Jaki wybrać falownik do instalacji fotowoltaicznej?

Falownik to kluczowe urządzenie dla efektywnej pracy instalacji PV dlatego jego wyborowi warto poświęcić więcej uwagi a szczególnie kierować się potrzebami i funkcjonalnościami a nie marką. 

1 falownik transformatorowy czy beztransformatorowy?
Pierwszy podział na falowniki transformatorowe i beztransformatorowe to historycznie jeden z najstarszych podziałów. Niemniej jednak obecnie poza pewnymi niszowymi zastosowaniami na rynku dominują falowniki beztransformatorowe dlatego że:

• Są wydajniejsze co znaczy mają wyższą sprawność,
• Pracują w szerszym zakresie napięciowym,
• Są lżejsze i cichsze.

Z tego też powodu jedynym rozsądnym wyborem powinien być zdecydowanie falownik beztransformatorowy.

2. Mikro, szeregowy czy centralny
Drugi podział falowników bazuje na wielkości. Wyróżniamy tu mikrofalowniki, falowniki szeregowe oraz centralne.

mikrofalownik Enphase IQ7+ źródło Enphase

Falownik szeregowy KTL-MO źródło Huawei

Falownik centralny SMA Sunny Central 630MV źródło SMA

Myśląc o mikroinstalacji możemy od razu odrzucić falowniki centralne, które dedykowane są dla dużych Farm fotowoltaicznych. Dlatego realnym wyborem będą mikrofalowniki oraz falowniki szeregowe. Porównując te dwa rozwiązania warto powiedzieć że falowniki szeregowe będą pracować z wyższą sprawnością po drugie w przypadku awarii falownik szeregowy jest znacznie łatwiejszy do serwisowania dlatego że znajduje się w miejscu do którego jest łatwy dostęp. Z kolei mikrofalowniki są montowane pod modułami dlatego w przypadku awarii konieczny jest demontaż modułu a następnie mikrofalownika. Oczywiście mikrofalowniki mają też swoje zalety takie jak duża elastyczność w doborze instalacji i rozmieszczeniu modułów oraz wyższa wydajność przy częściowym zacienieniu instalacji ale te funkcjonalności mogą realizować również falowniki szeregowe współpracujące z optymalizatorami moc. Z tego powodu zazwyczaj najlepszym wyborem jest falownik szeregowy a w przypadku trudnego montażu falownik szeregowy współpracujący dodatkowo z optymalizatorami mocy. Na mikrofalowniki warto postawić jeżeli planujemy stopniową rozbudowę instalacji.

3. System MLPE (smart) czy klasyczny.
Ważnym podziałem jest podział na systemy wykorzystujące optymalizatory mocy lub mikrofalowniki nazywane systemem MLPE (Module-level power electronics) lub systemem smart. System Smart powinien być stosowany w miejscach w których moduły fotowoltaiczne muszą być ustawione pod różnymi kątami i azymutami na przykład z uwagi na skomplikowane konstrukcje dachu. Innym przypadkiem kiedy szczególnie warto wybrać MLPE jest zacienienie którego nie można uniknąć na przykład od kominów jaskółek czy drzew a dostępna przestrzeń montażowa nie pozwala na odsunięcie się na odpowiednią odległość od tych elementów.

Optymalizatory mocy SolarEdge-P300-505 źródło SolarEdge

Z kolei jeżeli montaż jest wykonywany w miejscu wolnym do zacienień a moduły fotowoltaiczne są skierowane w jedną stronę pod tym samym kątem i azymutem lepszym wyborem będzie system klasyczny opartym o falownik szeregowy chociażby z uwagi na korzystniejszą cenę. 

