Inwerter hybrydowy – co to jest, jak działa, czy warto

Inwerter hybrydowy to ciekawie brzmiące określenie na falownik do fotowoltaiki, który umożliwia magazynowanie energii z odpowiednią baterią. Temat staje się gorący, a szczególnie już w 2024 roku.

Poniższy artykuł dokładnie rozjaśni temat inwerterów hybrydowych, ich zalety, budowę, funkcję i wiele innych. Zapraszamy serdecznie!

Co to jest i jak działa inwerter hybrydowy?

Prąd wytwarzany przez fotowoltaikę to prąd stały (DC), jednakże żebyśmy mogli wykorzystywać go na własne potrzeby, prąd ten musi być zmienny (AC) – na tym prądzie opiera się bowiem działanie urządzeń, z których korzystamy każdego dnia. Jeżeli jednak chcemy ładować magazyn energii, musimy dostarczyć mu prąd stały.

Właśnie dlatego wymagany jest pewien rodzaj falownika, który z jednej strony przekształca prąd stały na prąd zmienny, a z drugiej strony „przepuszcza” prąd stały do magazynu energii. To właśnie inwerter hybrydowy.

Właśnie tę funkcję (lecz także wiele innych) spełniają inwertery hybrydowe. Możliwe jest wykonanie instalacji fotowoltaicznej z magazynem, wykorzystując inwertery klasyczne, jednak nie jest to opłacalne rozwiązanie. Dlaczego?

Z danych opublikowanych przez amerykański instytut NREL w badaniu cen fotowoltaiki i magazynów energii z 2020 (źródło na końcu artykułu) wynika, że inwestycja od razu w instalację fotowoltaiczną z magazynem energii jest tańsza nawet o 35% od scenariusza, w którym najpierw kupujemy fotowoltaikę, a potem osobno rozbudowujemy instalację o magazyn energii.

Trzeba bowiem pamiętać, że magazyn energii AC to potoczne określenie, ponieważ w rzeczywistości „przechowuje” on prąd stały – posiada jednak wbudowany inwerter. Magazyn energii AC działa więc po prostu od strony sieci – czyli następuje dwukrotna konwersja prądu w układzie. A to generuje straty.

Skąd jeszcze wynika aż 35-cioprocentowa różnica? NREL wskazuje na trzy podstawowe czynniki:

• Brak dublujących się części
• Bez podwójnych kosztów za robociznę
• Mniejsze koszty pozyskania klienta (mniej kalkukacji, mniej rozmów, mniej przekonywania)

A jeśli chcesz kupić od razu taki kompletny system, to NREL wskazuje na drugi ciekawy fakt: Nowa instalacja fotowoltaiczna z magazynem energii typu DC i inwerterem hybrydowym jest tańsza o 7-8% od nowej instalacji z magazynem AC.

Podsumowując, system typu DC montuje się trochę szybciej, kosztuje trochę mniej i działa trochę bardziej wydajnie. Te trzy "trochę" sprawiają, że to bardziej opłacalna opcja.

Jak zbudowany jest inwerter hybrydowy?

Podsumujmy więc – inwerter hybrydowy to zaawansowane urządzenie elektroniczne, które łączy funkcje tradycyjnego inwertera fotowoltaicznego z systemem zarządzania i ładowania baterii. Jego główną funkcją jest konwersja prądu stałego (DC) z paneli PV lub baterii na prąd przemienny (AC), który jest kompatybilny z siecią domową i publiczną. W tym celu wykorzystuje przekształtnik DC-AC oraz specjalne filtry, które redukują zakłócenia i harmoniczne, zapewniając czysty sygnał AC.

Kolejnym ważnym elementem inwertera jest część odpowiedzialna za ładowanie baterii. Tu kluczową rolę odgrywa przekształtnik DC-DC, który umożliwia ładowanie baterii prądem stałym oraz pobieranie energii z baterii. Współpracuje on ze sterownikiem ładowania, który monitoruje i kontroluje proces ładowania baterii, gwarantując jego optymalną pracę i bezpieczeństwo.

