Chciałbym się podzielić moim wieloletnim doświadczeniem dotyczącym eksploatacji falowników hybrydowych z magazynami energii. Jestem użytkownikiem takich urządzień od 2012 roku. Początkowo były to hybrydowe falowniki jednofazowe Infinisolar 3 kW firmy Voltronic Power. W roku 2015 przeszedłem na niskonapięciowe hybrydy trójfazowe Infinisolar 10 kW, a trzy lata później na Infinisolar 15 kW LV, który okazał się najbardziej awaryjnym urządzeniem na rynku. Dlatego z braku innych rozsądnych cenowo urządzeń powróciłem na jakiś czas do Infinisolar 10kW LV. Przez jakiś czas pracował on z baterią ok. 50 kWh zbudowaną przeze mnie z zużytych baterii z samochodu Nissan Leaf. W roku 2019 pojawiła się na rynku pierwsza stosunkowo atrakcyjna oferta falowników i baterii wysokonapięciowych. Falowniki wysokonapięciowe i niskonapięciowe były wtedy w podobnych cenach, jednakże ceny baterii wysokonapięciowych np. marki Solax lub Sofar ponad dwukrotnie przewyższały cenę 1kWh firmowych baterii niskonapięciowych np. Pylontech seria US 2000 i US3000. Najdroższe były i są do tej pory są baterie Luna firmy Huawei z uwagi na bardzo skomplikowaną strukturę wnętrza ( 2 przetwornice DC wewnątrz baterii). W roku 2019 rozpoczęliśmy eksploatację falowników i baterii wysokonapięciowych. Początkowo były to falowniki Huawei, Solax i Sofar. Aktualnie pracują w firmie ASAT wysokonapięciowe: Solax 15kW, Solax Ultra 25kW, Solis S6 10kW naprzemiennie z niskonapięciowymi Deye 12 kW LV.
Do niedawna niskonapięciowe magazyny energii były najczęściej wybieranym rozwiązaniem przez prosumentów dla niewielkich instalacji fotowoltaicznych 5-20 kWp. Różne powody kierowały takimi wyborami. Często było to posiadanie akumulatorów żelowych lub AMG pozostałych po innych zastosowaniach lub nie do końca zużytych baterii z wózków widłowych. Inną sprawą jest, że jeszcze kilka lat temu hybrydowe falowniki niskonapięciowe były jedyną dostępną opcją w dodatku drogą, bo cena falownika hybydowego LV była i jest nadal co najmniej 2 razy wyższa niż cena zwykłego falownika sieciowego o podobnej mocy. Skąd się bierze taka różnica? Falowniki niskonapięciowe w porównaniu z falownikami sieciowym lub hybrydowymi wysokonapięciowymi to bardzo skomplikowane urządzenia. Składają się z dużo większej ilości podzespołów, których zadaniem jest przetwarzanie energii dostarczanej z paneli PV pod wysokim napięciem (nawet do 950V) na energię potrzebną do naładowania niskonapięciowej baterii (48-54V). Wiąże się to z dużym obciążeniem energetycznym przetwornicy napięć stałych DC/DC. Podobnie w drugą stronę. Jeżeli falownik korzysta z energii baterii niskonapięciowej LV, to przetwornica DC/DC musi podnieść napięcie do poziomu ok. 300V DC lub w przypadku falowników trójfazowych do ok. 500V DC. Wiąże się to znowu z obciążeniem energetycznym układu i co za tym idzie znacznymi kolejnymi stratami energii na ponowną transformację napięć. Aby odprowadzić z falownika energię straconą na transformacji napięć stałych DC/DC potrzebne są wydajne wentylatory, które nie dopuszczają do przegrzania urządzenia. Praca wentylatorów generuje spory hałas w pomieszczeniu, gdzie zainstalowano takie urządzenie. Oczywiście wentylatory w czasie pracy pobierają dodatkowo energię z systemu na przykład 3 intensywnie pracujące wentylatory o mocy 20 W potrafią w ciągu 10 godzin pracy