4. Jeno czy trzy trójfazowy.
Kolejnym kryterium wyboru choć ostatnio bardzo wąskim to wybór między falownikiem jednofazowy a trójfazowym. Z uwagi na zmiany w kryteriach przyłączenia mikroinstalacji przez zakłady energetyczne powyżej mocy 3,68 kW jedynym wyborem jest falownik trójfazowy. Z drugiej strony przy instalacji o mocy poniżej 3 kW z uwagi na dostępność jedynym realnym wyborem jest falownik jednofazowy. Wybór w praktyce pojawia się jeżeli moc instalacji jest w przedziale 3 do 3,68 kW. Dla tego przedziału mocy dostępne są zarówno falowniki jedno jak i trójfazowe. W tym przypadku zazwyczaj lepszym wyborem będzie zastosowanie falownika jednofazowego szczególnie z dwóch powodów. Posiada on korzystniejszą niższą cenę po drugie 3 kilowatowa instalacja po stronie DC daje prawie optymalne napięcie do pracy falownika jednofazowego z kolei falownik trójfazowy wymaga znacznie wyższego napięcia i przy tak małych mocach często nie pracuje w pełni optymalnie. Falownik trójfazowy bardzo małej mocy ma uzasadnienie jedynie w miejscach gdzie ze względów na słabą infrastrukturę energetyczną występuje wysoka impedancja która skutkuje problemami ze wzrostem napięcia w punkcie przyłączenia.

5. Liczba i rodzaj MPPT
Poza wyjątkami zastosowania falownika dedykowanego do współpracy z optymalizatorami mocy, każdy falownik będzie musiał być wyposażony w moduł MPPT. I tu warto pamiętać że większa liczba MPPT jest korzystna pod warunkiem że każdy MPPT pracuje z napięciem bliskim optymalnym wartością. Dla falownika jednofazowego jest to ok 350 V dla falownika trójfazowego ok. 600 V. Co oznacza że przy falowniku trójfazowym małej mocy 3-4 kW wykorzystywanie drugiego MPPT nie jest zasadne jeżeli wszystkie moduły PV są pod tym samym kątem i azymutem oraz jeżeli nie występują zacienienia. Wybierając falownik warto sprawdzić także czy MPP tracker posiada funkcję szukania punktu globalnego MPPT. Tego typu funkcje różnie nazywane u różnych producentów znacznie zwiększają wydajność przy zacienieniu.

6. Monitoring
Obecnie standardem jest globalny monitoring pracy falownika dlatego wybierając producenta należy sprawdzić czy udostępnia on za darmo dostęp do systemu monitorowania pracy na urządzenia mobilne i komputer. Przy monitoringu warto także sprawdzić jaki zakres danych jest zbierany. Na co dzień wystarczają dane o mocy, ilości energii oraz błędach (prędzej czy później zawsze się zdarzą ). Jeżeli instalacja zaczyna pracować nieprawidłowo bardzo przydatne stają się rozszerzone dane z monitoringu takie jak prądu oraz napięcia po stronie DC, prądy napięcia i częstotliwość po stronie AC. Analiza tych danych często pozwala określić przyczynę nieprawidłowej pracy instalacji PV.

-----------------------------------------

Rozmiar ogniw PV od M1 do M6

Tradycyjnie monokrystaliczne  wafle krzemowe przed rokiem 2010 były produkowane prawie wyłącznie w rozmiarze 125 mm x 125 mm. Od tego też czasu na rynku coraz częściej zaczęły być wykorzystywane ogniwa w rozmiarze 156 mm x 156 mm określone rozmiarem M1. Z uwagi na ten sam wymiar ogniw rozmiar samych modułów u różnych producentów nieznacznie się różnił. Standard M1 szybko bo już w roku 2013 został nieznacznie powiększony przez część producentów do wymiarów 156,75 mm x 156,75 mm i określony standardem M2. Przed rokiem 2015 ogniwa w standardzie M1 i M2 zdominowały rynek. W roku 2018 część producentów zaczęła wprowadzać moduły PV oparte o jeszcze większe ogniwa w rozmiarze 161,70 mm x 161,70 mm określanych rozmiarem M4. ok 6% wzrost powierzchni pozwala zoptymalizować koszty produkcji nie tylko ogniwa ale i całego modułu a przez to osiągnąć niższy koszt za Wp. mocy. Mimo iż standard M4 jeszcze dobrze się nie ugruntował w 2019 roku część producentów zaczęła wprowadzać do produkcji ogniwa w rozmiarze 166 mm x 166 mm określane jako M6. 

