Rola falowników w systemach energetycznych
Falowniki to kluczowe urządzenia w systemach odnawialnych źródeł energii oraz magazynach energii. Jednym z problemów, który często dotyka użytkowników jest ich nieoczekiwane wyłączanie. Dlaczego tak się dzieje i jakie kroki można podjąć, aby temu zapobiec?
Przyczyny wyłączania falowników
Głównym powodem, dla którego falowniki posiadają mechanizmy zabezpieczające i czasem się wyłączają, są regulacje dotyczące jakości energii elektrycznej. Każdy użytkownik, podpisując umowę z operatorem systemu dystrybucji energii, zobowiązuje się do przestrzegania norm dotyczących napięcia, częstotliwości oraz jakości dostarczanej i odbieranej energii.
Do kluczowych parametrów, które muszą być utrzymane w określonych granicach, należą:
- Napięcie sieciowe – powinno wynosić 230 V, z dopuszczalnymi odchyleniami,
- Częstotliwość – standardowo 50 Hz,
- Wskaźnik migotania światła – powinien być na poziomie zapewniającym stabilne oświetlenie,
- Symetria zasilania – napięcia na wszystkich fazach powinny być zbliżone.
Operator sieci ma obowiązek zapewnić utrzymanie tych parametrów w ramach regulacji zawartych w rozporządzeniu Ministra Klimatu i Środowiska. Falowniki, jako urządzenia przekształcające energię, muszą być wyposażone w mechanizmy zabezpieczające, aby nie powodowały przekroczenia dopuszczalnych norm.
Problem wzrostu napięcia i jego konsekwencje
Jednym z najczęstszych powodów wyłączeń falowników jest wzrost napięcia w sieci. Gdy ilość generowanej energii przewyższa lokalne zapotrzebowanie, napięcie w sieci zaczyna wzrastać. Jeśli przez 10 minut napięcie przekroczy 253 V (1,1 wartości znamionowej), falownik jest zobowiązany do automatycznego wyłączenia się. To zabezpieczenie chroni zarówno urządzenie, jak i cały system energetyczny przed niepożądanymi skutkami nadmiernego wzrostu napięcia.
Wzrost napięcia jest szczególnie zauważalny w regionach, gdzie występuje duże nagromadzenie instalacji fotowoltaicznych. W słoneczne dni, gdy sąsiedzi generują energię w tym samym czasie, może dochodzić do przekroczenia dopuszczalnych poziomów napięcia, co skutkuje masowymi wyłączeniami falowników.
Jak można ograniczyć wyłączenia falowników?
Choć całkowite wyeliminowanie tego problemu nie jest możliwe, istnieją metody, które pozwalają zminimalizować częstotliwość wyłączeń:
- Aktywacja odpowiednich algorytmów w falowniku
W nowoczesnych inwerterach zaimplementowane są procedury regulujące moc czynną i bierną, zgodne z unijnymi kodeksami sieci. Dzięki nim falowniki mogą generować pewną ilość mocy biernej, co pomaga lokalnie obniżyć napięcie w punkcie przyłączenia i zapobiegać wyłączeniom. - Sprawdzenie ustawień falownika
Warto upewnić się, czy inwerter ma włączone wszystkie wymagane funkcje oraz czy jego oprogramowanie jest zaktualizowane. Wiele przypadków niepotrzebnych wyłączeń wynika z nieprawidłowych ustawień lub braku najnowszych poprawek oprogramowania. - Odpowiednie podłączenie instalacji
Sposób podłączenia falownika do sieci ma istotne znaczenie. Wykorzystanie zbyt długich przewodów o niewystarczającym przekroju może powodować dodatkowe straty napięcia i wpływać na stabilność pracy urządzenia.
Wpływ długości i przekroju kabla na działanie falownika
Długość oraz przekrój kabla używanego do podłączenia falownika do instalacji elektrycznej ma kluczowe znaczenie dla stabilności jego pracy. Podczas dobierania przekroju przewodów należy zwrócić uwagę nie tylko na moc urządzenia, ale także na odległość, na którą energia jest przesyłana. Nieodpowiednio dobrane przekroje kabli będą będą powodować spadki napięcia. W praktyce oznacza to, że falownik może wyłączać się jako pierwszy spośród wszystkich w okolicy, ponieważ na jego zaciskach napięcie będzie wyższe niż u sąsiada z krótszym i grubszym przewodem.