zużyć 0,6 kWh energii. Ale to nie koniec strat. Hybrydowy falownik niskonapięciowy pozostający w gotowości do awaryjnego zasilania pobiera z baterii prąd ok. 4A co daje ok. 200 W mocy, a przez po przeliczeniu na 24 godziny daje ok. 4,8 kWh utraconej energii. Dodając do tego energię pobieraną przez wentylatory uzyskujemy wynik ponad 5 kWh straty energii. Rocznie to ponad 1,8 MWh utraconych korzyści czyli jakby 1800 zł mniej w portfelu każdego roku. Kolejną niedogodnością niskonapięciowych magazynów energii jest konieczność stosowania dużych przekrojów okablowania baterii oraz drogich akcesoriów: rozłączniki DC 200-500A , miedziane szyny łączące w przypadku większych baterii. Kabel o przekroju 120 mm kw. potrafi się nagrzać do ponad 50 st. C zaledwie po godzinie przepływu prądu 200 A. Kolejnym aspektem, którego nie sposób pominąć jest prawdopodobieństwo awarii falownika niskonapięciowego. Jest ono kilkukrotnie większe niż wysokonapięciowego. Wynika to z wielokrotnie większego obciążenia energetycznego, wentylatory nie wytrzymują dłużej niż 3 lata. Dlatego ważna jest długa gwarancja producenta oraz zakup od sprawdzonego dostawcy.
Teraz o falownikach i bateriach wysokonapięciowych.
Falowniki HV charakteryzują się znacznie prostszą konstrukcją, są tylko nieco bardziej skomplikowane od zwykłych falowników stringowych. Wejście lub wejścia bateryjne ich napięcia i prądy oraz ich obsługa jest podobna do wejść PV z różnicą śledzenia MPPT. Oczywiście muszą być układy dostosowujące napięcie z modułów PV do poziomu napięcia baterii (najczęściej 200-500V), ale straty na tej transformacji są znikome w porównaniu ze stratami falowników niskonapięciowych, gdzie trzeba obniżyć napięcie do poziomu 50V DC. Podobnie niewielką stratę zanotujemy przy rozładowaniu baterii wysokonapięciowej zgodnie z zasadą im większe napięcie baterii tym strata mniejsza. Kolejna zaleta to możliwość łączenia baterii przewodami o niskich przekrojach 6-10 mm kw. Nie ma potrzeby dodatkowego osprzętu jak bezpieczniki i rozłączniki, gdyż najczęściej są one wbudowane w BMS obsługujący baterię. Jeszcze jedna zaleta falownika wysokonapięciowego to cena niższa o 10-20% od odpowiednika pracującego na niskim napięciu.
A teraz wady: cena baterii wysokonapięciowej HV wraz z BMS jest aktualnie znacznie wyższa niż baterii niskonapięciowej o tej samej pojemności. Różnice są znaczne i wynoszą od 10% do 300% w przypadku baterii Luna f-my Huawei. Jest nadzieja, że wkrótce najniższe ceny mają szansę na wyrównanie. Duża konkurencja i nadpodaż na chińskim rynku dużych magazynów energii przekłada się już na znaczący spadek cen baterii HV podczas gdy baterie niskonapięciowe wydają się cenowo bardziej stabilne.
Reasumując: Jeżeli planujesz zaopatrzyć się w magazyn energii to szukaj dobrych ofert od sprawdzonych dostawców. Jeżeli cena całego systemu na wysokim napięciu będzie wyższa tylko o 10% -15% od odpowiadającego mu systemu niskonapięciowego, to nie wahaj się kupić wysokonapięciowy. Jeżeli różnica będzie bardziej znacząca to trzeba rozważyć więcej za i przeciw, ale jeśli budżet pozwala to kieruj się na HV. Oczywiście towar wyłącznie z długą gwarancją i od sprawdzonego dostawcy, bo wszystko może się popsuć, a w przypadku baterii wysokonapięciowych może zajść konieczność dodatkowego balansowania ogniw po kilku latach pracy.