Falownik uznawany jest potocznie za serce instalacji fotowoltaicznej. Dlatego ma on ogromny wpływ na efektywność funkcjonowania wraz z jakością wykonania. W pierwszej kolejności większość z inwestorów zwraca uwagę na moduły fotowoltaiczne, które uznają za kluczowy element. Prąd stały ma ogromne zalety względem magazynowania, jednakże to prąd zmienny jest najczęściej wykorzystywaną formą w przemyśle energetycznym. Wykorzystanie energii elektrycznej w naszym domostwie wymaga wprowadzenia jej do sieci energetycznej. Falownik jest urządzeniem, które zmienia wejściowy prąd stały na wyjściowy prąd zmienny. Zamiana prądu stałego na prąd zmienny nie należy do skomplikowanych procesów. Jednakże energia elektryczna, która jest wprowadzana do sieci energetycznej, musi spełniać określone standardy. Przede wszystkim przebiegi sieci muszą mieć charakter sinusoidalny oraz być zsynchronizowane z siecią energetyczna. Zadaniem falownika jest właściwe funkcjonowanie całej instalacji fotowoltaicznej w skuteczny oraz bezpieczny sposób. Produkcja instalacji fotowoltaicznych wymaga specjalistycznej wiedzy, tak samo, jak ich właściwy montaż.Podstawowymi elementami falownika są układy wejściowe, do których są podłączana układy systemów fotowoltaicznych. Elementy układu falownika:
Falownik zapewni stałe monitorowanie niezbędnych parametrów pracującej instalacji fotowoltaicznej jak np.:
Został skonstruowany tak, by reagować w czasie rzeczywistym, informując użytkowników o zaistniałych sytuacjach. W przypadku, gdy parametry osiągną niebezpieczne wartości, falownik odpowiada za odłączenie instalacji fotowoltaicznej od sieci energetycznej. Częstym pytaniem inwestorów jest tzw. praca wyspowa falownika, gdy zanika napięcie na sieci energetycznej. Niektóre z modeli falowników umożliwiają dalszą pracę instalacji fotowoltaicznej mimo braku zasilania po stronie operatora sieci energetycznej. Wymaga to zainstalowania dodatkowych elementów separujących instalację fotowoltaiczną od sieci energetycznej. Pozwoli to ekipie naprawczej na usunięcie awarii w bezpieczny sposób.
Falowniki dzielone są na kilka rodzajów:
Transformator jest elementem, który odpowiada za galwaniczną izolację prądu stałego od sieci energetycznej, który stosowany jest w modułach cienkowarstwowych. Wraz z rozpowszechnieniem polikrystalicznych i monokrystalicznych rozwiązań, transformator stał się rzadkim zjawiskiem w przypadku falowników. Może to delikatnie podwyższyć ostateczną cenę falownika ze względu na poziom zabezpieczeń, lecz wzrasta również znacznie skuteczność takiego rozwiązania.
Istotnym parametrem przy wyborze falownika jest również ilość faz. Najczęściej stosowanym falownikiem są jednofazowe, ale można spotkać również np. falowniki trójfazowe. Przy czym nawet małe falowniki trójfazowe wykazują bardzo wiele zalet względem ich jednofazowych odpowiedników. Dzięki sporej ilości faz są w stanie równomiernie rozłożyć prąd, co z kolei wpływa pozytywnie na funkcjonowanie lokalnej sieci energetycznej. Przekłada się to bezpośrednio na o wiele mniejsze wahania w sieci energetycznej.
Sprawność falownika jest ustanawiana poprzez stosunek mocy wyjściowej prądu AC do elektrycznej mocy wejściowej DC. Znaczenie sprawności falownika bardzo często jest przeceniane w porównaniu z jego realnymi osiągami. Sprawność falownika na podstawie tej zależności nie jest kluczowa, ale warto by była jak najwyższa. Rzadkością będzie raczej praca falownika według jego najwyższych możliwych osiągów, gdy zależą one od bardzo wielu zmiennych parametrów.
Falownik jak każde urządzenie elektryczne będzie generował pewne straty, które będą widoczne poprzez nagrzewanie się go. Zazwyczaj wykorzystywane są naturalne mechanizmy związane z ochładzaniem powietrzem. Wentylator jako dodatkowy element z zasady uznawany jest za mniej korzystne rozwiązanie. Część producentów decyduje się jednak na odpowiednie elementy chłodzące ze względu na to, iż taki falownik będzie funkcjonował wydajniej. Przełoży się to również na o wiele dłuższą żywotność urządzenia.
MPPT są modułami, które są łączone w łańcuchy, aby sumować napięcia poszczególnych modułów oraz dopasować je do konkretnego falownika. Wartość prądu w przypadku łączeń szeregowych dla pojedynczego modułu powinna być identyczna zgodnie z zasadami funkcjonowania instalacji fotowoltaicznej. Oznacza to, iż każdy z nich powinien np.:
Każdy nowoczesny falownik wyposażony jest w system MPPT, którego zadaniem jest maksymalizacja efektywności modułów. MPPT odpowiada za śledzenie punktu mocy maksymalnej oraz dostosowywanie się do niego. Falownik może być wyposażony w kilka takich systemów, które mogą podnieść efektywność pracy do 30%. Zabezpieczenia na falowniku nie pozwolą mu wytworzyć większej ilości energii elektrycznej, aniżeli jego moc nominalna.
Funkcje monitoringu instalacji fotowoltaicznej są niezbędne przy odpowiednim reagowaniu na nietypowe sytuacje, ale również pozwalają na maksymalizację zysków. Dzięki danym zawartym w specjalistycznych układach mogą być one wykorzystane do osiągnięcia lepszych efektów poprzez historyczne dane. Dysponując połączeniem internetowym, istnieje możliwość zdalnego monitorowania danych, które są nam przekazywane przez instalację fotowoltaiczną. Wszelkie niebezpieczne sytuacje mogą być na bieżąco przesyłane do serwisu, który będzie mógł ekspresowo zareagować. Czas jest wrogiem każdego inwestora, gdyż wyłączenie instalacji fotowoltaicznej generuje straty.