Im dłuższy i cieńszy przewód, tym większe ryzyko wzrostu napięcia na zaciskach falownika. Dlatego optymalne rozwiązanie to instalowanie falownika jak najbliżej punktu przyłączeniowego oraz stosowanie przewodów o większym przekroju. Warto o tym pamiętać szczególnie podczas projektowania nowych instalacji fotowoltaicznych, gdyż niewielka dopłata do grubszych kabli może znacząco zmniejszyć spadki napięcia i liczbę awaryjnych wyłączeń.
Symetryzacja obciążeń jako sposób na stabilność sieci
Nowoczesne falowniki często posiadają funkcję symetryzacji obciążeń. Polega ona na wpięciu dodatkowego układu pomiarowego, który mierzy prąd pobierany przez całą instalację domową. Dane te są następnie przesyłane do falownika, który automatycznie koryguje moc na poszczególnych fazach, aby obciążenie było jak najbardziej równomierne. Dzięki temu unikamy sytuacji, w której jedna faza jest znacznie bardziej obciążona niż inne, co może powodować wzrost napięcia i wyłączenia falownika.
Symetryzacja obciążeń jest szczególnie przydatna w gospodarstwach domowych, gdzie na różnych fazach działają różne urządzenia, np. bojler, lodówka czy piekarnik. Warto sprawdzić w instrukcji obsługi falownika, czy obsługuje on taki układ pomiarowy, oraz skonsultować z instalatorem możliwość jego montażu.
Generacja mocy zależna od napięcia w danej fazie
Niektóre falowniki posiadają funkcję dostosowywania mocy generowanej na poszczególnych fazach w zależności od ich napięcia. W praktyce oznacza to, że falownik wytwarza więcej mocy w fazie o niższym napięciu, a mniej tam, gdzie napięcie jest wyższe. Dzięki temu unika się przekroczenia dopuszczalnych limitów napięcia i minimalizuje ryzyko wyłączeń.
Należy jednak pamiętać, że ta metoda działa skutecznie tylko wtedy, gdy falownik nie pracuje na pełnej mocy. Gdy osiąga swoje maksymalne parametry, każda faza musi generować maksymalną moc, co może ograniczyć efektywność tej funkcji.
Ograniczanie generacji – kompromis między stabilnością a maksymalną wydajnością
Czasami lepiej jest celowo ograniczyć generację mocy niż doprowadzić do wyłączenia falownika. Zgodnie z przepisami ponowne uruchomienie falownika i stopniowy wzrost mocy po wyłączeniu trwa co najmniej 10 minut. W tym czasie instalacja nie produkuje energii, co może skutkować stratami.
Nowoczesne falowniki często oferują możliwość stopniowego zmniejszania mocy przy wzrastającym napięciu. Producent może zastosować własne algorytmy, które pozwalają na płynniejsze ograniczanie generacji zamiast gwałtownego wyłączania urządzenia. Warto sprawdzić, czy dany falownik obsługuje taką funkcjonalność i skonfigurować ją zgodnie z zaleceniami operatora sieci.
Magazyny energii – sposób na niezależność i stabilność
Coraz popularniejszym rozwiązaniem pozwalającym ograniczyć straty energii i unikać wyłączeń falownika jest stosowanie magazynów energii. W przypadku zbyt wysokiego napięcia w sieci falownik może przekierować nadwyżki energii do magazynu zamiast całkowicie przerywać generację.
Choć inwestycja w magazyn energii jest kosztowna, może przynieść dodatkowe korzyści, np. w postaci możliwości pracy wyspowej, czyli zasilania wybranych odbiorników nawet w przypadku awarii sieci. Należy jednak pamiętać, że magazyn energii najwięcej korzyści przynosi wtedy, gdy pełni więcej funkcji niż tylko przechowywanie nadwyżek, np. jako rezerwowe źródło zasilania.
Nowoczesne rozwiązania technologiczne w falownikach
Najwięcej korzyści można uzyskać jeszcze przed rozpoczęciem inwestycji, analizując dostępne technologie i dobierając odpowiednie falowniki oraz infrastrukturę. Kluczowym aspektem jest planowanie instalacji tak, aby była odporna na zakłócenia sieciowe i wzrost napięcia. Przykładowo, wybór odpowiedniego przekroju przewodów może zwiększyć wydajność systemu i zmniejszyć liczbę awaryjnych wyłączeń. Jednak ostateczna decyzja o dodatkowych inwestycjach, takich jak lepszy falownik czy grubsze przewody, należy do inwestora i powinna być dobrze skalkulowana pod kątem opłacalności.
