Когда нужно, чтобы солнечная электростанция работала автоматически и эффективно, применяют гибридный инвертор. Прибор совмещает в себе несколько компонентов СЭС. Рассмотрим, как работает гибридный инвертор, из каких модулей он состоит, какую роль играет в составе СЭС. Это поможет разобраться, нужно ли вам купить гибридные инверторы напряжения или для ваших задач подойдет другое устройство.
Что значит гибридный инвертор
Гибридные инверторы работают с постоянным током панелей, аккумуляторов и переменным от сети. Сейчас гибридные инверторы для солнечных батарей в магазине востребованы больше остальных. Это происходит благодаря их свойствам, производительности, удобной эксплуатации.
Электричество преобразуется и распределяется устройством. Оно расходуется для заряда аккумуляторов, отправляется на питание приборов или в сеть для продажи в рамках зеленого тарифа. В функции инвертора входит организовать переход на работу от автономных источников при потере энергии в сети.
Из чего состоит гибридный инвертор, как работает каждый его модуль
Для достижения описанных функций гибридный инвертор оснащается несколькими модулями. Все находится в одном корпусе.
Модуль контроллера панелей
Контроллер получает электричество от панелей и выдает его для заряда аккумуляторов, работы потребителей или в сеть. Инверторы оснащаются MPPT или PWM контроллерами. Они работают по-разному:
- PWM, pulse width modulation или широтно-импульсная модуляция. Если погода ясная, то напряжение и ток от панели максимальные. PWM контроллер, чтобы не допустить превышения напряжения заряда аккумулятора, “срезает” его, оставив ток тем же самым. Мощность панели падает.
- MPPT, maximum power point tracking, отслеживание точки максимальной мощности. При понижении напряжения для аккумулятора, его излишек не “срезается”, а преобразуется в ток, который увеличивается. От этого аккумулятор зарядится быстрее, панель будет использоваться с максимальным КПД.
Выполняя проектирование и монтаж электрооборудования в Киеве, мы советуем своим клиентам выбирать MPPT. Примеры ниже покажут, что его эффективность выше.
Мощность – это произведение тока и напряжения. И так как солнечная панель в течение суток и сезона получает разное количество света, она выдает разную мощность.
Допустим, имеется панель с напряжением 30 В и током 8 А. Ее пиковая мощность 30 В * 8 А = 240 Вт. Аккумулятор заряжается напряжением, допустим, 14 В. PWM контроллер, получив на вход 30 В и 8 А, уменьшает напряжение до 14 В. В результате аккумулятор заряжается от 14 В и 8 А, от мощности всего 14 В * 8 А = 112 Вт, что более чем в два раза меньше возможной мощности панели.
MPPT контроллер, получив на вход 30 В и 8 А, уменьшает напряжение для заряда аккумулятора до 14 В. Но то, что он “забрал” от напряжения, преобразуется в ток и на выходе выдает уже около 16 А. Аккумулятор получит 14 В * 16 А = 224 Вт и зарядится быстрее. Мощность солнечной панели будет использоваться максимально.
Польза от MPPT контроллера будет особенно ощущаться осенью и зимой – солнечные панели получат мало света, КПД ниже. Поэтому, изучая детальнее, что такое гибридный солнечный инвертор, покупатели отдают предпочтение именно MPPT, несмотря на повышенную стоимость. Это позволяет использовать меньше панелей, занимать меньше площади под их монтаж, но получать достаточное количество энергии в течение всего дня и года.
Модуль заряда и разряда
Компонент контролирует ток, напряжение и температуру АКБ. Вот как работает инвертор с аккумулятором: при достижении критического уровня напряжения, тока или температуры функционирование АКБ прекращается. Компонент обеспечивает нормальный цикл работы аккумулятора, повышает срок эксплуатации, исключает возгорание по причине перезаряда или превышения выходной, входной мощности.
Преобразователь
Инверторный мост или преобразователь получает постоянное электричество от панелей или аккумулятора и выдает переменное, необходимое для работы бытовой техники.
Выходное электричество инвертора может быть с правильным или модифицированным синусом. Если синусоида правильная, то выходное электричество наиболее близко к тому, что имеется в розетке. От такого инвертора может работать любая техника, даже чувствительная к синусоиде. Модифицированная синусоида имеет ступенчатую кривую и подходит для питания большинства видов техники. Но это не подойдет для приборов с компрессорами, насосами, а также мультимедийной техники.