Serce inwertera stanowi system zarządzania zbudowany wokół mikrokontrolera lub procesora. Jest to mózg urządzenia, który kontroluje jego działanie, podejmując decyzje na podstawie danych wejściowych. Użytkownik może wchodzić w interakcję z inwerterem za pośrednictwem interfejsu, zwykle składającego się z wyświetlacza LCD lub LED oraz przycisków.

Współczesne inwertery hybrydowe są również wyposażone w zaawansowane porty komunikacyjne, takie jak RS-485, Ethernet czy Wi-Fi, które pozwalają na zdalne monitorowanie i kontrolowanie ich pracy. Dzięki temu możliwa jest zdalna kontrola, aktualizacja i monitorowanie pracy inwertera przez aplikacje mobilne lub komputerowe.

Bezpieczeństwo jest kluczowe w takim urządzeniu, dlatego inwertery są wyposażone w różne przekaźniki, wyłączniki oraz czujniki. Te elementy monitorują takie parametry, jak temperatura, napięcie czy prąd, chroniąc urządzenie przed przeciążeniem, przegrzaniem czy innymi niebezpiecznymi warunkami.

Całość jest zamknięta w solidnej obudowie, która chroni wewnętrzne komponenty przed czynnikami zewnętrznymi. Często dodatkowo wyposażona jest w radiator, który odprowadza ciepło generowane przez inwerter, zapewniając jego prawidłową pracę.

Zalety falowników hybrydowych i ich rola w niedalekiej przyszłości

Omówiliśmy już nieco temat zalet falowników hybrydowych pod kątem oszczędności przy instalacji i późniejszej eksploatacji – opłacalność takiego rozwiązania opisaliśmy jednak tylko z technicznego punktu widzenia.

Praktycznie każde nowe instalacje fotowoltaiczne w obecnych czasach powinny zostać wzbogacone o magazyny energii (tym bardziej, że w programie Mój Prąd jest to teraz bardzo korzystne!) z dwóch powodów:

• Zmiany w rozliczaniu sprzedaży prądu dla prosumentów – czyli po stawkach godzinowych. Przy niskich cenach giełdowych w danym momencie, lepiej będzie zachować energię dla siebie. Zmiany te zaczną obowiązywać od 1 lipca 2024 roku.
• Wzmianki o taryfach dynamicznych za prąd - wiadomo, że zostaną wprowadzone w przyszłym roku, jednak nie do końca wiadomo jeszcze w jakiej formie. Wiemy też, że nie wszyscy będą musieli z nich korzystać, jednak mogą zapewniać one jeszcze większe oszczędności nawet dla magazynów energii bez fotowoltaiki. W takim układzie nie stosuje się inwertera hybrydowego.

Już teraz, występuje u nas problem przeciążania sieci w wyniku bardzo wydajnego działania fotowoltaiki w słoneczne, letnie dni. Energia ta jest często w tym czasie nadmierna wobec ogólnego zapotrzebowania na energię elektryczną. Już teraz w wielu krajach, gdzie sprzedaż następuje po zmiennych giełdowych cenach godzinowych, prosumenci w takich momentach… muszą dopłacać do sprzedaży energii.

Jeżeli więc posiadamy w instalacji magazyn energii, zamiast sprzedawać prąd ze stratą, możemy „zachować” go na później i tym samym wykorzystywać go, gdy ceny godzinowe wzrosną na wieczór (wtedy fotowoltaika przestaje działać z pełną mocą, a zapotrzebowanie na prąd rośnie – ceny będą więc z logicznego punktu widzenia wyższe).

W innych krajach prosumenci decydują się nawet na… sprzedaż tej zmagazynowanej energii do sieci w lepszych cenach w późniejszych godzinach.

Jeżeli więc dopiero planujesz montaż fotowoltaiki w swoim domu – zachęcamy do natychmiastowego uwzględnienia w nim magazynu energii z inwerterem hybrydowym. Tak naprawdę takim projektem powinien zająć się specjalista, a jeżeli szukasz zweryfikowanych firm zajmujących się takimi instalacjami – wypełnij poniższy formularz, a skontaktujemy się z Tobą w krótkim czasie!