Standardy rozmiarów ogniw PV

Konsekwencją rosnących rozmiarów ogniw jest wzrost rozmiaru samego modułu PV. Przy przejściu z ogniw M2 na M4 jest to wzrost szerokości ramy modułu o ok 1 cm i wzrost długości o ok 3 cm. Jest to zmiana na tyle istotna że musi być uwzględniona w rozplanowaniu szczególnie większych pól modułów PV na dachach. Zmiana rozmiaru modułów powoduje także problem z wymianą uszkodzonego modułu na nowy, który nie będzie pasował rozmiarem. Z punktu widzenia projektowego i wykonawczego przyjęcie przez większość producentów jednego standardu wielkości ogniw będzie korzystne. A w okresie przejściowym należy częściej sprawdzać na karcie katalogowej nie tylko parametry modułu lecz także wymiary.

Firma jako prosument ustawowy. Są możliwości, ale czy będą zainteresowani?

Od sierpnia 2019 roku firmy z pewnymi wyjątkami mogą uzyskiwać status prosumentów ustawowych uprawniający ich do korzystnego sposobu rozliczenia energii pobranej i wprowadzonej do sieci z mikroinstalacji OZE. Zaczynając od wyjątku z definicji prosumenta wyłączeni zostali jedynie przedsiębiorcy, których podstawową działalnością jest produkcja energii. Zatem zdecydowana większość firm status prosumenta ustawowego będzie mogła uzyskać. Pytanie tylko czy firmy będą tym zainteresowane?

Nie chodzi tu wcale o wysokość opustu, czyli procentową ilość energii jaką zatrzymuje sprzedawca energii za preferencyjny sposób rozliczenia (20% dla instalacji o mocy do 10 kW i 30% dla instalacji o mocy powyżej 10 kW), lecz o procedury. Posiadanie statusu prosumenta ustawowego - i tu też warto byłoby wyjaśnić skąd ten dopisek ustawowy - czyli zgodny z definicją prosumenta w ustawie OZE, wymaga posiadania umowy kompleksowej. Umowa kompleksowa to jedna umowa ze sprzedawcą energii (spółką obrotu) na zakup energii oraz jej dystrybucję , która po części w naszym imieniu rozlicza się z dystrybutorem energii. W przypadku taryf G czyli stosowanych dla gospodarstw domowych, umowa kompleksowa to standard.

Jednak w przypadku taryf C lub B czyli dla firm umowa kompleksowa jest rzadkością. Po pierwsze wynika to z faktu, że w taryfie C i B zawarcie umowy kompleksowej możliwe jest praktycznie tylko ze sprzedawcą zobowiązanym, bo tylko on na umowę GUD-K z dystrybutorem. Taka sytuacja ogranicza pole wyboru sprzedawcy prądu. Drugą kwestią jest cena. Powrót do sprzedawcy zobowiązanego oznacza często także powrót z cen negocjowanych niższych na ceny taryfowe wyższe. W konsekwencji firma montując fotowoltaikę z jednej strony zaoszczędzi na energii z drugiej może być zmuszona do zakupu części energii po wyższej cenie. Z tego powodu system opustu i bycie prosumentem ustawowym będzie atrakcyjne dla firm dla których możliwy będzie dobór instalacji, która pokryje blisko 100% zapotrzebowania rocznego w bilansie rocznym. Przy konieczności dokupienia niewielkich ilości energii, wyższa cena nie będzie mieć większego znaczenia. Z kolei w przypadku firm o większym zużyciu energii, czyli zazwyczaj tych w taryfach B powrót do sprzedawcy zobowiązanego i umowy kompleksowej nawet z fotowoltaiką niekoniecznie będzie uzasadnione ekonomicznie. W ich przypadku po nowelizacji ustawy nadal pozostaje stary model prosumencki polegający na produkcji energii głównie na potrzeby własne (odpowiednio dobrana moc) i sprzedaż nadwyżek zazwyczaj po cenie prezesa URE.

