowa AC | 10 kW | 10 kW |
| Max. prąd wyjściowy AC na fazę | 14,5 A | 16,7 A |
| Sprawność max. | 98,5% | 98,7% |
| Sprawność europejska | 98,3% | 98,1% |
| Max. napięcie wejściowe DC | 1000 V | 1000 V |
| Max. prąd wejściowy DC | 11 A / 11 A | 11 A / 11 A |
| Max. moc generatora DC | 12 kW | 12 kW |
| Zakres napięcia MPPT | 470 V – 800 V | 160 V – 850 V |
| Rodzaj chłodzenia | wentylator regulowany zależnie od temperatury |
konwekcyjne – naturalne |
| Poziom hałasu | < 53 dBA | < 30 dBA |
| Waga | 30 kg | 14,4 kg |
| Stopień ochrony | IP 65 | IP65 |
| Zużycie energii w trybie noc | 3 W | < 1 W |
| Podłączenie DC | Sunclix | MC4 |
| Obsługa baterii | nie | nie |
| Zdjęcie urządzenia |  |
 |
| PRODUCENT | Shenzhen SOFAR SOLAR Co., Ltd | SMA Solar Technology AG |
| FALOWNIK | Sofar 10000TL | Sunny Tripower 10.0 |
| Moc znamionowa AC | 10 kW | 10 kW |
| Max. prąd wyjściowy AC na fazę | 15 A | 14,5 A |
| Sprawność max. | 98,2% | 98,3% |
| Sprawność europejska | 97,6% | 98% |
| Max. napięcie wejściowe DC | 1000 V | 1000 V |
| Max. prąd wejściowy DC | 15 A / 15 A | 20 A / 12 A |
| Max. moc generatora DC | 13,5 kW | 15 kW |
| Zakres napięcia MPPT | 350 V – 850 V | 320 V – 800 V |
| Rodzaj chłodzenia | naturalne | konwekcyjne |
| Poziom hałasu | < 45 dBA | 30 dBA |
| Waga | 45 kg | 20,5 kg |
| Stopień ochrony | IP65 | IP65 |
| Zużycie energii w trybie noc | < 1 W | 5 W |
| Podłączenie DC | MC4 | Sunclix |
| Obsługa baterii | nie | tak |
| Zdjęcie produktu |  |
 |
| PRODUCENT | SolarEdge Technologies Inc | STECA Elektronic GmbH |
| FALOWNIK | SE10K | Steca 10013 |
| Moc znamionowa AC | 10 kW | 10 kW |
| Max. prąd wyjściowy AC na fazę | 16 A | 16,04 A |
| Sprawność max. | 98% | 97,2% |
| Sprawność europejska | 97,6% | 96,5% |
| Max. napięcie wejściowe DC | 900 V | 1000 V |
| Max. prąd wejściowy DC | 16,5 A | 13 A / 13 A |
| Max. moc generatora DC | 13,5 kW | 13 kW |
| Zakres napięcia MPPT | n.d. | 120 V -720 V |
| Rodzaj chłodzenia | wentylator wewnętrzny | chłodzenie z regulacją wentylatorów |
| Poziom hałasu | < 40 dBA | 42 dBA |
| Waga | 16,4 kg | 19,9 kg |
| Stopień ochrony | IP65 | IP 65 |
| Zużycie energii w trybie noc | 5 W | < 7,9 W |
| Podłączenie DC | MC4, 1,5–10 mm2 | sunclix |
| Obsługa baterii | nie | tak |
| Zdjęcie produktu |  |
 |
| PRODUCENT | AISWEI New Energy Technology (Jiangsu) Co., Ltd. | KEHUA Hengsheng CO.,LTD |
| FALOWNIK | Solplanet ASW1000-T | SPI10K-B |
| Moc znamionowa AC | 10 kW | 10 kW |
| Max. prąd wyjściowy AC na fazę | 15,2 A | 15.9A |
| Sprawność max. | 98,3% | |
| Sprawność europejska | 97,8% | 98.00% |
| Max. napięcie wejściowe DC | 1000 V | 1000 V |
| Max. prąd wejściowy DC | 18 A | 33 A |
| Max. moc generatora DC | 15 kW | 13.5 kW |
| Zakres napięcia MPPT | 125 V – 950 V | 200 V – 950 V |
| Rodzaj chłodzenia | Konwekcyjne | Konwekcja naturalna |
| Poziom hałasu | <45dbA | <30dBA |
| Waga | 17 kg | 23 kg |
| Stopień ochrony | IP 65 | IP65 |
| Zużycie energii w trybie noc | <1 W | <1 W |
| Podłączenie DC | Sunclicx | H4 Terminal |
| Obsługa baterii | nie | b.d |