Mikrofalowniki w instalacjach fotowoltaicznych – czy warto?

Jednym z kluczowych elementów instalacji fotowoltaicznej jest inwerter, nazywany również falownikiem. Jego odpowiedni dobór ma istotny wpływ na efektywną pracę całej instalacji.

Zastanówmy się w takim razie, czy wybór mikrofalownika zamiast falownika tradycyjnego będzie dobrym rozwiązaniem i czy przełoży się to zarówno na optymalizację produkcji energii, jak i na koszty wykonania i eksploatacji instalacji.

Zacznijmy więc może od wyjaśnienia czym w ogóle jest inwerter i jaką spełnia funkcję w systemie fotowoltaicznym.

Otóż przekształca on wytwarzany przez panele solarne prąd stały (DC) w prąd naprzemienny (AC), o częstotliwości dopasowanej do urządzeń elektrycznych znajdujących się w naszych domach czy firmach. Można zatem dzięki niemu używać wygenerowanej przez panele energii. Pełni też funkcje urządzenia rejestrującego przepływ energii.

Standardowy inwerter

Standardowa instalacja fotowoltaiczna wyposażona jest w jeden duży falownik centralny, do którego podłączone są wszystkie panele i który jest dopasowany do ich mocy i podziału.
W tym przypadku stosuje się falowniki posiadające jedno, dwa lub więcej niezależnych wejść regulatora ładowania MPPT, czyli zaawansowanego układu śledzenia maksymalnego punktu mocy. Ilość tych wejść jest ważna, ponieważ falownik z dwoma lub więcej niezależnymi wejściami MPPT daje możliwość montowania modułów fotowoltaicznych np. w kilku różnych miejscach na dachu i każda z tych części instalacji pracuje niezależnie.

W sytuacji, gdy mamy do czynienia z nietypowym dachem i gdy występują elementy zacieniające panele fotowoltaiczne czy wręcz codzienny, regularny cień, można zastosować dla wybranych modułów instalacji, które w pewnych okresach dnia lub roku będą zacieniane, tzw. optymizery mocy, czyli małe skrzyneczki z elektroniką. Nie działają one jednak samodzielnie, tak jak mikroinwertery, ale do działania jest im potrzebne połączenie z klasycznym inwerterem. W takiej sytuacji, w profesjonalnych programach do projektowania instalacji fotowoltaicznych, przeprowadzana jest analiza zacienienia dla konkretnego budynku.

Mikroinwerter

Jest to inwerter montowany bezpośrednio pod panelami fotowoltaicznymi. Jeden mikrofalownik może  przypadać na jeden, dwa lub cztery moduły wchodzące w skład każdego panelu. Dzięki takiemu rozwiązaniu moduły fotowoltaiczne mogą pracować niezależnie od siebie, a każdy panel produkuje energię niezależnie od pracy pozostałych paneli.

Zalety mikroinwerterów:

1. Większa elastyczność w rozbudowie instalacji fotowoltaicznych – mikrofalowniki pozwalają na łatwiejsze zwiększenie mocy instalacji fotowoltaicznej, poprzez zamontowanie i podłączenie kolejnego panelu z mikroinwerterem.
2. Możliwość projektowania i budowy instalacji fotowoltaicznych już od jednego modułu –standardowe instalacje fotowoltaiczne ograniczają nas pod względem minimalnej mocy instalacji, którą zastosujemy i minimalnej mocy falownika np. od 3 kW w przypadku falowników 3-fazowych. Natomiast mikroinwertery pozwalają na budowę instalacji, w których skład wchodzi zaledwie kilka modułów fotowoltaicznych.
3. Budowanie instalacji fotowoltaicznych na nietypowych dachach i w przypadkach dużego zacienienia – nie zaleca się jednak projektowania i montażu instalacji, gdy zacienienie wynosi rocznie 25 proc. i więcej, ponieważ jest to nieopłacalne.
4. Możliwość monitorowania każdego modułu osobno – pomaga to w szybszym wychwyceniu ewentualnych nieprawidłowości w pracy instalacji i ich precyzyjnym zlokalizowaniu. Służy do tego oprogramowanie monitorujące działanie instalacji i w tym przypadku wskazujące, z którym dokładnie jej fragmentem jest coś nie tak, co pozwala szybko zainterweniować.
5. Mniejsze obciążenie i mniejsze nagrzewanie się pojedynczego mikroinwertera
   w porównaniu z dużym falownikiem obsługującym cały system – wpływa to na jego dłuższą żywotność i na lepsze warunki gwarancji na urządzenie (bywa ona udzielana nawet na 25 lat, zaś gwarancja na klasyczny inwerter wynosi średnio ok. 10 lat).
6. Brak konieczności naprawy czy wymiany pojedynczego mikrofalownika – awaria powoduje wyłączenie jedynie tych modułów, do których był podpięty dany mikrofalownik, pozostałe panele mogą działać bez przeszkód, podczas gdy usterka klasycznego inwertera oznacza przerwę w funkcjonowaniu całej instalacji. W zasadzie więc można poczekać z wezwaniem fachowca do czasu awarii większej liczby mikroinwerterów.