Można powiedzieć że nowelizacja OZE otworzyła kolejne drzwi dla przedsiębiorców chcących produkować własną energię elektryczną lecz wielu może bardziej opłacać się pozostanie w starym systemie. Co najważniejsze to jednak rzetelna analiza ekonomiczna jaki model przy danej mocy i zużyciu energii będzie korzystniejszy. Po drugie analiza formalno prawna czy przyłączenie i rozliczenie energii w danym modelu będzie możliwe. Odnosząc się do pierwszego tematu rośnie świadomość wśród firm wykonujących instalacje PV jak ważny jest odpowiedni dobór instalacji oraz w oparciu o jakie kryteria należy to wykonywać. Większy problem stanowią często procedury formalno prawne. W tym zakresie często brakuje elementarnej świadomości że klient biznesowy związany umową na sprzedaż energii ze sprzedawcą innym niż zobowiązany nie jest w stanie zawrzeć umowy kompleksowej przed końcem obowiązywania aktualnej umowy. Co więcej sprzedawca energii który nie jest sprzedawcą zobowiązanym nie musi i często nie chce zakupić nadwyżek energii z OZE. W takim przypadku pozostaje zawarcie drugiej odrębnej umowy na zakup nadwyżek energii. W teorii tą drugą umowę można zawrzeć z dowolną spółką obrotu jednak przy małej mocy instalacji - w przypadku mikroinstalacji limitem pozostaje 50 kW - niewiele “niezależnych” spółek obrotu będzie zainteresowanych taką umową. W takim przypadku pozostaje sprzedawca zobowiązany, który analogicznie jak w przypadku sprzedaży energii elektrycznej zobowiązany jest także do zakupu nadwyżek energii. Jedyną trudnością może w takim modelu być jedynie postawa niektórych operatorów systemu dystrybucyjnego którzy nie chcą dopuścić dwóch podmiotów do bilansowania handlowego na jednym punkcie poboru energii. W takim przypadku pozostaje jedynie oczekiwanie do zakończenia umowy z obecnym sprzedawcą energii lub batalia prawna.

Nowelizacja ustawy OZE otwarła nowy rozdział w energetyce prosumenckiej dla firm niemniej jednak ciągle nie rozwiązała część starych problemów. Z tego też powodu tak ważne przed montażem poza sprawami technicznymi jest przeanalizowanie kwestii administracyjno - prawnych.

Mój prąd jaka będzie faktyczna wysokość dotacji

Media bardzo szeroko rozpisują się o programie Mój prąd podkreślając kwotę 5000 zł dotacji do instalacji fotowoltaicznych. Mimo że nie ma jeszcze szczegółów programu można jednak po spekulować jaka będzie realna wartość dotacji.

Pierwszą kwestią jaką należy poruszyć jest podatek dochodowy w wysokości 17/32% zakładając już obniżkę 1 progu podatkowego. Jeśli dotacja z programu mój prąd nie będzie zwolniona z podatku dochodowego w optymistycznym wariancie 17% jej wartości będzie odprowadzane w rocznym PIT-cie. Daje to kwotę podatku 850 zł i obniża dotację do kwoty 4150 zł.

Drugą kwestią jest obowiązująca ulga podatkowa termomodernizacyjna obejmująca także instalacje fotowoltaiczne rozliczana w PIT-cie według stawek 17/32%. Zgodnie z ustawą o podatku dochodowym ulga nie może obejmować części kosztów refundowanych dotacjami z NFOŚiGW czy WFOŚiGW. W konsekwencji 5000 zł dotacji obniży wysokość ulgi podatkowej o wartość 17/32% wartości dotacji. czyli kolejne 850 zł.

W konsekwencji osoba korzystająca z dotacji Mój prąd w porównaniu do osoby korzystającej tylko z ulgi podatkowej będzie mieć dodatkową korzyść w wysokości zaledwie 3300 zł zamiast 5000 zł. Oczywiście aby potwierdzić taki scenariusza musimy poczekać na szczegóły programu.

