Funkcjonujący jako mózg systemu fotowoltaicznego, zaawansowany falownik, dysponuje szeregiem dodatkowych funkcji takich jak komunikacja, monitoring, inteligentne zarządzanie energią, interakcja z siecią elektroenergetyczną, funkcje bezpieczeństwa oraz inne. Dzięki temu systemy fotowoltaiczne mogą stać się zaawansowanymi rozproszonymi źródłami energii i otworzyć nowe możliwości dla bardziej świadomej konsumpcji energii.

Jednym z pierwszych etapów wzrostu znaczenia falownika, było zwiększenie jego funkcji komunikacyjnych, ponieważ pozwala to na wdrożenie dodatkowych funkcjonalności. Możliwość komunikacji z samym falownikiem staje się coraz większą potrzebą dla instalatorów, jak i samych użytkowników systemu, zarówno w aspekcie monitoringu, zdalnego dostępu, jak i rozbudowy. Pierwszym ogniwem pomiarowym w kompleksowym systemie monitoringu powinien być moduł fotowoltaiczny. Dlatego w systemach SolarEdge komunikacja pomiędzy modułem i falownikiem odbywa się poprzez Komunikację Liniami Zasilającymi (Power Line Communication PLC), stąd nie są wymagane dodatkowe przewody. Natomiast komunikacja falownika z serwerem w chmurze może być zrealizowana na wiele sposobów takich jak WiFi, ZigBee czy sieć komórkowa, aby zapewnić możliwe najłatwiejszą komunikację.

Pod względem możliwości monitorowania, falownik staje się kluczowym elementem w zapewnieniu wglądu w produkcję systemu. Standardowe falowniki łańcuchowe zapewniają ograniczony dostęp do informacji. Monitoring na poziomie łańcucha czy nawet całego systemu może pokazać problem z wydajnością, ale niewiele więcej. W celu znalezienia problemu wykwalifikowani technicy muszą wykonać na miejscu nieefektywne czasowo pomiary falowników, pracujących pod obciążeniem z napięciem DC do 1000V. Wymaga to podłączenia do łańcuchów bardzo drogich urządzeń w celu wykreślenia krzywych IV i odnalezienia błędu. Przypomina to szukanie igły w stogu siana. Z tego względu, rosnąca rola falownika uwzględnia także zarządzanie i monitorowanie energii każdego modułu – falownik może śledzić moduł, łańcuch oraz cały system, aby zapewnić większą kontrolę systemu. Dzięki możliwości zdalnego rozwiązywania problemów falowniki są obecnie odpowiedzialne także za utrzymanie i konserwację systemu, pozwalając lepiej zarządzać aktywami, przechodząc od ręcznego procesu utrzymania wymagającego dużych nakładów środków, do bardziej zautomatyzowanego zdalnego serwisu.

Jako część tego rozwoju, falowniki zaczynają również odgrywać kluczową rolę w zwiększaniu konsumpcji własnej, ponieważ oferują inteligentne rozwiązania w zakresie zarządzania energią. W celu ograniczenia eksportu energii wiele falowników oferuje zintegrowaną z oprogramowaniem urządzenia opcję ograniczania eksportu energii. Poprzez dynamiczne dostosowanie produkcji energii z fotowoltaiki, falownik pozwala właścicielowi systemu lepiej wykorzystać energię na potrzeby własne, gdy obciążenia są wysokie, przy zachowaniu limitu eksportu, gdy nie ma wysokiej konsumpcji energii.

Dla systemów fotowoltaicznych wraz z magazynami energii falownik również odgrywa coraz większą rolę. Jakość akumulatora jest bardzo ważna, jednak to falownik odpowiada za jej funkcjonalność – decyduje kiedy i jak wykorzystać akumulator, zmagazynować nadwyżki energii czy wysłać ją do sieci. To falownik wreszcie decyduje, kiedy akumulator jest ładowany, kiedy jest w stanie spoczynku, a kiedy należy go rozładować tak, aby uzyskać najlepszy efekt ekonomiczny.

Innym kierunkiem, w którym rośnie rola falownika, jest jego zdolność do wspierania zarządzania obciążeniem. Pomagając osiągnąć lepszy okres zwrotu z inwestycji oraz zwiększyć konsumpcję własną energii, falownik przyczynia się do zmiany wzorców konsumpcji i dopasowuje konsumpcję do produkcji energii, przesuwając uruchomienie urządzeń takich jak podgrzewacze wody, klimatyzatory czy pompy ogrodowe na czas pracy instalacji fotowoltaicznej. Jako że falowniki mogą zarządzać produkcją i konsumpcją energii, logicznym jest zintegrowanie systemu fotowoltaicznego z inteligentnym domem i oddanie falownikowi funkcji kontrolnej. Dzięki tej funkcjonalności falowniki oferują zarządzanie odbiorami, które mogą być skoordynowane z produkcją energii z instalacji fotowoltaicznej.

Ze względu na zwiększenie świadomości bezpieczeństwa w połączeniu z ewolucją rynku fotowoltaiki i rozprzestrzenieniem się energetyki słonecznej, bezpieczeństwo to kolejny obszar, w którym urządzenia te mają coraz większe znaczenie. Wiele przepisów jest wymaganych przez straż pożarną, firmy ubezpieczeniowe i przedsiębiorstwa użyteczności publicznej, a także ekspertów w dziedzinie bezpieczeństwa elektrycznego czy w fotowoltaice. Stąd wiele organizacji pracuje nad wdrożeniem nowych standardów bezpieczeństwa w branży. Przykładem mogą tu być Niemcy, lider rozwoju energetyki słonecznej, które wdrożyły wymogi bezpieczeństwa w fotowoltaice – standard VDE 2100-712 bezpieczeństwo podczas akcji straży pożarnej lub podczas konserwacji. Standard ten ma celu poprawę ochrony przed porażeniem prądem elektrycznym. Informacja o funkcjonalności spełniającej standardy bezpieczeństwa jest umieszczona na falowniku. Dlatego nowoczesne falowniki są obecnie projektowane tak, aby spełnić te nowe standardy. Systemy stworzone w oparciu o elektronikę na poziomie modułu (na przykład optymalizator mocy) są praktycznie najtańszym rozwiązaniem, które całkowicie wypełniają wymagania tych norm, zapewniając obniżenie napięcia DC do bezpiecznego poziomu.

Chociaż fakt zwiększania roli falownika fotowoltaicznego oznacza większą odpowiedzialność samego falownika w systemie oraz większą odpowiedzialność producentów tego sprzętu, to jest to krok konieczny w rozwoju i rozprzestrzenianiu się energetyki słonecznej.

Zaledwie w kilka lat falownik musiał zmienić swoją rolę, zapewniając odpowiedni okres zwrotu oraz wartość w cyklu życia, a nowe trendy staną się wymagane przez rynek poprzez innowacyjność produktową.

Lior Handelsman SolarEdge

 

Lior Handelsman,

Wiceprezes ds. marketingu i strategii produktowej

SolarEdge

Redakcja GLOBEnergia