Wady mikroinwerterów

1. Praca w ekstremalnych warunkach – mikrofalowniki są montowane pod modułami fotowoltaicznymi, co powoduje, że są narażone na trudne warunki atmosferyczne i wahania temperatur.
2. Większe ryzyko awarii instalacji fotowoltaicznej – zamiast jednego inwertera mamy tyle sztuk, ile zamontowanych modułów. Zaś awaryjność w elektronice elektroenergetycznej jest bezpośrednio związana z liczbą komponentów w urządzeniach zbiorczych oraz temperaturą i wilgotnością, przy których te komponenty są zmuszone do działania. Dlatego, jeśli system ma większą liczbę elementów lub działa w wyższej temperaturze i wilgotności, statystycznie jest znacznie bardziej prawdopodobne, że zawiedzie.
3. Brak współpracy z nowoczesnymi akumulatorami litowo-jonowymi i brak możliwości rozbudowy w przyszłości o system magazynowania energii.
4. Utrudnione serwisowanie – w przypadku awarii, wymiana mikroinwertera, zainstalowanego pod modułem fotowoltaicznym, może wiązać się ze zdemontowaniem połowy instalacji oraz najczęściej z koniecznością zastosowania dodatkowego sprzętu, np. zwyżki lub rusztowania, co generuje dodatkowo wysokie koszty. A nawet, gdy jest dostęp do mikrofalownika bez konieczności demontażu modułu, przed jego odłączeniem moduł musi być w całości zasłonięty nieprzezroczystą tkaniną, co wymaga także odpowiednich warunków pogodowych i obecności dwóch osób.
5. Ograniczenia lub wyłączenia modułu/modułów z pracy – z uwagi na podwojoną liczbę połączeń złączami MC4, istnieje prawdopodobieństwo słabszego styku, a przez to większej rezystancji i większych strat w produkcji energii, a także przedostania się wody do wnętrza złącz MC4 i w okresach zimowych rozsadzenia takiego złącza.
6. Wyższa cena – przy instalacji domowej w wersji 3-fazowej, instalacja z mikrofalownikami będzie droższa w porównaniu do odpowiednika z jednym falownikiem i będzie się dłużej zwracać.
7. Zakłócenia w działaniu urządzeń domowych – mikroinwertery, montowane na dachu przy modułach, emitują fale o częstotliwości radiowej, co może powodować zakłócenia w komunikacji bezprzewodowej czy odbiorze radia i telewizji.

Podsumowanie

Czy zatem, przy wymienionych zaletach i wadach mikroinwerterów, warto je wybrać zamiast standardowego inwertera?

Jak wiadomo, każdy przypadek jest inny, dlatego proponujemy indywidualne podejście do tematu, konsultując to z projektantem, bez sugerowania się rozwiązaniem zastosowanym u sąsiada czy znajomego.

Przy tym, na etapie projektowania instalacji fotowoltaicznej, zwróćmy uwagę na:

1. optymalną pracę całej instalacji;
2. optymalne koszty;
3. możliwie bezawaryjne działanie
4. krótki okres zwrotu inwestycji.

Nie zawsze jednak będzie tak, że wszystkie te punkty uda się zrealizować. W takim przypadku ważnym będzie ustalenie z projektantem co jest dla nas priorytetowe w tej inwestycji i wybranie takiego inwertera, który pomoże nam, oczywiście w miarę istniejących możliwości, w realizacji tych priorytetów.

My natomiast, jako firma z długoletnim doświadczeniem w branży fotowoltaicznej, rekomendujemy klasyczne rozwiązania, czyli wybór standardowego inwertera.