Przyczyny dużego wzrostu zainteresowania fotowoltaiką?

Polski rynek mikroinstalacji fotowoltaicznych rośnie jak na drożdżach po dobrym roku 2018 rok w którym zainstalowano ok. 160 MWp rok 2019 zapowiada się jeszcze lepiej już pierwsze półrocze pokazuje że ubiegłoroczny rekord zostanie pobity i to nawet 3-4 krotnie. Można powiedzieć że instalacje PV trafiają pod strzechy a zainteresowanie fotowoltaiką już dawno przestało być domeną pasjonatów. Własna elektrownia słoneczna staje się może jeszcze nie obowiązkowym lecz ważnym wyposażeniem wyposażeniem domu podobnie jak klimatyzacja czy oczyszczacz powietrza.

I właśnie w tym miejscu pojawia się pytanie skąd takie nagłe zainteresowanie fotowoltaiką co takiego się stało że elektrownia słoneczna z dobra niszowego na przestrzeni roku stała się dobrem podwyższonego zainteresowania?

Media

Niewątpliwie zmianą fundamentalną jaka nastąpiła to wejście fotowoltaiki do wiadomości przekazywanych przez media ogólnopolskie. Jeszcze do niedawna o instalacjach PV pisały jedynie media branżowe czytane przez - branżystów. Przedostanie się fotowoltaiki do mediów ogólnopolskich sprawiło że zaczęło się o niej dyskutować szerzej także poza branżą dzięki czemu wiele potencjalnych inwestorów dowiedziało się o czymś takim jak własna elektrownia słoneczna. A ta przestałą być tylko narzędziem do produkcji ekologicznego prądu lecz także prądu tańszego niż ten kupowany od zakładów energetycznych.

Wzrost cen energii

Jeżeli szukać by odpowiedzi dlaczego media głównego nurtu poruszają temat fotowoltaiki jest nim niewątpliwie wzrost cen energii oraz korzystne dla fotowoltaiki zmiany w prawie. Drastyczny wzrost cen energii musiał przyczynić się do reakcji w wyniku której odpowiedzą stała się własna elektrownia fotowoltaiczna. Oczywiście za sprawą Ministra Energii i ustawy o zatrzymaniu wzrostów cen energii w tym roku ominęły one osoby fizyczne i może ominą one małe firmy ale większość nie miała złudzeń że ustawa rodem z PRL jest rozwiązaniem na przeczekanie do wyborów. Ceny energii rosną a wcześniej czy później dotkną wszystkich nawet tych których taryfy zatwierdza URE czyli gospodarstwa domowe. W konsekwencji wielu inwestorów uznało fotowoltaikę jako panaceum na wzrost cen energii jeśli nie całkowite to przynajmniej częściowe.

Ekonomika

Nie ma co ukrywać że jeżeli instalacje fotowoltaiczne byłyby nieuzasadnione ekonomicznie nie rozwijałyby się w tej skali. Co więcej uzasadnienie ekonomiczne dla montażu instalacji PV pojawia się także w przypadku projektów beż żadnych dotacji. Nie bez znaczenia jest w tym wszystkim ulga podatkowa termomodernizacyjna, która pozwala średnio skrócić okres zwrotu o ok 1 rok. W konsekwencji instalacje fotowoltaiczne mają często prosty okres zwrotu na poziomie 5-7 lat gdzie jeszcze 3 lata temu było to średnio ponad 10 lat.

System rozliczenia

Instalacje fotowoltaiczne wykonywane przez osoby fizyczne są rozliczane w bilansach rocznych z opustem 0,8 lub 0,7 w zależności od mocy. Mimo iż system ten jest nastawiony na oszczędzanie a nie zarabianie na wyprodukowanej energii elektrycznej został bardzo dobrze przyjęty. Można oczekiwać że wraz z objęciem tym systemem przedsiębiorców także w tej grupie nastąpi kolejny dodatkowy impuls do inwestycji w inwestycji w fotowoltaikę.