Инвертор с чистым синусом обойдется дороже. Но если солнечная электростанция проектируется для всего дома, квартиры, то нужен именно такой вариант.
От выходной мощности инверторного моста зависит техника, которую можно питать. Например, инвертор на 1 кВт обеспечит энергией приборы с потреблением до 1 кВт. Не рекомендуется нагружать инвертор всегда на полную мощность, это приведет к частой и длительной работе кулера для охлаждения (будет больше шума) и более интенсивному износу. Мы советуем запас мощности 10-20 %.
Чтобы правильно выбрать гибридный инвертор по мощности, нужно оценить все потребители, которые будут работать от него. В учет стоит взять именно пиковые моменты – когда в доме присутствуют все члены семьи. Особенно важно учесть высокомощную нагрузку, забирающую большую долю мощности.
Модуль автоматического переключателя
Вот что отличает от остальных преобразователей гибридный инвертор – принцип работы подразумевает переключение на автономную работу, если в сети нет электричества.
Инвертор должен переключаться за время до 20 мс. Это не видно – даже осветительные приборы не мигнут. Но самое важное – быстрое переключение не отражается на чувствительной техники, компьютеров или работающей на микроконтроллерах. Бытовые приборы не воспринимают это время без электричества как скачок напряжения.
Такая скорость срабатывания достигается благодаря применению электронного переключателя, а не механического, как реле или контактор.
Модуль управления
Модуль управления – это контроллер работы инвертора. Он получает входные данные от различных датчиков и понимает, сколько напряжения и тока получает тот или иной компонент, сколько он может дать на выходе и какова его температура. По этим данным контроллер определяет, какой источник будет работать в данный момент и сколько электричества от него будет использоваться.
Контроллер не допускает перегрева инвертора и при необходимости запускает активное охлаждение – кулер. Если преобразователю для напряжения приходится испытывать критические нагрузки и перегрев, то модуль переводит прибор в режим защиты.
Кроме того, модуль управления обеспечивает взаимодействие пользователя с инвертором. Для этого предусмотрены:
- Панель управления. Чаще всего эти механические кнопки на корпусе.
- Дисплей. Имеется у многих гибридных инверторов, отображает информацию о состоянии работы, токах, температуре.
- Дистанционный интерфейс. Для многих инверторов доступен мониторинг и настройка удаленно по проводной или беспроводной сети.
Принцип работы гибридного инвертора
Компонент СЭС обеспечивает потребителя электричеством бесперебойно. Это достигается благодаря слаженной работе каждого модуля. Постоянное электропитание – это именно то, для чего нужен гибридный инвертор. В зависимости от действующий условий, прибор выбирает один из трех режимов работы.
День
Когда на панели светит солнце, они становятся основным источником энергии. Их электричество инвертор распределяет в такой приоритетности:
- главные потребители энергии – пользователь, бытовая техника;
- если энергии достаточно много, то излишек направляется на заряд аккумуляторов;
- если аккумуляторы зарядились, то энергия переходит в сеть для продажи в рамках зеленого тарифа.
Излишек энергии от панелей возникает в ясную погоду, в сезон длительных световых дней и когда техника работает с минимальным расходом. В эти моменты от сети не берется ничего и платить за электричество не нужно. И даже наоборот – можно получить доход.
Ночь
Ночью солнечные панели не функционируют и инвертор отдает приоритет аккумуляторам. Когда АКБ разряжаются, инвертор переключает потребителей на работу от сети. В этот момент также от сети заряжаются сами аккумуляторы.
Хорошо спроектированная СЭС в течение солнечного дня восполняет АКБ и их хватает для работы в течение ночи без зарядки от сети. Для достижения этого свойства важно правильно выбрать емкости аккумуляторов, общую мощность панелей и учесть климат, ночной расход.
Блэкаут
Если электричество в сети отсутствует, то переключатель мгновенно переводит нагрузку на работу от аккумуляторов. Вся техника дома продолжает получать питание и функционировать. Инвертор должен переключать настолько быстро, что микроконтроллеры и компьютеры в качестве нагрузки не успевали бы перезагрузиться.