Inwerter hybrydowy 3-fazowy czy 1-fazowy

Wybór inwertera hybrydowego pod kątem ilości faz zależy od obecnego połączenia sieciowego. Jeśli twoje gospodarstwo domowe jest podłączone do sieci 3-fazowej, zalecane jest wybranie inwertera 3-fazowego. Analogicznie, jeśli masz jednofazowe połączenie sieciowe, wtedy inwerter jednofazowy jest tym właściwym. Jednak nie zawsze stanowi to regułę.

Dla małych instalacji fotowoltaicznych warto zastanowić się nad wyborem inwertera hybrydowego 1-fazowego. Natomiast przy większych instalacjach np. na budynkach siedzib firm, fabryk czy farmy solarne – warto w ich przypadku zamontować inwerter 3-fazowy.

Powodem jest równomierność obciążenia, co może przekładać się na dłuższą żywotność sprzętu – jednak takie falowniki są z reguły droższe. Z drugiej strony z reguły oferują też lepszą wydajność.

Na co zwracać uwagę, kupując inwerter hybrydowy?

Droga do sukcesu to dwa kroki i jedno ważne przypomnienie.

Krok 1 - patrz całościowo i zacznij od magazynu energii

Najpierw określ, czego właściwie oczekujesz od swojego systemu fotowoltaicznego.

Zadaj sobie pytania:

• Czy chcę mieć zasilanie awaryjne?
• Co chcę zasilać awaryjne? Wszystko? Wybrany obwód? Czy tylko sprzęty jednofazowe, czy również trójfazowe?

Teraz postaraj się znaleźć pasujący magazyn energii. Pomoże Ci nasz ranking:

Czasami dany magazyn energii współpracuje tylko z jedną marką inwerterów - no to wtedy masz decyzję z głowy.

Krok 2 - oceń markę inwerterów

W ocenie marki inwertera hybrydowego pomoże Ci poniższy ranking inwerterów:

Wybierając jednak pomiędzy różnymi rozwiązaniami sprzętowymi, łatwo zapomnieć o zasadniczej rzeczy, czyli że najważniejszy jest instalator!

Projekt i montaż instalacji z magazynem energii jest bardziej wymagający od zwykłej instalacji. Inwerter hybrydowy musi być dopasowany nie tylko do instalacji fotowoltaicznej, ale też do magazynu energii.

Sytuacja dodatkowo się komplikuje, gdy chcesz mieć działające zasilanie awaryjne. Taki system powinien być szyty na miarę dla każdego klienta na podstawie scenariusza, na który chce się przygotować.

Prawdopodobnie nie jesteś i nie musisz być ekspertem w dziedzinie projektowania instalacji, więc po prostu znajdź fachowca, któremu będziesz mógł zaufać. Chętnie pomożemy znaleźć Ci kilka dobrych firm fotowoltaicznych z Twojej okolicy. Na tej podstawie będziesz mógł dokonać najlepszego wyboru.

Producenci inwerterów fotowoltaicznych – na jakich warto zwrócić uwagę?

Istnieje wiele marek oferujących inwertery hybrydowe, każda z własnym asortymentem produktów i specyfikacjami technicznymi. Kilka popularnych marek oferujących inwertery hybrydowe to:

Ponadto istnieją także inne mniej znane w Polsce marki oferujące inwertery hybrydowe, takie jak:

• FoxESS
• Enphase
• Kaco
• Kostal
• SOFAR
• Solax
• Sungrow

Nie jest to wyczerpująca lista marek oferujących inwertery hybrydowe, ale daje przegląd niektórych z najbardziej popularnych i niezawodnych opcji na rynku. Przy wyborze inwertera hybrydowego ważne jest, aby uwzględnić konkretne potrzeby, budżet oraz lokalną dostępność produktów i wsparcia.

Oto niektóre źródła, które przyczyniły się do powstania tego artykułu.

David Feldman, Vignesh Ramasamy, Ran Fu, Ashwin Ramdas, Jal Desai, and Robert Margolis i inni, U.S. Solar Photovoltaic System and Energy Storage Cost Benchmark: Q1 2020, opublikowane przez NREL