Falowniki fotowoltaiczne

10 kwietnia 2020
Falowniki fotowoltaiczne

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