Если это произошло в течение солнечного дня, то аккумуляторы не теряют энергию. Они заряжаются от солнечных панелей. Если ночью – то энергия аккумулятора расходуется. Если аккумуляторы полностью разряжаются, солнце отсутствует, а в сети электричества тоже нет, то лишь в этом случае электростанция не способна ничего генерировать. Но понимая, как работает инвертор от аккумулятора, становится ясно, что когда солнце появится снова, СЭС продолжит давать энергию и зарядит аккумуляторы.
Чем принцип работы инвертора солнечных батарей отличается от других альтернативных источников электричества
Иногда гибридный инвертор путают с другими приборами и делают неправильную покупку. Мы разобрались, как работает гибридный солнечный инвертор, теперь узнаем, чем он отличается от других источников электричества.
Разница с автономным и сетевым инвертором
Автономный инвертор может работать от аккумуляторов и солнечных панелей. От гибридного отличается тем, что не отдает в сеть излишки электричества. Если они есть, они просто пропадают. Сетевой инвертор работает только от панелей и аккумуляторов, лишняя энергия отдается в сеть.
Соответственно, гибридный может делать все то, что доступно сетевому и автономному. Это дает ему большую практическую ценность, а также позволяет быстрее окупить СЭС не только за счет получения бесплатной энергии, но и благодаря ее продаже.
Разница с портативными зарядными станциями
Портативная зарядная станция содержит в себе автономный инвертор, аккумулятор. Некоторые модели поддерживают работу от солнечных панелей. Изучая аксессуары для зарядных станций, можно найти отдельно солнечные панели для них. Данный прибор не поддерживает работу с зеленым тарифом, у него отсутствует излишек энергии.
Эти устройства готовы к эксплуатации сразу, в то время как любой инвертор нуждается в подключении и не функционирует в одиночку. По этому признаку они проще, удобнее. А также зарядные установки и аккумуляторы к ним востребованы в интернет-магазине, по причине того, что достаточно мощные модели могут использоваться в качестве временной электростанции для дома, квартиры.
Разница с источником бесперебойного питания
Источник бесперебойного питания имеет больше общего с портативной зарядной станцией, чем с гибридным инвертором, также является устройством готовым к эксплуатации. Но отличие ИБП в том, что он часто рассчитывается на не длительную работу нагрузки для корректного завершения ее работы, а также многие модели способны корректировать сетевое напряжение, сглаживая скачки.
ИБП имеют в составе аккумулятор и автономный инвертор. Они не подключаются к солнечным панелям и не образуют излишков энергии, которые можно было бы отдать в сеть.
Разница с генератором
По способу получения энергии гибридный инвертор имеет принципиальные отличия от генератора. Генератор не нуждается в аккумуляторе и солнечных панелях вообще – он сам источник электричества. Однако для него нужно топливо, он издает шум и не может функционировать внутри помещения из-за выхлопа.
Генератор вместе с АВР и пусковым аккумулятором может использоваться в качестве полноценного резервного источника питания. Такая электростанция бытовая способна дать достаточного много энергии для всего дома или даже помещения для бизнеса. Преимущество в компактности – размещать на большой площади солнечные панели, как требуется для инвертора, не понадобится.
Как подключить гибридный инвертор
Отличие гибридного инвертора от описанных источников электричества в том, что каждый из них – электрический товар, готовый к эксплуатации (кроме других типов инверторов). А инвертор нуждается в подключении к аккумулятору, солнечным панелям и сети. От правильности подключения зависит гарантия на инвертор, на другие компоненты СЭС и безопасность ее эксплуатации.
Кроме этого, важно соответствие всех компонентов друг другу. Например, если солнечные панели будут подключены таким образом, что создадут напряжение, не поддерживаемое контроллером инвертора, функционировать они не будут. А возможно что-то выйдет из строя. Или будет использован инвертор на 3 кВт, а аккумуляторы недостаточно емкие – они будут разряжаться очень быстро. В СЭС действуют высокие токи на некоторых участках цепи. Площадь сечения проводов и надежный контакт имеют решающее значение.
Мы узнали, что такое гибридный инвертор – как работает, как устроен, где используется. Разобрались в его функциях в составе СЭС.
