Inwerter fotowoltaiczny – czym jest i jak działa falownik fotowoltaiczny?

Falownik fotowoltaiczny, inaczej nazywany inwerterem, to niezbędny element każdej instalacji fotowoltaicznej. To właśnie jego zadaniem jest zamiana prądu stałego wytworzonego w panelach fotowoltaicznych na prąd zmienny, czyli taki, który mamy w każdym domowym gniazdku elektrycznym. Czym dokładnie jest falownik, jak jest zbudowany i jak działa?

Inwerter fotowoltaiczny – co to jest?

Nawet jeśli dysponowalibyśmy ogromną, idealnie wyeksponowaną na słoneczne światło przestrzenią wypełnioną panelami fotowoltaicznymi, to i tak wyprodukowany przez nie prąd nie mógłby być przez nas użyty bez inwertera. Panele wyłapują energię płynącą w fotonach emitowanych z naszej najbliższej gwiazdy, która już w ich obrębie funkcjonuje jako coś na kształt nieregularnego prądu, albowiem już na poziomie ogniw wytwarza się ruch elektronów. Jednak to inwerter porządkuje ów ruch, przekształca i kwalifikuje jako pasujący do naszych instalacji elektrycznych. Ten niezbędny element, inaczej nazywany falownikiem, zamienia prąd stały wytworzony w panelach w prąd zmienny.

Dlaczego? Dlatego, że to właśnie prąd zmienny płynie w naszych gniazdkach i zasila wszystkie urządzenia, które  mamy do nich podłączone. Prąd zmienny (przemienny, czyli AC) ma napięcie 230V, częstotliwość 50Hz. Co właściwie oznacza, że jest zmienny? Prąd stały, który jest jego przeciwieństwem ma stałe napięcie przez cały czas, natomiast w przypadku prądu zmiennego ma ono różne napięcie (może mieć zarówno 30V, 200V lub -200V). Te zmiany trwają jednak ułamki sekund (konkretnie 20 milisekund i cały przebieg zmienności napięcia powtarza się w tym czasie 50 razy, dając częstotliwość 50Hz).

Jak zbudowany jest inwerter?

Warto zaznaczyć, że dotychczasowo na każdą pojedynczą instalację przypadał jeden, duży inwerter. Dziś, w najbardziej zaawansowanych systemach, stosuje się mikroinwertery, wpinane pod panelami. To zwiększa wydajność całej przydomowej elektrowni. Konstrukcja większych inwerterów jest jednak bardzo podobna do ich mniejszych odpowiedników.

Każdy falownik składa się bowiem z następujących elementów:

  • klasycznego prostownika,
  • stopnia pośredniego (złożonego z kondensatorów),
  • stopnia końcowego (złożonego z tranzystorów),
  • układu sterowania i zabezpieczeń

Inwerter fotowoltaiczny

Jak działa falownik fotowoltaiczny?

Jak już wyżej wspomniano, głównym działaniem falownika jest przekształcenie prądu stałego w prąd zmienny, ale także dostosowanie go takiej częstotliwości, napięcia i natężenia, by owe faktory mogły pasować do naszych europejskich standardów. Inwerter potrafi również „oddać” nadmiar wyprodukowanego prądu do zakładu energetycznego, który możemy w późniejszym terminie odebrać, gdy zajdzie taka potrzeba.

Zasada działania instalacji fotowoltaicznej

Aby zrozumieć jeszcze dokładniej funkcję inwertera przyjrzyjmy się temu, jak działa cały system. Najlepiej jest to omówić na przykładzie mikroinstalacji fotowoltaicznej, czyli takiej do 50 kWh. Taka instalacja nie wymaga żadnych odrębnych pozwoleń budowlanych. Opiera się ona o strukturę wyeksponowanych na słońce paneli fotowoltaicznych, połączonych z falownikiem, który przetwarza ową „kosmiczną energię” w prąd. Taki sam jaki płynie w naszych gniazdkach. Współcześnie dostępne panele funkcjonują na półprzewodnikowych złączach p-n. Konstrukcyjnie składają się z dwóch podstawowych warstw: ujemnie naładowanej i dodatnio naładowanej.

Światło z naszej najbliższej gwiazdy padając na ogniwo inicjuje reakcję fizyczną, podobną do tej zaobserwowanej już w roku 1839 przez Becquerela, który w obwodzie oświetlonych elektrod umieszczonych w elektrolicie zauważył po raz pierwszy efekt fotowoltaiczny. Niestety, musiało upłynąć wiele lat, zanim technologicznie doszliśmy, jako ludzkość, do obecnego poziomu, umożliwiającego korzystanie z tej zielonej energii. Ze względów praktycznych fotowoltaika najczęściej montowana jest na dachu, ale jeśli lokalne warunki nie pozwalają na taką lokalizację, a właściciel nieruchomości dysponuje odpowiednią przestrzenią w obrębie działki, istnieje także możliwość zainstalowania systemu na gruncie na specjalnym stelażu. Obie opcje działają tak samo. Każda ma wady i zalety, które należy odrębnie rozpatrzeć przed podjęciem ostatecznego kroku.

Mikroinstalacja fotowoltaiczna składa się z:

paneli fotowoltaicznych – Zwanych również ogniwami fotowoltaicznymi. Są to płaskie konstrukcje dostosowane do wyłapywania energii z naszej najbliższej gwiazdy. Najczęściej wykonywane są z krzemu, ale także germanu i selenu.

falownika – Zwanego również inwerterem. Jego główne zadanie, jak już wspomniano powyżej, to przetwarzanie prądu stałego z paneli na prąd przemienny, czyli takiego jaki płynie w gniazdku każdego domu.

systemu montażowego – System stanowią różnego rodzaju szyny, kotwy, stalowe profile, zależne od tego, gdzie montujemy mikroinstalację: na płaskim lub skośnym dachu, czy może na gruncie. Zwykle systemy montażowe konstruowane są tak, by w maksymalny sposób zoptymalizować działanie instalacji.

Jeśli zainteresował Cię temat odnawialnych źródeł energii w postaci fotowoltaiki to zachęcamy do skorzystania z formularza dostępnego na stronie głównej.

Leave a Reply

Your email address will not be published.Required fields are marked *